【正文】 彈炮。 迫擊炮是介于輕、重武器之間的武器，既可以作為步兵分隊的主要壓制火力手段，又可以用于補(bǔ)充重型身管火炮的支援火力。 迫擊炮是一種常用的伴隨步兵的火炮 ,用來完成消滅敵有生力量和摧毀敵方工事的任務(wù) ,在過去的戰(zhàn)爭中發(fā)揮了很大的作用 ,在未來的 戰(zhàn)爭中仍然是一種十分重要的武器 [3]。在阿 富汗內(nèi)戰(zhàn)、兩伊戰(zhàn)爭、英阿馬島海戰(zhàn)和美軍入侵巴拿馬以及俄軍車臣地區(qū)軍事行動中，迫擊炮都發(fā)揮了不可替代的作用 [4]。近 10～ 15 年來 ,迫擊炮的主要發(fā)展方向之一是研制能提高戰(zhàn)斗效能的精確制導(dǎo)彈藥 [5]。與線膛火炮相比，迫擊炮彈具有如下優(yōu)點： （ 1） 、彈道彎曲，落角大，死角與死界小，并且容易選擇射擊陣地； （ 2） 、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單、易拆卸、機(jī)動性好，可以抵近射擊； （ 3） 、發(fā)射速度高。但是，由于迫擊炮的初速低、射程近、散布大，且難以平射，因而也限制著迫擊炮彈的使用和發(fā)展。 另一方面，迫擊炮口徑小、射程近、射彈威力有限、射彈飛行時間長不易打擊運動目標(biāo)、射擊時人員與火炮暴露在外易遭攻擊、遠(yuǎn)距離射擊精度較低，這些缺點使它在現(xiàn)代中等以上強(qiáng)度的作戰(zhàn)中又難以發(fā)揮作用。 目前，雖然大多數(shù)國家仍受技術(shù)、資金等困擾，還不能大力研制、發(fā)展全新的迫擊炮，他們只能在現(xiàn)有的人力 (技術(shù) 力量 )、物力、財力等基本條件下立足于改進(jìn)老式迫擊炮，使舊炮換新顏。 它便于選擇陣地 ，可以消滅遮蔽物后的敵人，摧毀敵障礙物中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 共 33 頁 及輕型土木工事，為步兵開辟道路。如何看得遠(yuǎn)、聽得清、打得準(zhǔn) , 如何混淆敵方視聽等等 , 已成為各國提高現(xiàn)有以及 未來迫擊炮系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的發(fā)展趨勢 [14]。 作為主用彈種殺傷爆破迫彈也正面臨著一場變革，當(dāng)高性能炸藥與改進(jìn)的高破片率彈體材料相結(jié)合時，迫擊炮彈的終點效應(yīng)更得以提升，再配用近炸引信后迫擊炮彈能夠在目標(biāo)區(qū)域上空空爆，進(jìn)一步增加了其破片殺傷半徑。 近 30 年來，世界范圍的迫擊炮技術(shù)己取得了長足的進(jìn)步與發(fā)展，證實了迫擊炮的巨大發(fā)展?jié)?力。多數(shù)國家將迫擊炮列入步兵武器裝備序列，不編入野戰(zhàn)炮兵部隊，小口徑迫擊炮裝備步兵連、排兩級，中口徑迫擊炮裝備步兵營、連兩級，大口徑迫擊炮裝備步兵營、團(tuán)兩級，只有超大口徑迫擊炮作為野戰(zhàn)炮兵武器裝備師、旅以上合成部隊 [17]。 M224 式 60 毫米迫擊炮是美國本國設(shè)計的產(chǎn)品，自 1981 年列裝，取代老式的M2 式 60 毫米迫擊炮 (口徑 :60 毫米；初速 :158 米 /秒 :最 大射程 :1840 米；最小射程 :91米 。 M224式 60 毫米迫擊炮最大射程 3500 米，最小射程 50 米，方向射界 360 度，最大射速30 發(fā) /分鐘，持續(xù)射速 15 發(fā) /分鐘，炮長 1. 18 米，炮重 20. 8 公斤，彈重 1. 7 公斤，發(fā)射彈種包括 M720 型殺傷榴彈、 M721 型照明彈、 M722 和 M723 型煙幕彈等。該炮的主要特點是射程遠(yuǎn) (最大射程 7100 米 )、重量輕 (戰(zhàn)斗個重 36. 7 公斤 )，全炮可分解成三大件由炮班人員便攜機(jī)動。全炮重僅 6. 275 公斤，利于單兵便攜 [20]。法軍現(xiàn)裝備的 81 毫米迫擊炮是輕便型 81 毫米迫擊炮系列，由 81CL、 81LL 和 81LLR 3 種型號組成，三者的身管長度分別為 1. 1 1. 55 米和 1. 44 米，最大射程分別為 4. 14 公里、 5 公里和 6公里，全炮重分別為 39. 2 公斤、 42. 5 公斤和 42. 6 公斤。 我軍迫擊炮裝備情況 我軍現(xiàn)役 PP89 式 60 毫米迫擊炮最大射程 2672 米，最小射程 119 米，方向射界 360 度，最大射速 30 發(fā) /分鐘，炮重 14. 8 公斤， 彈重 1. 33 公斤，有效殺傷半徑 :10中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 33 頁 米 。為提高 PP89 式 60。51 毫米迫擊炮的炮彈殺傷威力太小，有被 60 毫米迫擊炮取代的趨勢。除某些大口徑迫擊炮彈是由后膛裝填外，多數(shù)迫擊炮彈是由炮口裝填的，依靠自身重力下滑，以一定的速度撞擊炮膛底部擊針而使彈上底火發(fā)火 [22]。為了承受更大膛壓，應(yīng)提高鑄造質(zhì)量減少鑄造弊病或使用鋼制彈體。提高初速，改善飛行時間稍能得到改善，但目前 還未能找到根本的解決方法。尾翼片采用焊接法連接在尾管上難于保證安裝精度，為此現(xiàn)代迫擊炮彈尾翼與尾管多為一體。 根據(jù)迫擊炮特點，其發(fā)展趨勢： 1） 、 提高火力水平 [25] 高科技條件下的作戰(zhàn)將具有攻堅性、全縱深性、準(zhǔn)確性等特點，這就要求迫擊炮在不失其輕便、靈活特性的同時，要謀求更遠(yuǎn)的射程、更強(qiáng)的殺傷力和更高的精度，使其火力支援具有強(qiáng)大的攻堅性、高度準(zhǔn)確性。中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9 頁 共 33 頁 為了進(jìn)一步提高突擊力和機(jī)動性，一些先進(jìn)國家正在積極研制、裝備多管迫擊炮。行軍時， 4門火炮一起向上翻轉(zhuǎn)，架在一輛軍用卡車的后車廂上，炮手和炮彈也一起在車上，可以在戰(zhàn)場上快速行駛。用 3門這樣的迫擊炮組成一 個炮兵排進(jìn)行快速射擊，一次可發(fā)射 12發(fā)炮彈，覆蓋 150米 100米的面積，相當(dāng)于一個 105毫米迫彈炮營的火力。該炮主要采取了 3項新技術(shù)：第一，它改變了傳統(tǒng)的炮管加座鈑的結(jié)構(gòu)，采用迫彈炮的結(jié)構(gòu)，加裝反后坐裝置和開架式炮架；其次，它采用了自動裝彈機(jī)構(gòu)，在火炮一側(cè)裝有自動裝彈箱，一次可裝 4發(fā)炮彈，這樣不但減輕了炮手的勞動強(qiáng)度，而且大大提高了射擊速度；第三，它采用了特殊的構(gòu)造，不但可以用彎曲彈道攻擊障礙物背后的目標(biāo)，而且可以用平直低伸的彈道，向近距離的裝甲目標(biāo)進(jìn)行直接瞄準(zhǔn)射擊。這種采用復(fù)合材料制造的迫擊炮比傳統(tǒng)鋼制的更輕而且堅固。因此很多國家正在著手改善迫擊炮的隱蔽性，研制射擊時盡可能地減小聲響、火光等痕跡的無聲迫擊炮，以適合于偵察部隊和在敵后作戰(zhàn)的步兵分隊使用。因此，各國軍隊正在集中力量研制、裝備自行迫擊炮。為解決自行迫擊炮裝甲防護(hù)能力較弱的問題，目前各國都在著力研制具有一定防護(hù)能力的裝甲迫擊炮。 3） 、 由面壓制向精確打擊方向發(fā)展 盡管很多國家還不能承擔(dān)制導(dǎo)炮彈的高昂造價，但迫擊炮彈向制導(dǎo)化方向發(fā)展 已勢在必行。 “林鸮 ”的研制開發(fā)始于上世紀(jì) 80 年代初期， 1994年正式投產(chǎn)，目前裝備瑞典和瑞士兩個國家。 5） 、 新概念迫擊炮系統(tǒng)開始出現(xiàn) 電磁軌道炮已進(jìn)入實質(zhì)試制階段，由美國國防高級研究計劃局（ DARPA）研制的全尺寸、全懸臂式電磁軌道炮成功地發(fā)射了全尺寸迫擊炮彈，炮口初速 430米 /秒。陸軍任務(wù)部隊：山岳叢林作戰(zhàn)；沙漠戈壁部隊；高寒山地部隊；空降突擊部隊；支援保障部隊，航空兵部隊等。我國近年也開發(fā)裝備了 120毫米自行迫擊炮武器系統(tǒng)，并大力向軍貿(mào)市場推介。這些變化對迫擊（榴）炮配屬的彈藥提出了新的要求，向高效化彈藥方向發(fā)展。因此在 120毫米迫擊炮武器系統(tǒng)平臺上進(jìn)行高效化彈藥的設(shè)計將會大幅度提高該迫擊炮作戰(zhàn)系統(tǒng)的 殺傷威力，擴(kuò)大戰(zhàn)術(shù)作用，滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要。 彈重：約 ； 初速： 272m/s； 與 55 式 120mm 迫擊炮殺傷榴彈彈道基本一致，通用射表。但實際上，當(dāng) 彈丸質(zhì)量和彈徑確定后，長度過大會使飛行阻力增加，引起射程的降低。從空氣阻力出 發(fā)，不同的飛行速度，對應(yīng)著一個最有 利 的頭部長度。 在一般情況下，初速低，彈頭部宜短；初速高，彈頭部宜長。因此，爆破彈和 殺傷爆破 彈 的頭部應(yīng)尖銳些，而殺傷 彈 則與此相 反，不希望侵徹過深，以防止大量殺傷破片不能發(fā)揮作用。 很明顯，不論對殺傷、爆破和殺 傷爆破彈， lz增大 對炮彈威力 增大 是有利的。 （ 4） 迫擊炮 彈尾部外形是以圓弧為母線的旋成體，它影響著空氣阻力，藥室 容積和威力。 （ 1） 彈體結(jié)構(gòu) 迫擊炮 彈的彈體可分為整體式和非整體式兩種。 （ 2） 彈體形狀 不同類型的迫擊炮彈，其彈體的內(nèi)外形狀是根據(jù)引信樣式、裝藥、飛行速度和穩(wěn)定方式而設(shè)計的。為了提高殺傷或爆破威力，有時也采用大容積圓柱形彈體，特別是爆破榴彈更是如此。對于大容積迫擊炮彈，常從威力和彈丸質(zhì)量兩個方面來確定其長度。如 60mm迫擊炮彈，其間隙為 ，比大口徑迫擊炮彈大。而圓柱部中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 33 頁 和尾部的壁厚則取決于彈丸的用途。 （ 5） 彈體材料 通用的榴彈彈體材料是鋼性鑄鐵和稀土球墨鑄鐵。這是因為迫擊炮彈的彈體 材料多為鑄鐵類，其機(jī)械性能較差，因而不能采用高能炸藥 (如 TNT)，否則彈體將被炸得過碎，影響殺傷威力 [28]。 尾管是穩(wěn)定裝置的主體，尾管內(nèi)腔用以放置基本藥膏，尾管上的傳火孔一般有1224 個，孔徑為 411mm。對鋼質(zhì)彈體，彈體底部加工成 外 螺紋，尾管為 內(nèi) 螺紋；對鑄鐵類彈體，彈體底部加工成 內(nèi) 螺紋，尾管為 外 螺紋。翼片高度和翼片數(shù)量，影響翼片承受空氣動力作用的面積。翼片突起的定心處應(yīng)有較高的光潔度，以便減小對炮膛的中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 33 頁 磨損。 頭螺、彈體材料的選擇 球墨鑄鐵 是通過球化和孕育處理得到 球狀石墨 ，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比 碳鋼 還高的強(qiáng)度 。本設(shè)計 頭螺、彈體的材料確定為球墨鑄鐵。 （ 2） 鈍化黑索金 ——黑索金是一種威力和猛度都很高的炸藥，但因其機(jī)械 感度較大，一般都予以鈍化處理（加入適量的鈍化劑），這種炸藥一般采用壓裝。 本設(shè)計中，因彈體選擇為球墨鑄鐵，不宜采用高猛度的炸藥，所以選擇常用的 B炸藥 。本設(shè)計主要計算的參量為：質(zhì)心位置Xc、極轉(zhuǎn)動慣量 Jx 和赤道轉(zhuǎn)動慣量 Jy。m2） 6 赤道轉(zhuǎn)動慣量 Jy （ kmn?： ㎏； 斷面上彈體外半徑bnr： ㎜ ； 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 33 頁 斷面上彈體內(nèi)半徑anr： ㎜； 彈體材料強(qiáng)度極限b?： 900MPa 彈體材 料屈服極限： 600MPa 計算公式： σz=p)]r1(39。22 ?????? mP rD?MPa[22] Dr —彈丸底部內(nèi)腔半徑 =36 ㎜ ； 39?；舅幑荛L度是根據(jù)藥室容積大小、裝藥量等內(nèi)彈道性能要求確定的。彈尾采用固定式尾翼，翼片形狀為平板，定心部突起后置，翼片數(shù)目定為 12 片 ，翼片寬度為 = ㎜ 。m ?? ?t 已知： 0P —基本藥管火藥氣體壓力 =88MPa； 2d —尾管內(nèi)徑 =； 1d —尾管外徑 =； ? =550MPa； 取 39。m 已知 b? =600MPa 取 39。 螺紋連接強(qiáng)度校核 已知：螺紋中徑 d= ㎜ ； 連接螺紋平均半徑 r=d/2= ㎜； 尾管半徑 ： Rm= ㎜； 彈 丸半 徑： R=60 ㎜； 螺紋有效長度： h=25 ㎜； 火藥氣體計算壓力： P=； 尾管質(zhì)量： m1= ㎏： 迫彈質(zhì)量： m= ㎏ ； 屈服強(qiáng)度： ?? MPa； 考慮剪切應(yīng)力破壞，強(qiáng)度條件為： ????? 則： )()( 2212 rhRRmmPR m??? ???? 2 22 ）（ 一般材料抗剪強(qiáng)度為 ? ? ?? ? =275 aMP 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 33 頁 得： ????? ，強(qiáng)度滿足要求。 Cy=。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 33 頁 4 外彈道特性研究 飛行穩(wěn)定性計算 已知穩(wěn)定性計算條件： 彈丸全長 l= 彈頭部長度（含引信） lto= 圓柱部長度 lz= 彈尾部長度 lw= 穩(wěn)定桿長度 a = 尾翼片平均弦長 b = 尾翼片數(shù)目 n=12 片 赤道轉(zhuǎn)動慣量 Jy= ???? MPa≤ 600b? MPa 可見， b???39。m =263 aMP ? ? =550MPa 強(qiáng)度滿足要求。為 272m/s，則 : M= v0 /a=272/340=0. 8 查對應(yīng) 43 年阻力定律 C*x 43值，取 C*x 43=0. 159 彈形系數(shù) 43i ??? ? xxCCi