正在射擊的新型車載速射迫擊炮研究

摘 要：迫擊炮在我國(guó)國(guó)防中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是軍事國(guó)防不可缺少的一種重要裝備。新型車載速射迫擊炮在原有迫擊炮基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，相比于傳統(tǒng)的車載速射迫擊炮性能更優(yōu)。為了加強(qiáng)人們對(duì)新型車載速射迫擊炮的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，本文以國(guó)產(chǎn)車載速射迫擊炮為例，首先對(duì)車載速射迫擊炮進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，然后對(duì)處于正在射擊狀態(tài)的迫擊炮關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：射擊狀態(tài)；SM4型81毫米車載速射迫擊炮；關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

迫擊炮誕生于20世紀(jì)初，在經(jīng)歷了一段低谷時(shí)期的發(fā)展后其射程短、彈道曲率大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐漸在戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中顯現(xiàn)，尤其是在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，自此迫擊炮開始走上快速發(fā)展道路。迫擊炮分為牽引式、自動(dòng)式和單兵攜行三種類型，其中自行式具有火力猛、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、生存適應(yīng)能力強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)。對(duì)迫擊炮進(jìn)行研究，有助于推動(dòng)國(guó)內(nèi)迫擊炮制造技術(shù)進(jìn)步，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)綜合國(guó)防力量具有重要意義。

1 國(guó)產(chǎn)新型車載速射迫擊炮介紹

SM4-81毫米車載速射迫擊炮是我國(guó)最新研發(fā)的一款車載速射迫擊炮。在整個(gè)研制過(guò)程中，國(guó)家迫擊炮專業(yè)研制機(jī)構(gòu)協(xié)同其他各參與方，經(jīng)多次樣機(jī)試驗(yàn)、檢測(cè)，最終取得了較為滿意的研發(fā)成果，實(shí)現(xiàn)了迫擊炮武器系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高機(jī)動(dòng)性能、高速射等多種關(guān)鍵技術(shù)。

SM481毫米車載速射迫擊炮武器系統(tǒng)主要由底盤系統(tǒng)、火力系統(tǒng)、彈藥系統(tǒng)、火控電氣系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，底盤系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)東風(fēng)EQ2050軍用越野車底盤，行程最遠(yuǎn)可超550km，車速最高超100km/h[ 1 ]。與82毫米車載速射迫擊炮相比，SM4-81毫米車載速射迫擊炮不僅保留了迫擊炮火力猛的特點(diǎn)，更在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了武器功能的進(jìn)一步提升和豐富。通過(guò)使用微光鏡、激光直瞄鏡，實(shí)現(xiàn)了夜間瞄準(zhǔn)射擊和半直瞄準(zhǔn)射擊；通過(guò)配備電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向機(jī)和火控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了炮彈發(fā)射命中率的提升，射擊準(zhǔn)備時(shí)間的縮短，方向調(diào)炮的快速準(zhǔn)確進(jìn)行以及射擊諸元解算的自動(dòng)進(jìn)行和諸元裝定精確度的提升。

2 正在射擊的車載速射迫擊炮關(guān)鍵結(jié)構(gòu)性能分析

2.1 速射迫擊炮發(fā)射過(guò)程中的非線性行為

SM481毫米新型車載速射迫擊炮由眾多復(fù)雜零部件組裝而成，機(jī)械系統(tǒng)十分復(fù)雜，在發(fā)射過(guò)程中伴隨有強(qiáng)沖擊、瞬時(shí)、高能等一系列行為，這一正在發(fā)射的過(guò)程會(huì)使結(jié)構(gòu)部件的變形與剛體運(yùn)動(dòng)發(fā)生耦合，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的非線性行為[ 2 ]。對(duì)于正在發(fā)射的車載速射迫擊炮而言，其非線性行為主要表現(xiàn)在三方面，即邊界條件非線性（在分析過(guò)程中邊界條件發(fā)生了變化）、材料非線性（材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)為非線性）和幾何非線性（位移大小影響著結(jié)構(gòu)響應(yīng)）。

接觸問(wèn)題是邊界條件非線性中的一個(gè)典型問(wèn)題，當(dāng)發(fā)生非線性行為時(shí)，對(duì)于邊界條件的分析將是在計(jì)算過(guò)程中逐步確定而不是在計(jì)算之前就能全部確定。材料非線性指實(shí)際應(yīng)用中材料的本構(gòu)關(guān)系所包含的應(yīng)力應(yīng)變、載荷作用時(shí)間等因素之間關(guān)系的非線性。在車載速射迫擊炮發(fā)射初期，彈藥在驅(qū)動(dòng)壓力的作用下運(yùn)動(dòng)，使得彈帶逐漸進(jìn)入膛線內(nèi)部，這一過(guò)程彈帶的材料會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從彈性到塑性，再到最后失效的變化過(guò)程，是材料的一種典型非線性表現(xiàn)[ 3 ]。幾何非線性，速射迫擊炮在后坐復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，炮管在復(fù)進(jìn)機(jī)力等多種力的綜合作用下后坐，然后依靠復(fù)進(jìn)機(jī)重新復(fù)進(jìn)，彈丸運(yùn)動(dòng)亦是如此，這一過(guò)程會(huì)發(fā)生大轉(zhuǎn)動(dòng)、大翻轉(zhuǎn)、大位移，進(jìn)而產(chǎn)生幾何非線性。

2.2 車載速射迫擊炮關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)能分析

車架結(jié)構(gòu)是車載速射迫擊炮的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，也是車載速射迫擊炮底盤系統(tǒng)中的最基礎(chǔ)部分，其不僅性能對(duì)迫擊炮的使用安全性、射擊穩(wěn)定性和射擊精度等各種性能有著直接巨大的影響，而且承載著迫擊炮的靜動(dòng)載荷與發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生的后坐力。為了進(jìn)一步了解處于發(fā)射過(guò)程中速射迫擊炮車架結(jié)構(gòu)的性能（動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能），本文采用有限元分析法對(duì)正在發(fā)射過(guò)程的車載速射迫擊炮車架結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行分析。

迫擊炮的車架結(jié)構(gòu)有綜合式、框式（邊梁式、周邊式）和脊梁式三種形式，而國(guó)產(chǎn)SM481毫米車載速射迫擊炮的車架結(jié)構(gòu)采用的是邊梁式結(jié)構(gòu)，為由若干個(gè)橫梁和分布在左右兩邊的兩個(gè)縱梁組成的剛性架構(gòu)[ 4 ]。在發(fā)射過(guò)程中，迫擊炮的車架結(jié)構(gòu)主要受車輛自身的重力和后坐力兩種力作用，由于車架第6橫梁與反后坐裝置相連，發(fā)射時(shí)迫擊炮產(chǎn)生的后坐力會(huì)直接傳遞到車架結(jié)構(gòu)的6橫梁上。

根據(jù)上面對(duì)正在發(fā)射中迫擊炮車架結(jié)構(gòu)的受力分析，采用Solid Works軟件對(duì)車載速射迫擊炮車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，車架模型為邊梁式結(jié)構(gòu)，由2根縱梁、6根橫梁組成，縱梁內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)板，為車架主要承載部分。

為便于計(jì)算，需要對(duì)三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，忽略小孔等一些尺寸較小的結(jié)構(gòu)，保留車架的主要力學(xué)特性，然后將簡(jiǎn)化后的模型轉(zhuǎn)換格式導(dǎo)入到有限元軟件中進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)性能分析[ 5 ]。分析結(jié)果顯示：發(fā)射中的車載速射迫擊炮車架靜力學(xué)特性為第6橫梁承受最大重力與后坐力，而動(dòng)力學(xué)特性表現(xiàn)為車架第6橫梁所承受的后坐力隨著時(shí)間的變化而變化。

3 總結(jié)

車載速射迫擊炮是迫擊炮常見(jiàn)類型中的一種，在國(guó)防炮兵訓(xùn)練中占據(jù)重要地位，而新型車載速射迫擊炮機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)、火力更猛，是對(duì)迫擊炮制造技術(shù)進(jìn)步的一種成分體現(xiàn)和證明。在增強(qiáng)綜合國(guó)力要求不斷提升的情形下，對(duì)車載速射迫擊炮的研發(fā)研制及其理論研究是相關(guān)人員要做的一項(xiàng)重要工作?？傊?，研究新型車載速射迫擊炮，研究正在發(fā)射中的車載速射迫擊炮意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳立春.正在射擊的新型車載速射迫擊炮[J].兵器知識(shí)，2016，08：86.

[2] 陶齊岡.基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷哪耻囕d迫擊炮關(guān)鍵結(jié)構(gòu)分析[D].南京理工大學(xué)，2014.

[3] 國(guó)產(chǎn)SM4型81毫米車載速射迫擊炮[J].兵器知識(shí)，2008，11：35-36.

[4] 馮帥. 60mm全自動(dòng)輕型迫擊炮后坐力緩沖和方向機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[D].東北大學(xué)，2013.

[5] 鄔欣明.某車載自動(dòng)迫擊炮全炮動(dòng)力學(xué)仿真[D].南京理工大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介：

馮鵬（1993-）男，蒙古族，河北張家口人，本科，研究方向：速射迫擊炮。