小口径火炮具有初速高、反应迅速、抗干扰能力强以及射速快等特点,能高效地完成军事要地防空、近中程反导防空、装甲车辆防空和舰艇防御等任务,在面对新一代高空高速飞行器时,小口径火炮显得有些乏力,为了适应现代化防空作战的需要,必须对小口径火炮进行结构优化,增加其射程。在各种火炮增程技术中,底排增程技术以其增程率高、不降低威力和射弹散布小等优点被广泛使用,将其应用于37mm榴弹是一种较为理想的选择。本文采用静力学分析法、内外弹道建模、底部流场仿真以及外弹道仿真等研究方法,对带底排装置的37mm榴弹的内外弹道特性和底部流场特性进行了深入研究,主要研究内容如下:(1)分析了底排减阻增程的原理,阐述了底排减阻的表示方法。根据设计要求,确定了37mm底排榴弹的总体设计方案,包括底排装置的结构设计、底排药剂的选择和点火具的选择;对底排装置在膛内的受力情况及发射安全性进行了研究,要求底排装置在发射过程中满足强度要求,确保弹丸发射时的安全性。(2)建立了37mm底排榴弹的内外弹道模型。根据底排药剂的物理化学特性,运用公式推导等方法建立了37mm底排榴弹内弹道方程组;通过分析37mm底排榴弹在空中飞行时所受的各种力和力矩,运用公式推导等方法建立了37mm底排榴弹的修正质点弹道方程。(3)利用Fluent分析37mm底排榴弹的底部流场情况。研究其在有排气和无排气时底部流场的变化规律,从底部流场的变化上分析底排减阻原理。在不同马赫数条件下,研究马赫数对37mm底排榴弹的增程影响,结果表明:随着马赫数的增大,弹底的回流区域越大,弹丸底部的压力越低,进一步增大排气参量,提高底压,能有效的降低底部压力,达到增程减阻的目的。(4)利用MATLAB对37mm底排榴弹进行外弹道仿真计算。首先对某155mm底排弹和常规37mm高炮榴弹进行外弹道仿真,将运算结果与其试验数据进行对比,运算结果与试验数据相差较小,验证了外弹道解算程序的准确性和可行性;采用此外弹道解算程序分析了37mm底排榴弹在底排装置工作和底排装置不工作这两种情况下的外弹道情况。结果表明:对于不同射角的37mm底排榴弹,在飞行弹道的最高点处,射角越高,底排工作和底排不工作的射高差越大。由于底排减阻的原理,底排工作时的阻力系数比底排不工作时小,缩短了达到有效射高的飞行时间,提高了37mm高炮的拦截概率;同时也增加了弹丸的存速,射高差逐渐增加。验证了底排增程技术在37mm榴弹上的可行性。