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摘要：根据能量转化的原理，探讨了一种将后作用能量转化为动能以降低后作用力的火炮新型反后坐装置原理。本文介绍了应用能量转化的新型反后坐装置结构原理与系统设计，并对相关技术进行了分析和研究。
关键词：火炮；反后坐装置；能量转化；系统设计
引言
反后坐装置是现代火炮必不可少的关键部件之一，其性能的好坏制约着火炮系统的整体性能。它的设计解决了火炮威力与火炮机动性之间的矛盾，也实现了刚性炮架向弹性炮架的转变。传统火炮的反后坐装置多采用弹性储能装置在后坐終了时使炮身复进到射前位置的复进机和产生一定规律阻力来降低火药燃气的炮膛合力的制退机的组合结构。这种设计的原理是以直接的力抵消力的方式，力的作用方向依然近似是沿着炮膛轴线，对火炮的整体稳定性和射击精度存在一定的影响。
基于能量转化的新型反后坐装置的设计原理是将火炮燃气的后作用力利用连杆机构传递给曲轴使其产生转动，从而实现内能向动能的转化，并采用合适的制停技术使其平稳安全停止转动并使后坐回到待发位置。该设计相对于现有设计不仅复杂程度降低，同时要求也较低。
1新型装置的原理与结构设计
传统火炮反后坐装置主要有弹簧或气体来储存能量和利用液体或气体产生后坐阻力来消耗炮膛合力。在火炮反后坐装置中采用能量转化的设计，可以用将燃气后坐能量以动能的形式进行输出，同时，利用合理的制停规律使后坐复位，并完成相应的一系列动作，包括：击发、收回击针、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭锁等。从而在火炮设计中不再采用复进机和制退机的使用，减低复杂程度。该新型设计装置主要由后坐连杆组、曲轴组和制停器组成。
1.1新型反后坐装置的结构原理
火炮系统在工作时后坐部分在炮膛合力作用下向后运动，后坐运动结束后又在复进机力作用下向前运动到待发位置，因此对一个工作过程来说可以看成是一个往复运动。同时，它的能量是火药的化学能转化为热能进而转化为动能的过程，这与内燃机的工作过程相似，新型基于能量转化的反后坐装置的结构如图1所示。
当火药燃烧产生炮膛合力作用于后坐，推动后坐向后运动在缓冲装置的作用下后坐销推动连杆运动，进而使曲轴颈产生转动，当曲轴转动一定角度后就会给连杆一个与后坐运动方向相反的力并在制停器的合理配合下抵消剩余炮膛合力的同时使后坐回到待发位置。在此过程中，火炮的后坐行程可以按气缸的行程进行控制，相比现有的后作用力火炮的后坐行程变得更小。
1.2反后坐装置的受力分析由于后坐部分运动会给后坐销一个力，同时连杆对连杆颈也产生一个力。因为后坐销受力要大于连杆颈的手里，因此只对后坐销进行受力分析，进而得到在不同位置下的后坐销受力图（如图2所示）。
图中：Fpt和F'pt分别为不同位置时后坐给后坐销的力；F和F’分别为不同位置时连杆给后坐销的力。
因为炮膛合力会随膛压变化而变化与缸压相似，由内燃机理论可知，当最大膛压时后坐销受到的力最大。
2机构危险部件的强度
由于此新型基于能量转化的反后坐装置是源自内燃机的活塞、曲柄连杆机构和曲轴的结构和运动过程进行的改进设计。由上文可知，该设计的作用机理满足火炮的工作过程的需要，但由于火炮的膛压要远大于内燃机缸压（约为20-30倍），而中口径火炮的口径与内燃机的缸径基本一致，在材料一样时，火炮后坐销的强度与内燃机活塞销的强度相同。由弯曲正应力强度条件。
假设材料的最大弯曲应力σmax和许用弯曲正应力[σ]相同。所以由火炮后坐力F’和弯矩M’max与活塞压力F、弯矩Mmax和内燃机活塞销直径d可求出火炮后坐销的直径d’。
d’=（2.7-3.11）d
计算得到的后坐销直径d’的大小满足火炮整体的大小要求，所以材料的强度能满足实际需要。
3结论与展望
通过对比于内燃机的工作机理和分析火炮新型反后坐装置的工作过程和受力情况，研究了危险截面的强度是否能满足实际的要求。结果表明：
（1）基于内燃机原理设计的新型能量转化的反后坐装置在原理上满足火炮的工作过程。
（2）利用此装置能有效减小和控制火炮的后坐行程，同时也减小该设计导致后坐部分长度增加带来的影响。
（3）减少了复进制退机，使得上架受力减小；由于曲轴支架独立于架体连接于基座，双支承的结构会使火炮工作时更稳定。
（4）内燃机技术成熟，借鉴和取用相关技术较为简单，但毕竟与火炮工作环境等存在一定差异，具体的设计和改进仍有待于进一步的研究。
关键词：火炮；反后坐装置；能量转化；系统设计
引言
反后坐装置是现代火炮必不可少的关键部件之一，其性能的好坏制约着火炮系统的整体性能。它的设计解决了火炮威力与火炮机动性之间的矛盾，也实现了刚性炮架向弹性炮架的转变。传统火炮的反后坐装置多采用弹性储能装置在后坐終了时使炮身复进到射前位置的复进机和产生一定规律阻力来降低火药燃气的炮膛合力的制退机的组合结构。这种设计的原理是以直接的力抵消力的方式，力的作用方向依然近似是沿着炮膛轴线，对火炮的整体稳定性和射击精度存在一定的影响。
基于能量转化的新型反后坐装置的设计原理是将火炮燃气的后作用力利用连杆机构传递给曲轴使其产生转动，从而实现内能向动能的转化，并采用合适的制停技术使其平稳安全停止转动并使后坐回到待发位置。该设计相对于现有设计不仅复杂程度降低，同时要求也较低。
1新型装置的原理与结构设计
传统火炮反后坐装置主要有弹簧或气体来储存能量和利用液体或气体产生后坐阻力来消耗炮膛合力。在火炮反后坐装置中采用能量转化的设计，可以用将燃气后坐能量以动能的形式进行输出，同时，利用合理的制停规律使后坐复位，并完成相应的一系列动作，包括：击发、收回击针、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭锁等。从而在火炮设计中不再采用复进机和制退机的使用，减低复杂程度。该新型设计装置主要由后坐连杆组、曲轴组和制停器组成。
1.1新型反后坐装置的结构原理
火炮系统在工作时后坐部分在炮膛合力作用下向后运动，后坐运动结束后又在复进机力作用下向前运动到待发位置，因此对一个工作过程来说可以看成是一个往复运动。同时，它的能量是火药的化学能转化为热能进而转化为动能的过程，这与内燃机的工作过程相似，新型基于能量转化的反后坐装置的结构如图1所示。
当火药燃烧产生炮膛合力作用于后坐，推动后坐向后运动在缓冲装置的作用下后坐销推动连杆运动，进而使曲轴颈产生转动，当曲轴转动一定角度后就会给连杆一个与后坐运动方向相反的力并在制停器的合理配合下抵消剩余炮膛合力的同时使后坐回到待发位置。在此过程中，火炮的后坐行程可以按气缸的行程进行控制，相比现有的后作用力火炮的后坐行程变得更小。
1.2反后坐装置的受力分析由于后坐部分运动会给后坐销一个力，同时连杆对连杆颈也产生一个力。因为后坐销受力要大于连杆颈的手里，因此只对后坐销进行受力分析，进而得到在不同位置下的后坐销受力图（如图2所示）。
图中：Fpt和F'pt分别为不同位置时后坐给后坐销的力；F和F’分别为不同位置时连杆给后坐销的力。
因为炮膛合力会随膛压变化而变化与缸压相似，由内燃机理论可知，当最大膛压时后坐销受到的力最大。
2机构危险部件的强度
由于此新型基于能量转化的反后坐装置是源自内燃机的活塞、曲柄连杆机构和曲轴的结构和运动过程进行的改进设计。由上文可知，该设计的作用机理满足火炮的工作过程的需要，但由于火炮的膛压要远大于内燃机缸压（约为20-30倍），而中口径火炮的口径与内燃机的缸径基本一致，在材料一样时，火炮后坐销的强度与内燃机活塞销的强度相同。由弯曲正应力强度条件。
假设材料的最大弯曲应力σmax和许用弯曲正应力[σ]相同。所以由火炮后坐力F’和弯矩M’max与活塞压力F、弯矩Mmax和内燃机活塞销直径d可求出火炮后坐销的直径d’。
d’=（2.7-3.11）d
计算得到的后坐销直径d’的大小满足火炮整体的大小要求，所以材料的强度能满足实际需要。
3结论与展望
通过对比于内燃机的工作机理和分析火炮新型反后坐装置的工作过程和受力情况，研究了危险截面的强度是否能满足实际的要求。结果表明：
（1）基于内燃机原理设计的新型能量转化的反后坐装置在原理上满足火炮的工作过程。
（2）利用此装置能有效减小和控制火炮的后坐行程，同时也减小该设计导致后坐部分长度增加带来的影响。
（3）减少了复进制退机，使得上架受力减小；由于曲轴支架独立于架体连接于基座，双支承的结构会使火炮工作时更稳定。
（4）内燃机技术成熟，借鉴和取用相关技术较为简单，但毕竟与火炮工作环境等存在一定差异，具体的设计和改进仍有待于进一步的研究。