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1新型模塊化自動機技術方案

為了同時滿足12．7mm重機槍和25mm自動榴彈發射器的自動發射，本文選擇合適的自動機行程，選用2種不同的導氣孔位置和導氣孔面積匹配復進機參數，提出了一種新型模塊化通用自動機技術方案。該自動機主要結構包括：通用槍機框體及其組件、通用機匣體及其組件、通用復進簧及其組件、彈底緣不同的槍機及其組件、通用發射機體及其組件、通用槍尾部件及其組件、通用彈鏈壓板及其組件、12．7mm專有槍管組件、12．7mm專有供彈滑板組件、25mm專有槍管組件和25mm專有供彈滑板組件。將12．7mm專有組件與通用組件組合，可以形成12．7mm重機槍，如圖1所示；將25mm專有組件與通用組件組合，可以形成25mm自動榴彈發射器，如圖2所示。自動機采用導氣式工作方式，活塞行程長，閉鎖片偏移式閉鎖，槍機框與活塞固連成一體，始終一起運動；同時增加了槍機框的質量，提高了槍機框抗初速變化的能力。

2自動機匹配特性數值仿真

2．1虛擬樣機仿真建模將新型模塊化自動機CAD模型導入ADAMS中，建立了重機槍和榴彈發射器發射狀態自動機虛擬樣機模型，模型考慮了21個剛體：表尺、撥叉、撥彈杠桿、彈殼、彈、緩沖簧蓋、導鏈板、機匣、發射機構、內撥彈滑板、槍管、內撥彈齒、拋殼挺、槍機、槍機框、槍尾、上機蓋、外撥彈齒、外撥彈滑板和左、右閉鎖片。槍管、槍尾、機匣等都相對于地面固定不動，2種武器發射狀態導氣室內火藥氣體壓力采用布拉文公式［4］確定，施加于槍機框上。

2．2模塊化自動機動力學特性數值仿真分析仿真計算得到了12．7mm重機槍和25mm自動榴彈發射器在發射狀態時自動機槍機速度v1、槍機框速度v2的曲線，如圖3所示。在發射狀態時，12．7mm重機槍槍機框后坐最大速度與實驗相差2％，25mm自動榴彈發射器槍機框后坐最大速度與實驗相差4．5％，仿真計算獲得的自動機槍機框運動特性與實驗結果基本一致。仿真結果表明：槍機和槍機框在完成自由行程以后，速度大小呈階梯性下降，這是由于在開鎖過程中槍機和槍機框撞擊左右閉鎖，產生了反向瞬時加速度。開鎖過程完成后，槍機框和槍機共同運動，位移和速度基本相同。為了避免出現過早開鎖，在一個周期即將結束時，防反跳裝置將使槍機框的不平穩抖動越來越小，但這個過程也會造成一定的能量損失。通過仿真計算可得供彈機構供彈過程2種彈丸的運動情況，結果如圖4所示。該結果表明：2種彈丸的運動趨勢基本一致，重機槍輸彈時刻略早于榴彈發射器，12．7mm彈丸運動過程中的速度略大于25mm彈丸；該結構的雙初速自動機能夠平穩、順利地完成2種口徑彈藥的進彈與輸彈過程，滿足動力匹配要求。

2．3參數對自動機工作頻率的影響1）導氣裝置參數的影響。如圖5所示，通過仿真計算得到了榴彈發射器和重機槍在導氣孔位置不變的情況下，導氣孔直徑dh的變化對自動機工作頻率f的影響。仿真結果表明，自動機的發射頻率隨導氣孔直徑的增大而增大，因此可以通過改變導氣孔直徑調節武器工作射頻，調節范圍可達26％。圖6給出了重機槍和榴彈發射器在導氣孔直徑不變的條件下，導氣孔位置lh對自動機工作頻率f的影響。由圖可見，在一定范圍內導氣孔離槍管后端面越遠，進入導氣室內壓力越大，自動機獲得的初速越高，同時復進速度越快，自動機工作頻率越高。因此可以通過調節導氣孔位置來調節武器工作射頻，調節范圍至少可達29％。2）復進裝置參數的影響。圖7、圖8分別給出了復進簧剛度系數k1、預壓力F0對模塊化自動機工作頻率影響情況的計算結果。在預壓力F0不變的條件下，增加彈簧剛度能夠縮短復進時間，提高發射頻率。當復進簧剛度為定值時，隨著預壓力的增大復進時間減小，發射頻率提高。而復進簧剛度對自動機工作頻率的調節作用比預壓力大。選取復進簧不同預壓力F0和剛度系數k1對自動機進行仿真計算，結果表明，k1＝0．83N／mm，F0＝200N時，12．7mm重機槍和25mm自動榴彈發射器2種發射狀態匹配合理。3）緩沖裝置參數的影響。緩沖裝置吸收自動機后坐到位時的多余能量，減輕與槍尾碰撞。圖9、圖10分別給出了重機槍緩沖裝置剛度系數k2、阻尼系數C對自動機發射頻率的影響。結果表明：隨著緩沖簧剛度增大，自動機發射頻率提高；但緩沖簧剛度對槍尾作用力和后坐時間影響較小，對復進時間影響較大。當k2較大時，復進到位時緩沖簧的壓縮時間短，動能在轉化成勢能的過程中能量損耗減小，動能更多地反饋到復進過程中，從而減少了復進到位時間。緩沖裝置阻尼系數增大時自動機發射頻率降低，這是因為自動機后坐到位時緩沖裝置的阻尼器將部分動能轉化為熱能，減小了槍尾作用力，同時伴隨著能量損失，這造成復進過程能量減少，復進時間增長。

3自動機匹配特性實驗驗證

本文采用磁電測速法測量新型模塊化自動機原理樣機在25mm自動榴彈發射器和12．7mm重機槍發射狀態的速度（va）－時間曲線和位移（sa）－時間曲線，測試系統框圖如圖11所示，傳感器采用的是YSW型磁電式位移傳感器，調理器為YSW型阻抗變換器，數據采集采用NI數據采集系統。實驗結果如圖12和圖13所示。圖12是25mm自動榴彈發射器發射狀態自動機實驗結果，自動機的槍機框后坐最大速度為8．32m／s，槍機框后坐到位速度為2．35m／s，槍機框復進到位速度為3．93m／s，自動機可以完成自動發射和自動供彈動作，后坐階段工作時間為0．046s，復進工作時間為0．0743s。圖13是12．7mm重機槍發射狀態自動機實驗結果，自動機的槍機框后坐最大速度為8．57m／s，槍機框后坐到位速度為3．40m／s，槍機框復進到位速度為4．96m／s，自動機可以完成自動發射和自動供彈動作，后坐階段工作時間為0．0422s，復進工作時間為0．0669s。與25mm自動榴彈發射器相比，12．7mm重機槍發射狀態自動機槍機框后坐到位速度提高了31％，復進到位速度提高了21％，12．7mm重機槍發射狀態發射頻率提高。12．7mm重機槍發射狀態自動機工作頻率為550min－1，25mm自動榴彈發射器發射狀態自動機工作頻率為498min－1，滿足2種武器的發射頻率要求，這說本文提出的的新型模塊化自動機技術方案可以同時滿足12．7mm重機槍和25mm自動榴彈發射器的自動發射需要，可匹配2種武器發射狀態。

4結論

①對于給定的自動機行程，采用2種不同的導氣孔位置和導氣孔面積，匹配復進機參數，提出了一種適用于12．7mm／25mm雙口徑雙初速的新型模塊化通用自動機技術方案，進行了自動機匹配特性實驗，證實了原理可行性及技術方案對2種口徑、2種初速自動發射的適應性。②建立了模塊化通用自動機虛擬樣機模型，通過仿真計算揭示了2種工作狀態自動機運動學和動力學特性。通過仿真計算獲得了導氣孔直徑、導氣孔位置、復進簧剛度、緩沖器剛度及預壓力參數變化對發射頻率的影響規律。

作者：齊玉輝顧新華徐誠單位：南京理工大學機械工程學院