数值计算和新的测试技术在外弹道学中的广泛应用,特别是计算机技术的迅速发展对外 弹道学和空气动力学的应用和发展促进很大。
1、外弹道研究历程
计算机仿真技术的发展已经实现了用外弹道学的理论和方法解决炮兵决定射击开始诸元 的问题。美国率先于 1956 年开始研制自动化的炮兵指挥系统,于 1964 年,正式装备了世界 上第一部数字式野战炮兵计算机(法达克,FADAC: Field Artillery Digital Automatic Computer)。它实现了射击诸元的自动计算、显示和存储,采用弹道积分法求解射击诸元, 大大缩短了炮兵准备诸元的时间,提高了火炮的射击精度。而后,其他一些国家也先后研制 并装备部队不同型号的地炮自动化指挥系统,如英国的“菲斯”、德国的“法尔克”、以色列的 “大卫”系统等。西方各国军队的炮兵部队普遍装备了用于计算射击诸元的数字式野战炮兵计 算机,大多数都是采用解弹道方程的方法。
我军炮兵由于受到计算机硬件发展水平的限制,自动化指挥系统方面的研究起步较晚, 大致可分为三个阶段。第一阶段在 70 年代初期,工作人员将射表数据直接输入计算机,用 插值法求取射击开始诸元。这种方法,因为计算机比较笨重,不太适合作战部队移动使用。 第二阶段是指 80 年代,此时部队装备的是可编程的手持式的射击诸元计算器,采用三自由 度的弹道模型解弹道方程,处理射表数据,然后对所求取的数据进行拟合,求取个弹道诸元 的拟合系数,再把系数输入诸元计算器中。这种诸元计算器的特点是计算速度快,原理简 单,操作方便;同时,器材体积小,便于携带,适用于部队训练和作战使用。但也存在不足 之处,即对不同的火炮,其拟合多项式的形式不一定相同,进而都要求有各自不同的系数和 程序块。第三阶段是直到 1996 年,我军研制装备的某型号炮兵射击指挥系统才采用了弹道 方程求解射击开始诸元的方法。
2、气动力研究历程
自 20 世纪 80 年代以来,众多科研机构的研究人员使用的大多都是由美国研发的气动力 工程计算软件 Missile DATCOM,其核心是一些关于弹丸各部件气动特性的半经验公式,使 用方便且计算快捷。与此同时,使用者也在不断地采用最新的计算模型和方法对其进行改 进,使其通用性和精度不断提高。1972 年,美国著名的弹箭空气动力专家 Moore F G 领导 其团队为美国海军水面武器研究中心(NSWC)开发一个非常适用于兵器气动特性估算的软 件。该软件对部件气动特性计算主要采用近似方法,部件间的气动干扰采用 PNK(Pitts- Nielson-Kaatari)方法,非线性气动力计算则直接使用风洞试验数据库,或使用以风洞试验 数据库为基础的一些经验方法。该软件经过长达 30 多年的使用和不断改进,目前已发展较 为完善。为了更精确地计算气动力,国外也发展了各种以气动力数值方法为基础的代码,但 由于采用数值计算,大大增加了计算复杂度,耗时较长。此外,近年来很多商业 CFD 软 件,如 Fluent 也被广泛地用于气动力计算,但由于这些软件在使用上存在着一定的局限性, 容易产生较大误差,目前主要用于与其他程序代码的计算结果进行比对、验证。
国内这方面的研究起步相对较晚。1987 年南京理工大学弹道研究所以国外的相关理论与 方法为基础,为某小口径高炮弹丸编制了一套切实可行的气动力、外弹道优化设计程序;为 国还自行开发战术导弹飞行力学软件系统 FMTMSS,包括气动工程估算、气动弹道一体化 计算、弹道优化等功能,并建立了较为完善的飞行力学数据库;我国学者在弹箭空气动力数 值计算方面也做了较多的工作。 国内外气动力及外弹道研究历程研究现状:http://www.chuibin.com/yanjiu/lunwen_206251.html

