TOPSIS多药室高速发射内弹道过程模拟与参数优化分析(3)

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上述发射技术在理论上都可以起到大幅提高弹丸初速的目的，但由于技术的不足至今尚未能运用于实际或者在运用过程中出现了诸多问题，在这种背景需求下，多药室装药技术[5]应运而生。多药室装药技术是一种新型发射原理, 它建立一个主药室和一个辅助药室，它主要利用辅助药室来建立准平台效应[6]，其过程为：首先主药室被点燃来推动弹丸加速前进，在一定的点火延迟后，辅助药室的火药被点燃继续推动弹丸做加速运动，从而有利于增加弹丸速度。

1.2 国内外研究状况

1.3 内弹道优化设计

内弹道的过程模拟设计[12]是内弹道研究过程中的一项重要的组成，其过程是从多种可行性的弹道方案中选出最优的一组，其最优解依赖于指标的权重。

在多药室装药的内弹道研究过程中，研究人员往往对点火延迟时间，主副药室的装药量等等因素的选取没有一定严格的科学依据，很多时候凭借经验或者借助计算机程序一次次的尝试，从而得到一个研究规律，最终根据其变化规律而制定出了一个方案。但是，我们很难确定这个所谓的方案就是所有可行方案中最好的，所以进行内弹道优化设计是非常必要的[13]。并且对于装药结构比较复杂的高膛压火炮，其燃烧情况特别复杂，而在这种高温、高压的情况下，仅仅通过实验来获取结果和实验规律显得特别单薄，我们必须借助内弹道过程模拟从而获取更多的信息，并对其参数进行优化分析[14]。优化则是指在一些人为的约束条件下，相互调节各种约束条件，使得结果能满足我们的需要，最优化在工程、科学研究和经济管理等诸多领域中经常要进行分析和运用[15]。

多指标的优化分析方法[16]对于多药室内弹道可行性方案进行综合评价分析来说，是一种新型有效的内弹道方案选择以及性能评价的手段，本方法可以事先就对所选择的内弹道方案有比较充分的认识和比较，使得弹道过程方案的选择更合理，更符合实际的需求。文献综述

1.4 本文主要工作

a) 建立经典内弹道过程数学物理模型，用VB编程进行过程模拟；

b) 利用VB编制的多药室内弹道仿真软件，分析在主、副药室不同的装药量、点火延迟、及活塞质量对内弹道过程及参数的影响；

c) 利用内弹道仿真软件分析基于拉格朗日假设下沿身管的压力分布；

d) 采用基于距离测度的TOPSIS方法对整个内弹道进行优化分析，得出最优参数解。

2 多药室高速发射经典内弹道数值模拟

2.1 引言

随着现代战争的高速发展，坦克炮、反坦克炮的不断改进，提高弹丸初速作为一项课题日益被重视起来。近些年来，多种可提高初速发射技术在国内外相继出现，随着技术的不断发展，新技术不断代替旧技术，提升弹丸初速一直都会是内弹道研究和发展中的一项极为重要的课题。

在这样的背景下，多药室内弹道技术也随之应运而生，它作为一种可提高初速的新型发射原理，很多学家已对其进入深入研究，比如利用整装式液体发射药中添加辅助药室来提高初速的研究已经在前苏联实施。多药室内弹道技术对于现代火炮的改进具有重要的作用。因为它跟其他发射技术相比具有以下几个优点：a）火炮口径增大后而其炮尾结构并不会发生改变，它只是增加药室了的长度，并且其身管可以相互替换，对于整个火炮的发射系统来说，可以大幅降低研制经费，达到节约的目的； b）膛压在主、副药室间被合理分布，避免出现膛压过大而对炮管造成不必要的损害，增加火炮发射的安全系数； c) 主、副药室由于点火延迟可以使得起到接力作用，推动弹丸继续加速从而达到提高弹丸初速的目的。