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中北大学2010届毕业设计说明书第1页共41页1绪论迫击炮作为近距离步兵支援武器，诞生于第一次世界大战，至今已经历了近百年的历史。当代炮兵压制武器主要包括迫击炮，野战炮，火箭炮，地--地战术火箭和导弹。迫击炮是一种常用的伴随武器，在过去的战争中发挥了很大的作用，在未来的战争中仍然是一种十分重要的武器[1]。迫击炮的名称源于两方面：一是操作简便，弹道弯曲，可迫近目标射击，几乎不存在射击死角；二是炮弹从炮口装填后，依靠自身质量下滑而迫发，使炮弹发射出去[2]。我国地域辽阔且地形复杂，迫击炮伴随部队作战能起到不可估量的作用。目前迫击炮不仅大量装备步兵，还装备了空降兵、海军陆战队、快速机动部队等兵种。在国际恐怖主义活动的冲击下，我国反恐斗争的形势越来越严峻，同时世界战略格局和现代战争模式的变化，这些都迫切要求兵力兵器能实现快速投送与部署，迫击炮因为其容易实现其直升机吊运，同时具有强大的火力，深受各国部队尤其是海军作战部队和应急机动作战部队的欢迎[3]。传统的迫击炮作为一种结构简单的步兵武器使用，采用炮口装填，间接瞄准射击。不仅精度差、操作复杂、火力射程有限，而且要求提供充足的弹药储备并保持一定程度的机动灵活性。因此，它仅作为一种火力辅助工具使用。装甲部队和炮兵部队的主要发展趋势是增大火力和提高机动性，但传统的迫击炮显然无法满足这种要求。现在对间接瞄准火力的要求主要是更大范围内的集中、高的机动性能和同步射击能力，只有这样才能产生真正具有毁灭性的杀伤力。因而，近年来迫击炮出现了新的变化，迫击炮纷纷实现自行化，其威力、灵活性、机动性、战场生存力等都得到了极大的提高。从国外迫击炮的发展形势来看，自行或车载迫击炮成为迫击炮发展的主流，如英国的AMS自行迫击炮、瑞典的AMOS先进迫击炮系统、法国的2R2M车载迫击炮等等。它们具有更好的机动能力，而且一般都有反后坐装置及自动或半自动的装填装置，这些都有利于提高瞄准射击精度和射速。有的迫击炮被安装到了车体平台上，成为装甲车载迫击炮系统。这种装甲车载迫击炮系统在自动化方面有了一定的提高，但在前方地域或面对众多目标时，无法提供对炮组人员的必要的保护。有的迫击炮本身就以炮塔安装的形式安装到轮式中北大学2010届毕业设计说明书第2页共41页或履带式底盘上，具有了直接瞄准射击能力，各种定位导航系统和指挥控制系统使得迫击炮变得越来越复杂，火控计算机和激光测距仪的加入大大提高了射击精度，一反传统的反后坐装置的新型设计使迫击炮的瞄准始终保持精确的一致，因而新型迫击炮凭其自身优点在步兵武器中占据着越来越重要的地位。目前随着非对称战争、局部低强度冲突和联合国维和行动的增多，特别是新世纪以来的反恐作战中，迫击炮因具有良好的机动性和强大的火力，而深受世界各国陆军部队的青睐。迫击炮具有良好的机动性和强大的火力，那么就必须提高迫击炮射速，来增加迫击炮在未来战场上的威力。目前，世界上有8个国家已装备了15种自行迫击炮，其中口径在100毫米以上的大口径自行迫击炮10种，最大口径的有俄军2S4式240毫米自行迫击炮。这些自行迫击炮中，具有典型代表的是美国的TMUAS120毫米自行迫击炮，俄军2S4式240毫米自行迫击炮、BMD82毫米自行迫击炮，以色列RMS6式120毫米自行迫击炮，法军HB式60毫米自行远程迫击炮、EMC式81毫米自行远程迫击炮，英国RV2003式120毫米自行迫击炮，德国“美洲狮”120毫米自行迫击炮等[4]。提高火炮的射速已成为增强其战斗力的重要手段。但提高射速就必须采用自动输供弹系统，因此，目前各国均投入大量的人力物力进行自动供输弹机的研制，运用先进的技术对自动供输弹机的结构、驱动、控制等方面进行大量的研究和改进，在保证可靠性的前提下最大程度地提高火炮射速。例如，瑞典和芬兰联合研制的先进迫击炮系统AM0S，由于采用了自动供输弹机，它的射速达到了26r/min；美国的自行迫击炮TMUAS，采用倾斜装填方式，半自动装填机，射速达到24发/分。由此可见，自动供输弹机性能的优越对提高迫击炮的射速有着举足轻重的作用，目前世界各国已研制的自动供输弹机结构各异，视火炮类型、操作空间和弹仓布置位置而定[5]。自动装填系统可大幅度提高火炮在各种条件下的射速，提高单位时间的火力密度，实现“多发弹同时弹着”，加强对目标的突袭能力和突袭效果，并可与先进的战场管理系统和火控系统一道，使火炮具有昼/夜作战能力和与多个目标同时快速交战的能力，同时还可以减轻乘员的工作强度，提高工作和战斗效率，减少乘员人数，达到减少乘员战斗空间的目的，是提高大口径自行火炮战斗力及生存能力的关键技术。中北大学2010届毕业设计说明书第3页共41页现代城市作战，高楼林立，民用目标多，为避免伤及无辜平民，压缩战争损失，减轻政治压力，必须研制一种射击精度高的步兵压制兵器。城市作战，双方激战于楼群之间，机动迅速，要求提高步兵机动作战能力。这样，轻型车载式迫击炮系统应运而生。车载迫击炮的真正优势是它的机动性和越野性，依靠突然的火力效果和快速的作战行动来消灭敌人、保存自己，提高起战场生存能力[6]。迫击炮具有其独特的战术技术性能。它是一种运动性和弹道机动性良好的曲射武器。在战斗中，迫击炮可直接伴随和跟随步兵分队行动。其基本任务是：歼灭和压制敌有生力量及火器，特别是遮蔽物后的目标；在障碍物中开辟通路及破坏轻型防御工事；在夜间实施照明射击，以改善观察条件及限制敌行动；以火力或者烟幕迷盲敌观察所，掩护我步兵行动；发射宣传单，散发宣传品，以瓦解敌军。对于大口径迫击炮还可用于破坏较坚固的土木工事和砖石工事。此外，为对付战场上大量出现的敌坦克及装甲车辆，中、轻型迫击炮由于运动性能好、射速高，可以以密集火力实施拦阻射击，必要时可隐蔽接近，利用有利地形，用平射方法击毁敌轻型装甲目标。迫击炮是步兵的主要支援武器。它以结构简单、坚固耐用、操作维修简便、战术部署机动灵活、射速高、火力密度大等特点而一直受各国陆军部队的青睐。随着新的战场环境的变革和战斗力的增长，以及高新技术的不断发展，迫击炮的研制发展亦呈现出了新趋向[7]。诞生于第一次世界大战的迫击炮，至今已经历了近百年的风雨沧桑。在二十世纪的无数次中外战争中，迫击炮真可谓“战绩显赫，功勋卓著”。作为弹道弯曲、射速高、火力密度大的曲射火炮，在未来高技术战争中，迫击炮仍将以其它压制火炮无法取代的“特殊”身份成为近距离的火力“支柱”。目前，迫击炮正伴随着军事科技的迅猛发展发生着质的飞跃。形形色色的迫击炮，五花八门的迫击炮弹，性能优良的火控系统，正引导着迫击炮“战争之神”的家庭成员一起，昂首迈进二十一世纪。现代战争要求迫击炮迅速提高自动化水平，以进一步提高迫击炮的生存能力、反应能力、射击速度和射击精度。为此，许多国家正在研制发展自动迫击炮。从国外迫击炮的发展形势来看，自行或车载迫击炮成为迫击炮发展的主流，如英国的AMS自行迫击炮、瑞典的AMOS先进迫击饱系统、法国的2R2M车载迫击炮等等。中北大学2010届毕业设计说明书第4页共41页已经装备的典型的自动迫击炮有俄军2B9式82毫米自动迫击炮、2C9式82毫米自动迫击炮。自动迫击炮主要是装备了适合迫击炮使用的计算机，设置了车辆导向装置、自动瞄准装置、水平调整装置和自动装填装置，从而提高了发射速度和反应能力，也提高了单门迫击炮独立作战能力[8]。装甲迫击炮为解决自行迫击炮装甲防护能力较弱的问题，目前各国都在着力研制具有一定防护能力的装甲迫击炮。这种迫击炮一般都采用炮塔和后膛装填结构。如德国研制的一种120毫米自行迫击炮，采用后膛装填方式和旋转弹轮，武器的下方支撑点是固定的，上方支撑点采用两个能互相独立旋转的球拱结构，采用后膛装填方式和旋转弹轮，可较好地解决装甲防护问题；英国研制的120毫米自行迫击炮采用旋转式封闭炮塔，自动装填机（炮尾装填），以色列研制的炮尾装填、带有炮塔的120毫米迫击炮都具有三防能力[9]。线膛迫击炮未来高科技条件下的作战将具有攻坚性、全纵深性、准确性等特点，要求迫击炮在不失其轻便、灵活特性的同时，要增大射程，增加威力，提高精度，使其火力支援具有一定的攻坚性、准确性。就火炮设计而言，增大射程和威力的有效办法之一，就是将滑膛改成线膛。尽管线膛迫击炮比同口径的滑膛迫击炮重量有所增加，但其射程和威力均优于最轻的野战火炮，其射程和精度相当于105毫米榴弹炮，而其榴弹的杀伤效力却可以与155毫米榴弹炮相提并论。多管迫击炮为增大迫击炮的火力密度，一些先进国家正在积极研制、装备多管迫击炮。装备多管迫击炮，可在不增加编制的情况下，通过增加迫击炮的管数，达到提高迫击炮火力密度、增加火力猛烈性的目的。如奥地利研制的SM—4式120毫米4管齐射迫击炮，该炮初速518米／秒，最大射速24发／分，可在30秒内连续3次齐射，发射36发炮弹，射速快，火力猛。普通迫击炮在作战时距敌前沿较近，易暴露征候，隐蔽性差。为此很多国家正在从改善迫击炮隐蔽性着手，研制适合于侦察分队和敌后作战分队使用的无声迫击炮。该炮射击时声音很微弱，且炮口无烟无火光出现，一般不会暴露阵地，隐蔽性较好。如比利时研制的NR8113式52毫米无声迫击炮，这种迫击炮12个发射管联装在卡车、装甲车辆或舰船上，组成无声多管武器，既可行单发射，也可齐射。遥控迫击炮是一种技术含量很高的智能型迫击炮。该炮在作战时，能够快速运输和部署在战术要地，再从一定距离外遥控操作，发出射击指令。如美国正在研制中北大学2010届毕业设计说明书第5页共41页的名称为“龙火”的迫击炮，就是一种全新的遥控操作、全自动120毫米迫击炮。可通过数据链路从陆地、海上或空中平台上遥控，且可以全天候使用；获得目标信息后，火控计算、瞄准、装填和射击均为自动化，具有自卫和自毁能力。数字化迫击炮日本正在研制一种可与轮式装甲车、小型装甲车等机动装备结合的数字化迫击炮，口径为120毫米，射程约10公里，其威力要大于155毫米榴弹炮。它的突出特点是装备有C4I系统，不仅可使其与上级及友邻部队沟通，还可加强信息与机动火力之间的连通等。能满足未来步兵分队的收集目标信息、观测弹丸落点装备所应具备的必要条件[10]。到目前为止，各国对迫击炮的改进成果主要有以下几个方面：（1）减轻重量，提高机动性；（2）改进装填方式，提高射速；（3）采用火控系统控制自动瞄准；（4）改进制造材料，实现新工艺；本论文针对我国迫击炮的现状，进行自动迫击炮的原理方案设计，探讨实现自动迫击炮的可行路线，重点提出一种可行的装填系统，并完成总体设计方案。中北大学2010届毕业设计说明书第6页共41页2迫击炮装填方案的设计2.1总体方案要求首先分析当前车载迫击炮的技术状况，以W86-120mm迫击炮的弹道性能和传统便携式迫击炮为基础，根据我国轮式军车或改装车的搭载需求，进行车载速射120mm迫击炮总体方案设计，方案设计以速射迫击炮发射系统为主，重点对供弹系统进行分析，方案中对车型提出要求。原始数据：口径120mm、弹重13.8kg、初速341m/s、最大膛压66MPa、弹丸全行程1540mm。技术要求：（1）高低射角+45o-----+85o（2）最大射速10-12发/分钟（3）炮口装填2.2输弹机分类输弹机基本上可分两类。第一类是强制输弹机，弹丸入膛时无惯性行程或行程很短。这类输弹机多采用链式或双作用增程气（液）缸式，具有结构简单、使用可靠等优点。缺点是输弹时间较长、外形尺寸大，不能满足高射速的要求。第二类是弹射式输弹机，国外大口径自行火炮广泛采用这种结构形式。从装填位置迫击炮装填大体分为：炮尾装填机与炮口装填机。(1)跑尾装填机由输弹机和装填机组成，液压动力操纵。输弹机有两个输弹臂，可垂直地将放于车辆左侧或后方地面上的弹丸吊起，送至装填滑轨；弹丸沿滑轨滑至炮尾装填位置；装填机上的推弹杆推弹入膛;发射装药则由人工装填。最大发射速的推弹杆推弹入膛;发射装药则由人工装填。最大发射速度为1.5发／分，持续发射速度为0.5发／分。这种装填方式目前广泛运用在自行加农炮与榴弹炮，极大地提高了常规火炮的机动性，在现在战场上发挥的不可替代的作