悬挂系统振动引起的火炮运动分析

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：1.火炮与车体之间的关联当装甲车辆以一定速度行驶在随机路面时，悬挂系统的合理设计和控制算法的应用会降低外部扰动所引起的振动，但车身的垂直向振动是无法避免的，而火炮通过炮塔与车体连接，因此车体振动会使火炮偏离瞄准角，影响坦克打击精度。

1.火炮与车体之间的关联

当装甲车辆以一定速度行驶在随机路面时，悬挂系统的合理设计和控制算法的应用会降低外部扰动所引起的振动，但车身的垂直向振动是无法避免的，而火炮通过炮塔与车体连接，因此车体振动会使火炮偏离瞄准角，影响坦克打击精度。通过对火炮与车体之间的运动学分析，可以准确得到路面振动造成的火炮偏离角，这对火炮系统角度修正及火控系统的设计都有很重要的意义。因此，这里探讨在振动状态下，火炮的动态模型、车体振动对火炮的具体影响。

当装甲车辆行驶在不平路面时，火炮与车体之间是通过炮塔连在一起的，既可以在水平方向跟着炮塔做旋转运动，也可以在垂直方向内通过耳轴与车体连接，跟着车体的俯仰做摆动[188，189]。在水平方向上，炮塔的运动会受到包括稳定器、车辆行驶方位等多方面因素影响，因此这里仅讨论火炮在垂直方向上的特性。火炮与车体之间的连接关系如图7.10所示，火炮与炮塔之间是通过耳轴和液压缸相连的，液压缸是火炮稳定器的控制模块。

图7.10　火炮与车体的连接

2.车体与火炮之间的运动学方程

首先，在惯性空间内先建立惯性静坐标系Y OZ，其中原点O为车辆重心，随后建立动坐标系YhOhZh，其中原点Oh为火炮耳轴中心，如图7.11所示。我们假定装甲车辆在初始水平位置时，两坐标系是平行的，那么当车辆以一定速度行驶在不平路面时，火炮的运动分析可具体展开为：

图7.11　火炮与车体之间的运动学坐标系

（1）由于耳轴的作用，火炮和车体之间是连在一起的，在静坐标系Y OZ既有绕着车辆中心的水平向旋转又有垂直方向Y上由于车身的振动而带来的运动二者均受到了动坐标系YhOhZh的牵连作用。这里的分别是车体纵向角位移、角速度和角加速度，分别是车体垂直振动位移、速度和加速度。