致谢 … 28

参考文献29

1 引言

1。1 课题背景和意义

为了提高部队的快速反应能力以应对突发事件,现代战争对武器装备轻量化发展提出了新的要求，各国部队也都在加速转型，许多国家都组建了高机动性的快速反应部队,在最短时间内部署最强的战斗力量成为衡量快速反应部队的作战能力的重要指标，目前各国均在积极的大力开展武器装备的轻量化研究。火炮作为一种传统的压制性武器装备在现代战争中仍然具有着不可替代的地位，并且随着科学技术的发展和新型材料的研制,火炮的威力越来越大,射速也有着显著的提高。火炮的质量大小不仅直接决定其运输性能,而且对火炮对目标跟踪的灵活性及工作过程中的能耗具有重要影响。理想的火炮结构应该重量轻、可根据外界环境条件的变化做出灵敏的反应,以适应战斗部队日益苛刻的机动性要求。

我国地域辽阔, 海岸线和边境线长,在东海、南海与邻国之间存在较多岛屿纠纷,在西部与邻国间存在较多陆上领土纠纷,一旦矛盾激化,就有很大可能发生武装冲突,派往这些地方作战的部队首先应该是高机动性的快速反应部队。这些地区地形复杂,路况差,对部队机动性要求较高,因此快速反应部队适合装备机动性强的轻型火炮。轻型火炮重量轻、机动性好,可以直接利用运输机空运至作战区域,加上其火力强,能够有效的对目标进行火力压制,所以轻型火炮逐渐成为这些部队中的主要火力支援武器。因而从长远来看,轻型火炮具有极其广阔的发展前景。

火炮的威力与机动性是一对相互制约的矛盾，随着威力的不断提高，火炮质量和体积均会增加，从而降低机动性。火炮总体设计过程中，解决火炮的威力与机动性之间的矛盾是其永恒的主题。轻量化技术就是在满足一定的威力需求下，解决使用方对火炮的质量和体积的要求，并取得良好的射击效果，火炮的质量越轻就越有利于将火炮运动体承受的压力降到最低限度，对提高火炮的通行能力有重要影响。目前，一般的轻量化设计技术主要包括总体结构优化设计、零部件结构优化设计、轻质材料应用设计等几个方面。

1。2  国内外研究现状

1。3 课题主要内容

1)以某105mm坦克炮轻量化设计为目标，对给定的初始参数和使用要求，应用三维软件Creo进行火炮身管、摇架、反后坐等部件的结构设计；

2)利用MATLAB软件完成了身管强度计算和反后坐装置计算；

3)利用ANSYS软件做出了摇架的有限元模型，并进行摇架的强度分析和计算仿真；

4)对比了轻量化前后全炮质量及中心位置的改变，分析火炮总体的轻量化设计效果；

5)完成火炮总体、摇架、制退器、身管等设计图纸；

6)根据查找和掌握的资料，展望火炮轻量化的设计前景。

2 火炮轻量化设计方法

2。1 总体结构优化设计

总体结构优化设计是武器装备轻量化设计的基础。合理的总体设计可以在保证武器装备性能参数情况下做到最轻的战斗全重。轻量化总体结构设计内容除了传统的分析计算、总体布置等外，还包括了零部件结构方案优化确定、轻质材料的应用等。

例如，两栖装甲突击车属于海上使用的而图集武器装备，承担着登录作战中首波抢滩登陆攻击和开辟登陆场任务。因此，两栖装甲车为了保证海上25km/s的航行水上速度等水上性能，重量指标要求很突出。为此两栖装甲突击车总体设计采用了紧凑的结构布置、合理的总体结构参数设计、大量使用铝合金和钛合金材料，使战斗全重达到了指标要求。