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本文结合国家科研项目,对拉瓦尔喷管气流反推驱动方式的内能源转管武器的系统动力学问题进行了深入的理论研究。通过研究,建立了相应的转管武器动力学数学物理模型,针对不同的研究目的,对喷管驱动装置内的气流问题,分别建立了考虑管壁有摩擦、散热和管道截面变化的准一维非定常流数学模型和无粘、两维轴对称非定常流的数学模型。利用Godunov间断分解方法,将转管武器的动力学问题和喷管气流问题联立求解,较为真实地反映了转管武器连续射击时的客观物理实际,其动力学动态仿真结果与正在研制的某转管武器的射击试验结果基本吻合。 通过分析各结构参数对转管武器的驱动力矩、制退效果的影响,本文建立了具有17个结构参数的转管武器动力学多目标优化数学模型,优化计算结果表明,优化参数较好地反映了转管武器动力学参数变化的动态特性。 通过对转管武器喷管驱动系统的机理分析,本文对拉瓦尔喷管进行了改进设计,有效解决了原拉瓦尔喷管气流反推力作用在枪/炮管组上的横向力问题,该改进设计有利于减弱武器的振动,提高转管武器的射击精度。试验表明,效果良好。 通过对双联装耦合转管武器安装方式的动力学问题的分析,建立了耦合式双联装转管武器的动力学模型,仿真结果表明,耦合双联装方式有利于转管武器枪/炮管角速度的平稳性、尤其有利于后坐力的大幅度降低。 本文对该类型驱动方式的三管/六管14.5mm转管机枪的结构原理、设计方法和动态实验过程进行了较深入系统的研究,完成了三管/六管14.5mm转管机枪从结构设计、加工试制、到连发射击试验的全过程,取得了较为理想的效果。 本文建立的转管武器动力学数学模型和多目标优化设计模型,为转管武器的理论研究和产品研制,提供了有价值的理论指导,有助于我国转管武器研制水平的提高和设计理论的完善。