基于后坐距离要求的迫榴炮水弹试验装水质量设计研究

火炮大修与中修后都要进行水弹试验，以动态射击方式综合检验火炮的修后质量[1]。相对火炮发射固体弹丸射击试验等其他射击试验[2-4]，火炮水弹试验对靶场要求低、周期短、成本低、安全性好、便于实施，故修理单位广泛采用水弹试验来检验火炮修后质量[5]。目前，老装备已形成较为成熟的水弹试验方法，但传统水弹试验大多基于试验工程实践，对水弹试验理论研究较少，工程实践法费用高、周期长、盲目性大、安全性和通用性较差，迫切需要水弹试验理论指导水弹试验。在水弹试验中装水质量的确定是顺利开展水弹试验的前提。傅建平等[6]基于火炮水弹试验与实弹射击时炮膛合力冲量相等原则为内弹道性能相同的同类火炮提供了一种装水质量确定方法,从火炮动力驱动的角度出发，以炮膛合力冲量为切入点来选取合适装水量。

与其他火炮相比，迫榴炮功能强、弹药种类多，可完成多种射击任务。但该火炮结构的特殊性和弹药种类的多样性给该炮水弹试验带来较多困难，迫切需要进行新型迫榴炮修后水弹试验方法研究，为该火炮修后水弹试验方案提供理论支撑。由于火炮后坐距离是考核火炮水弹试验的核心指标，因此，笔者基于新型迫榴炮炮膛及其弹药结构特点，从火炮试验后坐距离要求出发，研究了该炮水弹试验时的水弹结构与装水质量等试验方法，为部队修理机构开展水弹试验提供科学依据。

1　迫榴炮水弹试验方法原理

迫榴炮兼具迫击炮和榴弹炮的弹道性能，能够发射杀爆迫弹、杀伤爆破弹和子母弹等多种弹药(简称迫弹、榴弹和子母弹)。3种弹的结构与发射特点具有很多特殊性，对比它们与水弹的特点与试验费用，如表1所示。

 

表1　3种弹药与水弹的结构对比

  

弹种弹丸与身管间隙弹尾结构试验成本迫弹较大有尾翼中榴弹无无尾翼中子母弹较大有尾翼高水弹无无尾翼低

火炮水弹试验实质上是模拟火炮在最苛刻作用力情况下机构动作情况，迫榴炮发射的普通弹丸(除火箭增程弹外)中，榴弹射程最远，其膛压较大，弹重最重，同时试验成本低，故该迫榴炮水弹试验模拟实弹射击的弹种为榴弹。

基于迫榴炮结构特点，结合火炮水弹试验工程实践经验，该迫榴炮的水弹试验原理如图1所示，试验系统包括被试迫榴炮、水弹(木塞与水)和试验装药(装药尾架、全装药、导向环)3部分。

 

如图2所示，在装药尾架前部旋有导向环，以不改变火炮水弹试验的药室容积、装填密度，导向环还用来支撑装药尾架，防止药包在进入药室时与药室壁摩擦造成磨损。木塞材质应具有良好的弹性，以密闭前部液体，防止装药受潮；足够的强度，以承受火炮发射时的高膛压；较高的硬度和韧性，确保膛内较好的耐磨性，并不易开裂。木塞的形状应与火炮坡膛形状相近，由圆锥段与圆柱段组成。

 

水弹试验时，装药尾架上的药包急速燃烧产生高温高压的气体，致使导向环前后端面压力不同，尾架前端螺纹被剪断，导向环、木塞和水柱共同高速飞离炮口，装药尾架则被炮闩抽出膛外；同时高温高压的气体作用在火炮后坐部分，使火炮作后坐运动。通过调整水弹试验装水质量，使火炮后坐复进运动规律与其实弹射击时的运动规律相似，并且火炮最大后坐位移满足规定要求。

2　迫榴炮水弹试验装水质量设计

7)迭代控制条件：迭代总数和迭代精度要求，当迭代次数或迭代精度满足规定要求，退出程序，并记录此时的后坐距离x和对应的装水质量m。

法国的成人教育有悠久的历史。法国成人教育的创始人是法国著名哲学家、政治家和数学家孔多塞（Condorcet）。早在1792年4月法国大革命期间，孔多塞作为共和党人，向宪法事务委员会提出永久教育意义上的公共教育。孔多塞认为，所有人应享有普及、平等和永久教育的权利，同时，永久教育也必须被视为每个公民对社会的责任［1］。孔多塞的教育思想奠定了法国成人教育的基本理念之一——通过传递全面的知识体系，使成人能够获得正规的教育资格，从而成为专业人士［2］。

2.1　迫榴炮水弹试验后坐距离计算模型

如图3所示，火炮后坐过程中，以火炮后坐部分为研究对象，分析其受力情况。火炮水弹试验时，火炮后坐部分在炮膛合力Fpt、后坐部分重力mhg和后坐阻力FR作用下作后坐运动[7]。图3中，Fφh为制退机液压阻力；Ff为复进机力；F为反后坐装置的摩擦力；FT为摇架导轨上的摩擦力；α为火炮射角。

 

为了建模与计算方便，在火炮后坐过程中，作以下假设：

1)火炮和地面为绝对刚体。

2)火炮处于坚硬的水平地面进行射击试验，忽略弹丸回转力矩的影响，并认为所有的力作用在射面内。

3)射击时全炮处于平衡状态。

基于假设，根据火炮射击动力学理论，可建立火炮后坐运动模型如下[6]：

 

(1)

式中：mh为后坐部分的质量；vh为后坐速度；t为时间；Af为复进机活塞工作面积；pf复进机内气体的某瞬时压力；W为复进机内气体某瞬时体积；W0为复进机内气体初始体积；k为绝热系数。

[3] 姚养无.火炮后坐仿真试验系统及其动力学数值仿真[J].兵工学报,2001,22(2):152-155.

 

(2)

式中：ψ为火药的相对已燃体积；Z为火药的相对已燃厚度； χ、λ、μ分别为火药形状特征量；u1为火药燃烧系数；δ1为药粒初始厚度的一半；n为燃速指数；S为炮膛截面积；φ为次要功计算系数；v为弹丸的速度；l为弹丸的行程；lψ为药室自由容积缩径长；f为火药力；ω为装药质量；θ为药室容积缩径长；Δ为装填密度；δ为火药密度；α为火药气体余容；m为水弹随程质量；mw为装水的质量；m1为木塞的质量；ρ为水的密度；lg为弹丸膛口行程；l1为水弹中水柱的初始长度。

2.2　迫榴炮水弹试验装水质量计算方法

5)保留最佳的气味浓度值及Xaxis，Yaxis的坐标位置。果蝇群体将利用视觉飞到这一位置：

x∈[xa,xb]

(3)

式中：x为火炮后坐位移，与水弹试验的环境温度和火炮射角有关；xa为火炮正常后坐距离的下限，通常在水弹试验低温、小射角试验条件下得到；xb为火炮正常后坐距离的上限，通常在水弹试验高温、大射角试验条件下得到。

此时，火炮正常后坐距离范围对应的装水质量范围为

m∈[ma,mb]

(4)

式中：m为装水量；ma为该炮后坐位移下限对应的装水质量，即装水质量下限；mb为该炮最大后坐位移对应的装水质量，即装水质量上限。

由于火炮水弹试验时装水质量与火炮后坐距离之间的关联关系高度非线性，难以直接解算火炮在一定后坐距离时对应的装水质量。

果蝇优化算法是通过观察果蝇觅食行为而演化出来的一种新的群智能优化算法[9]。果蝇优化算法与遗传算法等其他优化算法比较，具有编程简单，参数少，计算量小，全局寻优能力强，收敛速度快等优点[10]，故本文采用果蝇优化算法求取火炮某一后坐距离对应的装水质量。

果蝇优化算法求解装水质量的方法步骤为：

1)初始化果蝇的群体飞行位置：Xaxis,Yaxis。

2)给出每个果蝇搜寻目标的随机方向和距离Xi,Yi：

Xi=Xaxis+XRandom_value

Yi=Yaxis+YRandom_value

(5)

3)由于目标的位置是未知的，所以首先确定果蝇当前的位置Di，然后计算气味浓度的判断值Si(即装水质量m)；

 

(6)

将Si代入火炮后坐运动模型中可得火炮水弹试验后坐位移xi；在气味浓度判断值Si中引入气味浓度判断函数，即每个果蝇的味道浓度CSmell，i：

CSmell，i=|xa-xi|

(7)

4)在果蝇群中找出气味浓度最小的果蝇：

[bestSmell,bestindex]=min(CSmell，i)

除此之外，尾声词发音重叠法、概括法、象形法、语音合并法也是汉语独特的构词方法。重复词语的尾声词发音可以构成一个对某种社会行为和现象进行披露和批判的词汇。例如“桥危危”再现了一座危桥摇摇欲坠的情景，“周逃逃”称呼某位肇事逃逸的演员。概括法多用于政治词汇，政治新词通常是新发布法规内容的总结，如“国六条”等。象形法构成的“囧”字生动地描述了尴尬和困窘的状态。“酱紫”是“这样子”的读音合并后产生的新词。

(8)

从建立的火炮后坐距离计算模型可以看出，火炮水弹试验时装水质量与火炮后坐距离存在着一一对应的关系。火炮水弹试验正常后坐距离范围为

Xaxis=X(bestindex)Yaxis=Y(bestindex)

(9)

6)迭代优化，重复步骤2)～4)，然后判断气味浓度是否优于上一代的迭代浓度，若是，则执行第5步。

根据英语语言文学学科的特点，结合新《国标》和内蒙古科技大学人才培养目标及地方区域对英语人才的需求，通过重构英语专业课程设置和改进教学方法，有助于提升学生学科素养及人文素养，提高学生综合运用语言的能力和综合素质，以便更好地培养出国际视野宽阔、语言基本功扎实、创新能力强的高素质英语人才。

由迫榴炮水弹试验原理可知，该炮水弹试验后坐复进运动规律与其实弹射击时的运动规律相似，并且火炮后坐距离满足规定要求。为此，需求解试验火炮正常后坐位移范围对应的装水质量。

2.3　装水质量计算结果

迫榴炮的正常后坐距离范围为x∈[350,360]。

由该火炮后坐位移下限xa=350 mm，基于上述计算模型，设最大迭代终止次数max_gen=50，种群规模size_pop=50；迭代精度ε=|xa-xi|≤0.1 mm，应用MATLAB软件编程计算该后坐位移对应的装水质量。气味浓度、后坐距离下限和装水质量下限随迭代次数的变化规律如图4～6所示。

 

 

 

从图4可以看出气味浓度在迭代到37次时就开始收敛，从而说明通过果蝇优化算法可以快速找到目标函数的最优解。此时后坐距离为x=349.82 mm，对应的装水质量m=10.14 kg。

同理求取该火炮后坐距离上限xb=360 mm对应的装水质量m=16.11 kg，对应的后坐距离为x=359.24 mm。

综上所求，该火炮水弹试验时的装水质量范围为[10.14 kg,16.11 kg] 。

为满足水弹试验的复杂试验环境条件与安全性要求，兼顾水弹试验的可行性，火炮水弹试验装水质量通常取其装水质量范围的平均值，即13.13 kg。

项目驱动教学模式作为一种新型的教学方式，也就是把项目当作主线，把学生当作主体，把教师当作核心，把实验室当作主要教学场所的一种教学模式。将项目驱动教学方式和探究性学习内容联合，优化教学方式，可以让学生在阶段任务驱动作用下分组探究，自主参与到学习任务。通过把项目驱动教学模式运用到PHP程序设计教学中，不但能够带领学生更好的学习PHP程序设计知识，同时便于学生快速掌握，实现教学效率提升。

 

表2　迫榴炮水弹试验结果

  

装水质量/kg火炮射角/(°)后坐距离/mm后坐复进时间/s1353450．9013453501．0013653470．91

3　结束语

笔者基于迫榴炮结构特点和水弹试验工程实践经验，在该炮水弹试验机理分析基础上，提出了一种基于火炮后坐距离要求的火炮水弹试验水弹装水质量设计方法，即先建立该炮水弹试验后坐距离计算模型，以得到不同后坐距离各自的装水质量，再采用果蝇优化算法确定该炮水弹试验装水质量的范围。计算结果与水弹试验结果吻合，表明笔者所提出的装水质量设计方法是可行的。该方法不仅能够确定水弹试验装水质量范围，避免传统装水质量需经不断配重并反复试验带来的诸多困难，而且考虑了水弹试验复杂的试验环境，安全性好，为部队开展水弹试验提供科学依据。本方法通用性好，也为其他火炮修后水弹试验确定装水质量提供了理论方法。

参考文献(References)

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膛内气体平均压力p可由火炮水弹试验内弹道方程组求得[8]：

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[5] 张泽峰，傅建平，曹营修，等.火炮修后水弹试验中高速水柱运动轨迹仿真研究[J].火炮发射与控制,2016,37 (3):47-52.

外观，乳剂需为均一、透明的流动液体；乳液稳定性(5和20倍稀释稳定性)，按GB3776.3.83农药乳化剂乳化性能测定方法进行；pH值，按GB/T1600-93农药pH值测定方法进行；高温及低温稳定性，按 GB/T 19137-2003测定方法进行；抗冻性[4]，将样品密封后于0～10 ℃冷藏12 h，然后取出，在室温下结块或浑浊现象可渐渐消失，能恢复到均一的透明状态，并且无析水和析油现象发生，反复试验3次，确保重复性好．

ZHANG Zefeng, FU Jianping,CAO Yingxiu, et al. Study on the trajectory of the high speed water columnin the process of the gun liquid-projectile test[J].Journal of Gun Launch & Control,2016,37(3):47-52.(in Chinese)

（1）数据准备阶段，在该阶段主要是对数据进行采集、数据的预处理。数据采集，采用主题性爬虫进行，通过对电子商务平台的结果进行分析，采用面向电子商务网站的主题网站爬虫。同时利用云计算平台的高计算能力、高宽带量、大吞吐能力等有点，将网站爬虫部署到云计算平台中，采取并行技术，可以大大提高数据采集的效率，同时也可以提高数据采集的主题性。

某修理工厂曾在该迫榴炮水弹试验时，通过不断改变装水量，并进行大量试验后摸索得到装水质量为13 kg，后坐距离与后坐复进时间(秒表测量)测试结果如表2所示。通过摸索试验得到的装水质量参数与笔者提出的装水质量设计方法的结果相吻合，表明基于后坐距离要求的装水质量设计方法是可行的，结果是可信的。

[6] 傅建平，张泽峰，余家武，等.火炮修理后水弹试验内弹道设计方法研究[J].兵工学报,2015,36(12)：2381- 2385.

（ii）查询ERP数据库可获得子组Ey（y=1，2，…，10）的初始权向量，λ =（0.1009，0.1115，0.0109，0.1032，0.1005，0.1219，0.1006，0.1054，0.1224，0.1227）T。

核桃是大荔县传统的土特产品，资源丰富、品质好，生产开发潜力巨大。段家镇李家垣村自2003年以来，共栽植优质核桃106.7hm2，其中66.7hm2已挂果，每年实现收入300万元，全村人均纯收入由2003年的2837元增加到目前的6800元，核桃产业已成为该村支柱产业。到2012年示范园区建成实施后，段家镇年核桃总产将达到3120×104kg，总产值达到7800万元，经济效益十分可观，且效益期可持续30-50年。农民年人均收入增加2000元，占同期农民人均纯收入的35%-40%。在调整产业结构、增加农民收入、壮大乡域经济中发挥着重要作用。

FU Jianping,ZHANG Zefeng,YU Jiawu,et al. Research on the internal ballistics design method of water-projectile test after gun repaired[J]. Acta Armamentarii,2015,36(12)：2381-2385.(in Chinese)

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ZHANG Xiangyan,ZHEN Jianguo,YANG Junrong. Artillery design theory[M]. Beijing:Beijing Institute of Technology Press，2005：11-85. (in Chinese)

在263份样本的269株多重耐药菌中，2015年检出79株（占29.37%），2016年检出90株（占33.46%），2017年检出100株（占37.17%），其结果显示3年来，多重耐药菌的检出率呈逐年上升趋势。

[8] 傅建平，吕世乐，郑立评，等．火炮水弹试射内弹道学分析计算[J].军械工程学院学报，2014，26(2)：21-24.

如果前期的测量中发现，进行施工的路段地表含有饱和度较高的细颗粒土壤或者路基当中水位高度较高时，施工单位则需铺设碎石施工，铺设的厚度标准需按照软土路基当中水分的饱和度来设定。通过铺设碎石，能够提高路基在强夯技术应用过程中所能承载的重力，能够有效提高工程建设的质量。

FU Jianping,LYU Shile,ZHENG Liping,et al. Study on the ballistic missile test of artillery projectile[J]. Journal of Ordnance Engineering College，2014，26(2)：21-24(in Chinese)

3）课后复习方面，可以让学生设计思维导图来帮助他们复习所学知识，提升各方面的核心素养。在思维导图设计过程中，既可以加深重点词汇、语言点的记忆，进一步锻炼学生的语言应用能力和自主学习能力，又可以引导学生对中西方文化意识和文化差异做出正确判断，形成良好的思维方式。课后学生完成手机学习平台的作业和单元测试，检测学习效果。在完成练习过程中，学生可以随时和任课教师通过手机学习平台课程群聊、手机学习平台话题等信息化手段进行实时沟通。学生在学习平台完成单元学习效果调查问卷，进行课后反思，评估学习效果，提升自主学习能力和评估能力。

[9] 潘文超．果蝇最佳化演算法[M]．台湾:沧海书局，2011:9-13．

提高学生学习数学的能力，老师除了在课堂中带领学生学习，还要在课后对课堂中所学数学知识进行巩固，所以引导学生把数学知识用到生活实践中去犹为重要。例如，在某学校，老师为了让学生在课后能够进一步巩固数学知识，在课后作业的布置中比较注重联系实际问题。引导学生计算出生活中常见的超市购物中的金额计算、散步锻炼的路程、速度，家中房子的面积等，在不断提高学生的数学能力的同时，也为学生创设了一个创新的平台，进一步实现自身的发展。

PAN Wenchao. Fruit fly optimization algorithm[M].Taiwan:Tsang Hai Publishing,2011:9-13.(in Chinese)

一个是肥料生产企业，积极拥抱互联网和终端市场；一个是互联网服务平台，积极与厂家、农民实现上下游的衔接和对农民的技术指导与服务，使得产品、技术、服务进行有效结合，形成合力。这种合作模式，在我国当下的农村市场中极具生命力和活力。正如高祥照所言：“服务是农资行业永恒的主题。只不过随着农业新形势的发展，服务的内容和方式在发生变化。重新构架服务模式需要整个行业付出实践和努力。”

[10] 徐富强，陶有田，吕洪升.一种改进的果蝇优化算法[J].苏州大学学报：自然科学版，2014(1):16-23.

XU Fuqiang,TAO Youtian,LYU Hongsheng.Improved fruit fly optimization algorithm[J].Journal of Soochow University：Natural Science Edition，2014(1):16-23. (in Chinese)