课程设计（论文）评语及成绩评定指导教师评语:评分 指导教师（签字） 年 月 日课程设计（论文）及答辩评分:1. 学生工作态度和平时表现（共20分）;2. 论文格式规范、语言流畅（共20分）；3 .数据完整、分析论述充分合理，结论正确（共20分）；4. 答辩表述能力（共20分）;5. 基本概念及回答问题情况（共20分）课程设计总成绩 答辩组成员（签字）年―月__日综合课程设计（B2）任务书一、 设计题目：100mm加农炮杀伤爆破弹空气动力特性分析和弹道计算二、 已知条件： 1结构尺寸（见附图）2弹丸直径 D=100哑3弹丸初速v0= 900 m/s；弹丸总长度L = 560 哑4弹丸射角％ = 45°5弹丸质量m =15.6 kg6 弹丸转动惯量比 Jy/Jx=2.0354 k^/0.2152 k^=9.467火炮缠度n =32（d）8引信为海-时1引信，其外露长度为129哑，质量为0.641 k 旋入弹体深度为29哑，小端直径为8哑；9弹丸质心位置（距弹底）X=172哑10弹体材料D60三、 设计要求： 1用AUTOCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图2对弹丸结构进行空气动力特性分析3利用所学方法进行弹丸空气动力参数计算4根据弹丸空气动力参数进行弹道计算5进行弹道飞行稳定性计算6总结分析计算结果7撰写课程设计说明书-LX.刖 言本次课程设计主要是对100mm加农炮杀伤爆破弹的空气动力特性分析和弹道的计 算。
是以《弹道学》和《空气动力学》为基础的综合课程设计是在学习课程之后对我 们的知识的加深理解和检验《弹道学》是一门研究弹丸从发射到终点运动规律及其发生的现象的学科，全弹 道可以分为：起始弹道、内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道内弹道是研究火药气 体对弹丸作用的学科即是弹丸膛内运动规律；外弹道是研究空气对弹丸作用及其有关问 题的学科都是为了达到远程压制、精确打击和大威力的目的《空气动力学》是研究 物体和在空气之间有相对运动时，即物体在空气中运动或物体不动而空气流过物体时， 空气的运动规律及作用力（空气内部的和空气对物体对空气的）所服从的规律可归纳 为：弹丸飞行时，周围空气的相对运动规律；空气与弹丸相互作用下的力和力矩组；寻 求改善作用弹丸上的空气动力，提高飞行稳定性空气动力学导源于流体力学，流体力 学是物理学的一个分支，主要研究流体中的作用力及其运动规律空气动力学是航天航空重要的基础学科之一，是飞行器设计的先行官，是航天航 空领域的重要专业之一它在学术研究内容是流体力学的一个分支，但是在航天航空的 作用流体力学本身著名的空气动力学家吴镇远在他的1981年的学术论文说到，19世 纪末开始预测作用在运动物体上的空气作用力和力矩将成为空气动力学的研究主题。
弹丸空气动力学与外弹道学的关系极为密切，外弹道学是讨论弹丸在空中飞行运 动规律及其相关问题的科学外弹道学研究对象中所谓“弹丸在空中的运动”是指弹丸 质心运动一一旋转和摆动；所谓“相关问题”是指弹丸在空中运动时所形成的空气动力、 弹丸飞行稳定性理论和外弹道学的重要应用一一射表编制和弹道设计主要任务：“100哑杀爆弹空气动力特性分析和弹道计算”就是应用《空气动力 学》和《外弹道学》以及相关的弹道表的相关知识，结合弹丸结构参数分析空气动力特 性、计算迎角为零时的空气动力，以及空气中的弹道计算和飞行稳定性计算学生签字：寄小龙日 期:2010年6月目录1绘制弹丸零件图和半备弹丸图 12弹丸结构空气动力特性分析 22.1弹丸结构参数的计算 22.2弹丸所受空气动力和力矩参数 33迎角为零时弹丸空气动力参数计算 63.1弹头部波阻系数的计算 63.2弹尾部波阻系数的计算 73.3弹体表面摩擦阻力系数 83.4弹体底部阻力系数的计 94外弹道计算 105弹丸飞行稳定性计算 125.1弹丸陀螺稳定性计算 125.2弹丸追随稳定性计算 136结果分析 167结束语 17参考文献 18附图1附图2附图31绘制弹丸零件图和半备弹丸图据任务书所提供的弹体结构简图和尺寸，运用AutoCAD绘制100mm加农杀爆弹弹 体结构图，（弹体图，半备弹丸图和弹丸零件图）标出相关尺寸，小的地方进行放大或 者解剖，以便于识图和计算。
工作内容：1. 100哑杀爆弹的半备弹丸图即是装配图见附图一）2.100哑杀爆弹弹体图见附图二）3. 弹体零件图（防潮帽）见附图三）通过画图可以加深我们对弹丸的认识和理解，更了解弹丸具体结构比如：弹丸由 三部分（弹头部、圆柱部和弹尾部）组成，弹头部有锥形、圆弧形和抛物线形；弹体有 一定的比例，圆柱部在1〜2d左右，弹带离弹尾大于d/4,弹尾锥角在9度等有些弹丸 还具有稳定装置他这些都是为了达到减小阻力，加强稳定性和扩大装药量的综合利用也加深了我们对CAD软件的运用，加强我们对机械制图的运用更加熟练的进行利 用标注样式管理器，创建尺寸标注样式，根据需要，创建标准标注、带尺寸公差标注、 圆柱标注等为了快捷画图熟练利用镜像、复制、偏移等功能，会用些％%c、％%d、%%P 在CAD上表示直径、度数和正负号等对特殊的地方进行放大或者解剖，便于识图和计 算等！这些任务安排在第一周完成！2对弹丸结构进行空气动力特性分析2.1弹丸结构参数的计算弹丸弹体形状可看成是由一条母线绕对称轴旋转而成的，这样的物体称为旋成体它一般由三部分组成：削尖的弹头部，延伸的圆柱部，收缩的弹尾部对于尾翼稳定的 弹丸还要加上稳定装置（如尾翼），弹丸的各部分的外形结构、重量与质量的分布设计 是否合理，对弹丸的弹道性能、气动力好坏和威力的大小有很大的影响。
头部的头顶角 记为用，一般不大于20° ；在高速飞行时，头部越长，波阻越小，头部母线和圆柱部相 割（而不是相切）有利圆柱部长度约为1〜2d，圆柱部较长可以保证弹丸在膛内稳定 和一定的装药空间而保证弹丸威力弹带离弹尾部距离要大于d/4,以避免附面层因弹 带存在而和弹体分离，致使涡阻增大但是圆柱部增长，摩阻要增大为了减小尾部的 波阻，采用截头锥形尾部，尾部收缩角记为〃，在6〜9为好，一般小于10°弹体的 长细比不一样，一般的旋成体长细比在4.5〜6为分析方便，采用柱坐标系100mm杀爆弹的旋成体结构图如图2.1所示图2.1旋成体结构图组成旋成体的几何参量如下：旋成体最大直径 Q= 100 mm；旋成体底截面直径 Dd=87.9mm；弹头部长度 Ln = 314 mm；圆柱部长度 Lc = 211mm；弹尾部长度 Lr=35mm；旋成体总长度 LB = 560mm；弹头部头顶角 为=18.1 °；弹尾部收缩角 仇=9°;除上述几何参量外，还有几个无量纲量: 旋成体长径比：人=5.60BL弹头部长径比：人广甘 =3.14mL圆柱部长径比：人广 亏 =2.11m弹尾部长径比：人=、=0.35 t Dm旋成体收缩比：s d = 土 =写 =0.7726Sm气2.2空气动力和力矩参数弹丸在空气中飞行可以看成是以同样速度的气流流向弹丸，其间弹丸和空气之间的 相互作用是一样的，弹丸和空气之间存在表面力的作用，表面力有两种：一种是垂直弹 体表面的力（即是法向力），一种是切于弹体表面的力（即是摩擦力），重力引起的质量 力和其他引力忽略不计，另外在底部发生流动分离。
形成一个底部低压区，这些分布力 沿弹体表面积分得一个总空气动力向量，这个总的空气动力向量在气流方向和垂直于气 流的方向的投影称为阻力和升力旋成体上所受的总空气动力R总空气动力矩M在各个坐标轴上的投影具有不同的名 称见图2.2,在速度坐标系中：图2.2坐标系X R在ox轴上投影，称为阻力；Y R在oy轴上投影，称为升力；Z R在oz轴上投影,称为侧向力；M x M在ox轴上投影，称为滚转力矩；M y M在oy轴上投影，称为偏航力矩；M z M在oz轴上投影，称为俯仰力矩计算空气动力时，经常采用它们的无量纲系数无量纲系数是空气动力学中一个重要的概念，也是衡量气动力性能优劣的重要参量空气动力R的模正比于p^v^，其中 p「匕分别是来流密度和速度，S是特征面积，对旋成体弹丸取弹体的最大截面积七 而空气动力矩M的模正比于p V2SL，其中L是特征长度，取全弹长Lb定义无量纲空Bco co气动力系数如下：C = —，cx——阻力系数' -P V 2S8 8cy升力系数C = ，cz——侧向力系数'2p v 2Sm = -~吃——，m x 滚转力矩系数x 1P V 2SL2 8 8m = y——，m y 偏航力矩系数2 8 8m =-—性——，m z 俯仰力矩系数2 8 81 .、1所以力（矩）系数表示该力的大小对于一个标准力（矩）土P V2S （或土p V 2SL）2 3 3 2 8 8的大小之比。
研究弹丸在空气中运动所受的空气动力时，通常使用弹体坐标系较方便弹体坐标系：X1—轴向力Cx1-一轴向力系数Y1 一法向力Cy1法向力系数Z1侧向力Cz1侧向力系数M ix1滚转力矩m , x1滚转力矩系数M—y1偏航力矩my1-一偏航力矩系数M—z1俯仰力矩mz1俯仰力矩系数对于无尾翼弹，当自由来流为均匀直线时C广m、m以及C^、m、m都等于 z x j Z1 x1 y1零空气动力系数在两坐标系中的转换关系式为：C = C cos a + C sin a< C - C cos a - C sin a m = m其逆关系为C = C cos a - C sin a< C = C sin a + C cos a m = m3迎角为零时弹体空气动力特性计算当迎角为零时，由于对称关系，弹体只受到轴向力，法向力和俯仰力矩均等于零， 阻力的一般表达式可写为：X = C 1P V 2 S0 x 0 2 3 3 m在超音速下可写为:Cx 0 = Cxf + Cxd + Cxn + Cxt（3.1）其中C为迎角为零时的阻力系数，x 0式中，Cxn ——头部波阻系数；C：——尾部波阻系数；3.1 弹头部波阻系数的计算弹头的形状对弹头波有影响：弹体越钝，多。
减小波阻的方法可以使弹头部锐长Cxd ——弹底部阻力系数；c f——弹体摩阻系数扰动越强，激波越强消耗的弹的动能越马赫数M =匕=900/340=2.65>1，为超音速尖拱形弹头部的阻力系数由Cn0.002 196入 2 —16 ]=[(0.0016 + )(3)L7]{1— n }M 2 o 14(M +18)入 2(3.2)所以弹头波阻系数为:=[(0.0016 +=0.08406C '=0.084060.002、m … 196x3.14x3.14-16 、 )x 181.7]{1 }2.652 14(2.65 +18) x 3.14 x 3.14引信前端面为平头，其前端面横截面积所带来的阻力需估算进去引信前端提供的 附加阻力系数为（3.3）= 1.6 x 5024 =0.010278。