摘 要本次课程设计主要是对130mm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?为根底的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空气动力学是航天航空重要的根底学科之一，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——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 主要任务:“130mm杀爆弹空气动力特性分析和弹道计算〞 就是应用?外弹道学?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关键词：弹丸结构；空气动力；弹道计算目 录前 言 11 绘制弹体零件图和半备弹丸图 22 弹丸结构空气动力特性分析 3旋成体的几何参数及外形 3作用于弹丸的空气动力和力矩 4作用于弹丸的空气动力及空气动力的分析 4作用于弹丸的空气动力矩及其分析 53 弹丸空气动力参数计算 6摩擦阻力系数的计算 6雷诺数的计算 63.1.2 Sf/S的计算 6计算马赫数〔Ma〕 7旋转弹丸的摩阻系数的计算 7涡阻系数的计算 7涡阻系数的计算 7波阻系数的计算 8弹头部波阻系数的计算 8弹尾部波阻系数的计算 8波阻系数的计算 8阻力系数的计算 9各阻力所占百分数的计算 9弹形系数及弹道系数的计算 9计算弹形系数 9计算弹道系数 94弹道诸元的计算 105飞行稳定性的计算 12陀螺稳定性的计算 12翻转力矩特征数Kmzo的计算 13阻质心矩的计算 13追随稳定性的计算 13对H(ys)的计算 145.2.2 vs的计算 14Kmz(Ms〕的计算 156计算结果分析 17弹丸空气动力参数计算结果分析 17摩阻系数分析 17涡阻系数分析 17波阻系数分析 17弹道计算结果分析 18弹形系数分析 18弹道系数分析 18空气弹道分析 18弹丸飞行稳定性计算结果分析 187总结 20参考文献 21附图一：弹体半剖 22附图二：三维弹体图 22前 言弹道学是研究各种弹丸或其他发射体从发射开始到终点的运动规律及伴随发生的有关现象的学科。
随着武器的进步、根底科学和测试技术的开展，弹道学的研究对象逐步扩展到发射全过程的各个方面现代弹药正朝着高精度、射程远、大威力、多功能和智能化的方向开展，出现了一系列新型弹药产品我们组的课设题目是59式130mm杀爆弹空气动力特性分析和弹道计算，首先我们绘制了弹丸零件图和半备弹丸图其次，我们进行了对130毫米杀爆弹弹丸结构进行空气动力特性分析其中包含对弹丸结构参数的计算和空气动力和力矩参数分析再者，我们进行了弹体空气动力特性计算，包含外弹道上空气阻力系数的计算最后对于弹丸的膛外飞行的稳定性进行了校核，我们从急螺稳定性和追随稳定性两方面进行了计算和分析，以保证弹丸在外弹道上的飞行稳定，弹丸在外弹道上飞行稳定有利于提高射程以及射击精度较高1 绘制弹体零件图和半备弹丸图1.据任务书所提供的弹体结构简图和尺寸，运用AutoCAD绘制130mm的杀爆弹弹体零件图和半备弹丸图〔附图1〕，标出相关尺寸，以便于识图和计算工作内容：1〕根据弹体结构简图，进行页面的布局设置；2〕利用图层管理器创立图层，设定线型、线宽和颜色，如粗实线、细实线、中心线、剖面线、尺寸线等，并设定好不同的颜色以及不同的线型和线宽；3〕利用标注样式管理器，创立尺寸标注样式。
根据需要，创立标准标注、带尺寸公差标注、圆柱标注等2.在绘制过程中应注意几点：1) 应设置几处不同的图层，各图层设置的颜色和线型应不同，绘图时在同一类型的图形放在同一图层中，便于修改2) 由于是用A4图纸打印,小于弹体实际尺寸,因此应加大字体和线宽，否那么有可能显示不出来，或看不清图纸，给分析带来不便3) 在标注过程中应该注意其字高的一致2 弹丸结构空气动力特性分析 弹丸弹体形状一般是由一条母线〔直线或曲线〕绕对称轴旋转而成的，这样的物体称为旋成体它一般由三局部组成：削尖的弹头部，延伸的圆柱部，收缩的弹尾部弹头部是尖拱形，弹尾部为收缩形的船尾〔截锥〕形130mm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数有如下一些量：旋成体最大直径＝130 mm；旋成体底截面直径＝122.69mm；弹头部长度＝325.94mm；圆柱部长度＝254.06mm；弹尾部长度＝30mm；旋成体总长度＝610mm；弹头部头半顶角＝10.44； 弹尾部收缩角6°；除上述几何参量外，还有几个无量纲量：旋成体长径比——；弹头部长径比——；圆柱部长径比——；弹尾部长径比——；旋成体收缩比——。
作用于弹丸的空气动力及空气动力的分析由于弹丸在空气中对空气作相对运动，因而弹丸与空气间存在着相互作用其中空气对弹丸的作用力称为空气动力它在速度方向的分量，就是一般所说的空气阻力或迎面阻力空气阻力由摩阻、涡阻、波阻组成在第三章会对其进行详细的介绍弹头部是圆锥体，而圆锥半顶角,此时在锥顶形成附着锥面的激波，如图2.2所示，为激波倾斜角超音速气流在到达锥面激波前是均匀流，但经过锥面激波后，波后气流是逐渐折转到与锥面平行的沿一根流线气流的压强,密度是逐渐增加的，而速度与Ma数是逐渐减小的，属于锥形流动图2.2 弹头部气流流动图气流经过弹头部以后，如果到折转点〔例如圆锥头部和圆柱局部结合处〕将发生膨胀过程气流经此膨胀过程压强降低，随后由于圆柱部的三维效应压强又逐渐升高同样，在圆柱部与弹尾部结合处，也将发生这种膨胀过程在底部处气流膨胀使底部压强较来流压强为低形成所谓底部阻力，底部形成低压尾涡区往后气流转向平行于轴线进行压缩，在紧靠底部的外面常有尾激波系形成弹轴与速度矢量不重合时的空气动力和力矩当弹轴与速度矢量不重合时，在弹丸迎气流一面，由于弹丸阻滞气流的面积变大，扰动较强，空气压缩较背气流一面为烈。
尤其在超音速时，弹头波不对称，迎面流面的激波较背气流面为强烈在这种情况下，总阻力均显著增大，空气动力也不是与速度矢量方向正相反，而是以速度矢量线为准向弹顶偏离的一方偏离，空气动力的作用点也不通过弹丸质心一方面，无自转与摆动时，使空气阻力在沿速度反方向及垂直于速度的方向上分别产生分量，即迎面阻力和升力另一方面，有自转和摆动时，弹丸除受空气动力和力矩作用外，还受有因摆动而产生德尔，阻止其摆动的赤道阻尼力矩作用和因自转而产生的阻止其自转的极阻尼力矩的作用，以及因有自转和摆动的联合作用结果而产生的马格努斯力和力矩的作用其中，空气阻力对质心产生了力矩为静阻力矩，由于弹丸的旋转，产生了极阻尼力矩，赤道阻尼力矩，马格努斯力和马格努斯力矩等空气阻力和力矩3 弹丸空气动力参数计算由于运动着的弹丸外表附面层的不断被形成，也就是在弹丸飞行过程中，沿途的，接近弹丸外表的一薄层空气〔附面层〕不断被带动，消耗着弹丸的动能，使弹丸减速与此相当的阻力，就是所谓的摩阻 式中 Re—雷诺数 —气流粘性系数1.825× —弹丸初速930m/s 得 3.1.2 Sf/S的计算 经弹丸三维图测得当Sf=2 Sf—弹丸的侧外表积 S—弹丸的横断面积〔Ma〕 ………………………………式中 —弹丸初速930m/s —当地音速34m/s得 Ma式中Ma得 由于附面层的别离，形成旋涡而使物体〔或弹丸〕前后有压力差出现所造成的阻力叫涡阻。
因为K1>1 式中 44得 在弹道学中，将弹头波、弹带波、弹尾波等总称为弹道波弹道波需要消耗弹丸的动能，那么弹丸的速度必因之而逐渐减小这就意味着弹丸在运动的过程中受到阻力的作用这种由于弹道波的形成而产生的阻力，叫做波阻式中得 式中—弹尾部收缩角6°44得 式中—弹头部波阻系数 —弹尾波阻系数得 得 摩阻占的百分数：17% 涡阻占的百分数：54% 波阻占的百分数: 29%式中 得 计算弹道系数式中 i= m= d=3m得 C=4弹道诸元的计算外弹道解法主要分为三大类：数值积分法、近似分析法和弹道表解法其中弹道表解法最为常用所谓弹道表解法，是指应用某个阻力定律和标准条件下所编的弹道表进行诸元或修正诸元的查算和反查算本次计算使用43年阻力定律930m/s、= 25°，应用地面火炮外弹道表，查得弹道诸元数据如下各表表4.1 射程 C V09009309502682228851射程X2587327786表4.2 飞行时间 C V0900930950 飞行时间T表4.3 落速 C V0900930950356362落速348353表4.4 落角 C V090093095043°14’43°58’落角43°51’44°39’表4.5 弹道高 C V090093095043614734弹道高Y42584618、、，可应用表格法一一进行单变直线插值计算经过插值计算得到以下:2222＝44°01′25飞行稳定性的计算实际的弹丸均近似为一个轴对称的刚体,飞行中同时具有质心运动和围绕质心的运动.作为战斗武器的弹炮系统,不仅要具有一定的远射性能和杀伤威力,而且还要具有足够的准确性.为此,必须确实了解在一定条件下发射的弹丸在空中飞行的规律.所谓弹丸。