图1.1  弹射系统整体装配示意图

 2  身管设计

2.1  身管设计要求

身管:如图2.1所示，也称作炮管，几乎是所有发射装置的最主要的部分，它用以完成对弹丸的装填和发射任务。在发射时，它既要承受火药燃气对其作用的压力，同时又要赋予弹丸一定的初速和射向，使得弹丸能够以理想的姿态滑离。

 身管示意图

在弹丸发射时，身管要承受高温高压火药燃气带来的强烈作用，因而它的技术状况直接影响着使用的安全性、射击的效果和火炮的寿命，所以必须对其工艺[1]严格要求：

(1) 满足相关战术要求，性能要稳定，使用必须安全，工作要可靠；

(2) 各构件必须有足够的强度及韧性，发射时不得产生塑性变形或强度破坏；

(3) 身管寿命达到一定要求；

(4) 材料及制造工艺要相应的合理，要符合经济原则以便大量生产制造；

(5) 外形尺寸以及质心位置的确定，要考虑到有利于其它部件的设计。

2.2  身管强度分析和基本理论

身管在弹丸发射时的受力和应力分析[2]方法：

发射时火药燃气的压力作用于药室底部、药室锥形部和身管壁。该压力沿着身管长度的变化曲线已由内弹道设计获得（p-l）曲线。压力作用于弹底，使得炮身及其固连件产生后座运动，作用于膛壁使得身管产生一定的变形。

设计时，通常将身管视作由许多段理想的壁厚圆筒所组成。发射时其任一剖面都可看成是内径为 外径为 ，在内部压力 （燃气压力），外压 （大气压力）作用下的厚壁圆筒。同时做出下列五项假设：

 形状符合理想的圆筒形；

 材料是均质材料而且是各向同性的；

 圆筒所承受的压力垂直作用在筒壁表面上且分布均匀；

 圆筒受力变形之后仍保持圆筒形，任意截面变形之后仍为一截面；

 压力必须是静载荷，圆筒各质点均处在静力平衡状态。

这样就将厚壁圆筒问题简化成为静力作用下的轴对称问题。但是这种简化与实际情况会产生一定差距，然而我们可以通过选取合理适当的安全系数来得到弥补修正。下面通过图2.2.和图2.3 对身管发射时的受力进行分析。源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/      

 炮身受力示意图

    身管壁内单元体受力示意图

根据所学材料力学中相关的厚壁压力容器理论，从身管内任取任意单元体，它由轴向的长度 ，二辐射面夹角 及半径各为r和r+dr的同心的圆柱组成，其应力应变情况基本可以代表整个身管各处的应力应变情况。在内部压力作用下，身管膛壁会产生三个方向上的主应力：径向的应力 、切向的应力 与轴向的应力 ，及对应的三个应变：径向相应应变 、切向相应应变 与轴向相应应变 ，如图2.2.1所示。

由于外压大气压 远小于膛压 ，一般取 ，加之轴向应力 较小，对强度影响非常微小，取 ，则由相关材料力学中导出的厚壁圆筒应力应变公式可将关系式简化为：

式中  E—身管材料的弹性模量