Fortran内弹道计算软件开发(3)

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因此，混合装药在现代火炮设计中得到了广泛的应用，借由传火管内高燃速的粒状药的燃烧达到轴向均匀点火，可以最大程度的减小压力波并稳定膛压和初速，使点火系统有良好的重现性并可满足不同的射角、射程要求。

现阶段火炮发射药大多采用多孔火药。曾经一直使用的粒状火药由于其减面燃烧特性越来越不被青睐，研究已经指出，减面性越大的火药，在燃烧过程前一阶段放出的气体越多，膛压必然迅速上升，产生较高的最大压力，为了避免事故必须加厚身管，使得武器重量上升。现今的管状多孔火药解决了这一问题：管状药燃烧过程不仅有外表面向内的减面燃烧过程，也有孔内表面逐层向外增面燃烧的过程。所以两相抵消，管状药的实际燃烧是接近定面燃烧的。如果在圆柱形药粒上开更多的孔，那么就有可能使孔内燃烧面的增加超过孔外燃烧面的减少，这样火药就成为增面燃烧形状火药。[6] 利用透气性好的管状药作为点传火药，结合多孔粒状药的良好燃烧性能构成的混合装药结构既可以避免单一粒状药的过高装填密度带来的安全隐患，又可以避免单一管状药达不到技战指标要求的缺点。[7]

在混合装药的燃烧过程中，不同孔径不同药厚的火药燃烧状况不同，计算时需要确定火药弧厚、药粒尺寸、药孔直径、火药燃烧系数等一系列参数，最终通过计算机程序得出模拟数值和曲线。

内弹道计算程序选用Fortran程序语言进行编译。Fortran语言是一种在国际上广泛流行的适用于科学计算的高级程序设计语言。Fortran语言的概念是在1954年由美国IBM公司提出，且在1957年开发出了第一个Fortran编译程序，这标志着Fortran语言的诞生。此后Fortran语言经过一系列的版本更新，增强了各种便于科学计算的功能，如结构化程序设计功能，数组功能和高性能并行运算方面的支持。[8]

对于科学计算，人们更乐意使用Visual Basic、Fortran、PASCAL等高级语言编写程序，它具有编写程序方便、简单，设计的程序可读性强、易于交流，特别是算术表达式上更接近数学公式。但其不足在于没有字符运算、不具备屏幕图形的驱动功能等。通过Fortran与可视化语言的混合编程，可以在Fortran程序中调用其他高级语言的过程，取长补短，增强了Fortran应用程序的功能。[9]

在可视化界面程序编译方面选用Visual Basic语言。VB是一种简单易学的可视化程序设计语言，通过VB的各种控件可以迅速的创建应用程序的图形界面，它以事件驱动作为运行机制，采用面向程序的程序设计思想，巧妙的把WINDOWS编程的复杂性封装起来。能方便的解决许多实际问题，因而得到了广泛的应用。[10]

在工程计算中，VB调用Fortran动态链接库方法是目前普遍采用的一种混合编程方法，它执行效率高，软件的可维护性、可移植性和可复用性好，但是这种方法需要构造动态链接库，并且在编写动态库的内部函数库时要对计算程序的计算方法和原理非常熟悉，同时调用时参数的传递也比较多，所以相对较为复杂，需要具有VB、Fortran编程经验。[11]

通过VB与Fortran可执行文件的结合，一方面充分利用了Fortran的代码资源，避免了重复编程和资源浪费，节约编程时间，另一方面保留Fortran的数值计算优势，并使程序具有友好的图形界面，克服了两种语言各自的局限，实现了数值计算的可视化。[12]

1.2论文主要研究工作

混合装药内弹道计算软件是围绕混合装药内弹道计算而开发的可视化计算软件，主要实现不同情况下混合装药内弹道的计算和相关文件操作、结果显示和保存等功能。通过分析研究火炮内弹道计算的原理和方法，借助科学计算程序软件Fortran和可视化开发软件VB，开发基于WINDOWS操作系统和Microsoft Visual Studio开发平台的可视化计算软件，实现混合装药的内弹道计算，并根据要求输出、显示和保存内弹道诸元。