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为实现低烧蚀发射药配方及装药参数优化,建立了炮口速度计算模型及基于机器学习的烧蚀预测模型,设定配方组分及装药量调节范围,确定了兼顾高炮口动能与低烧蚀性的目标函数.采用粒子群算法,调用速度计算与烧蚀预测模型,迭代更新不同条件下的目标函数值,获得最优配方及装药参数.针对 RDX 基叠氮硝胺发射药,训练了机器学习烧蚀预测模型,优选集成学习算法,对测试数据的预测平均相对偏差为8.93%.以某100 mm加农炮为平台,建立了火药力随配方变化的内弹道方程组.优化效果评价显示:与对比案例相比,优化后配方及装药在烧蚀性指标相当的条件下,弹丸初速由774.63 m·s-1提升至826.95 m·s-1;在初速相当的条件下,烧蚀性指标由0.727 g大幅降至0.503 g.结果表明,该方法表现优异,可为武器平台用发射药配方及装药参数设计提供有益指导.

对2024年IYPT的题目"尺子加农炮"进行了研究,从转动惯量和几何关系等入手,建立了两把刚性尺子间圆形射弹的运动模型,给出了理论假设下系统的耦合运动方程.使用Tracker软件对圆形射弹的出射速度等参量进行了测量,定量探究了出射速度与相关参量的变化关系并进行了理论分析.在此基础上,利用 Matlab对相应的实验探究进行了数值求解,将其与实验结果进行对比,验证了模型的正确性,并对理论与实验存在偏差的原因进行了分析.

基于2025年青年物理学家锦标课题的尺子加农炮问题，本文构建了一个融合动态能量传递与稳定性约束的悬臂梁理论模型，通过理论建模、参数化仿真与多目标优化分析，系统探究了影响投射物初速度的关键参数。研究建立了考虑摩擦损耗与梁自身动能的动态能量平衡方程，揭示了施力点位置通过模态激发机制影响能量转化效率的规律。进一步，结合梁–柱理论分析了压弯组合变形下的屈曲稳定性，提出了基于精确挠度解的势能修正方法。最终，通过构建综合优化系数曲面，实现了稳定性与动态效率的协同优化，量化了结构稳定性与发射效率之间的权衡关系，确定了最优设计参数域为该类弹性动力系统的参数设计提供了理论依据。Based on the ruler cannon problem from the 2025 Young Physicists’ Tournament, this paper constructs a cantilever beam theoretical model integrating dynamic energy transfer and stability constraints. Through theoretical modeling, parametric simulation, and multi-objective optimization analysis, the key parameters affecting the initial velocity of the projectile are systematically investigated. A dynamic energy balance equation considering friction loss and the beam’s own kinetic energy is established, revealing the law that the position of the force application point influences energy conversion efficiency through the modal excitation mechanism. Furthermore, combined with beam-column theory, the buckling stability under combined compression-bending deformation is analyzed, and a potential energy correction method based on the exact deflection solution is proposed. Finally, by constructing a comprehensive optimization coefficient surface, the coordinated optimization of stability and dynamic efficiency is achieved, the trade-off relationship between structural stability and launch efficiency is quantified, and the optimal design parameter domain is determined, providing a theoretical basis for the parameter design of such elastic dynamic systems.

为了给引信延迟解除隔离性能设计提供参考,基于北约和美军产品手册等文献,系统分析了北约引信产品延迟解除隔离技术现状.引信延迟解除隔离要求主要取决于战斗部、武器及其运载平台类型.小口径炮弹引信解除隔离距离应在10 m以上.坦克炮和轻型反坦克武器如单兵火箭、无后坐炮和枪榴弹的破甲战斗部引信解除隔离距离一般只有几米至十几米.中大口径榴弹炮和加农炮引信解除隔离距离一般是400至800倍弹径.外弹道旋转环境是影响擒纵机构解除隔离距离散布的主要因素.应用擒纵机构的引信型号占比62％,远高于第二位电子计时技术的17％,传统延期药技术只占1％.某些弹药引信延迟解除隔离技术已基本收敛,而迫击炮弹和小口径炮弹引信延迟解除隔离技术原理仍发散,处于发展中.

在火炮家族里,它"身形"庞大,炮管长而粗壮,看起来相当威武霸气.随着一声震耳欲聋的轰鸣,这个"大家伙"猛然发射出炮弹,瞬间将敌人的防线轰塌,展现出无与伦比的破坏力.它,就是传说中的加农炮. 这加农炮,可真是"闻名不如见面"啊!

电热化学炮因需要的电能较小,且与传统的火炮具有相似和延续性,近年来备受关注.通过加农炮口径电热化学炮的参数指标,进行补偿脉冲发电机驱动电热化学炮推进系统的设计与建模.结合补偿脉冲发电机的储能需求,建立电热化学炮系统的电路模型和动力学模型,计算在给定参数下的弹丸出口速度.设计惯性储能电源补偿脉冲发电机,通过联合仿真得出单次发射电机的转速降落,继而计算单次发射的能量消耗和发射效率.结果表明,补偿脉冲发电机驱动电热化学炮系统可使弹丸获得较好的出口动能和理想的发射效率.

斯大林曾说,"炮兵是'战争之神'".纵观苏联时期(尤其是二战后)性能优异的苏制火炮,可谓层出不穷.当时,我军工科研人员结合国情,对一款著名的苏制身管压制火炮进行了自主改进,推出"青出于蓝而胜于蓝"的国产59-1式130毫米加农炮.本文资料数据源于《当代中国的兵器工业》《世界火炮手册》等公开信息,相关分析也基于此展开.

家族的"混血儿" 我们在观看战争题材的影视剧时,经常会听到加农炮、加榴炮和榴弹炮等火炮名称,这些火炮不仅名称相似,"长相"还差不多.那么,该如何辨识加榴炮呢?这就要从几种火炮的发展历史、性能特点和作战运用等方面加以区别了.

基于100 mm加农炮经典内弹道数学模型,以最大膛压及初速的计算值与靶场射击试验值的平均相对误差为目标函数,以燃速系数和燃速指数作为拟优化的参数,运用人工鱼群算法对加农炮内弹道参数进行了参数优化研究.结果 表明,人工鱼群算法对初值要求不高,容许范围大,且收敛速度快,全局寻优能力强,计算得到的目标函数值不超过0.1％.将优化后的参数应用到加农炮内弹道计算中,其计算结果与靶场试验结果相对于参数优化前误差进一步减小,其中参数优化后速度的误差仅为0.017％,优化后计算值与靶场试验值吻合得较好,因此可以将人工鱼群算法作为加农炮内弹道参数优化的一种有效方法.

对于火炮设计者来说,追求的不仅仅是最大炮口初速,还需要考虑炮口压力和弹道效率等.基于此,以加农炮为算例,同时考虑上述3个目标函数,对其内弹道装药设计进行了多目标优化.在优化方法的选取上,考虑到传统优化算法,如遗传算法、粒子群算法等在收敛效率及求解精度较低的缺点,采用了结构简单、参数较少且收敛效率较高的蝙蝠算法来对内弹道性能进行优化.结果表明,采用的多目标蝙蝠算法能够有效解决加农炮内弹道性能多目标优化问题,所得结果为一系列Pareto最优解,优化结果提高了加农炮内弹道性能及发射安全性.