1.4.2 装甲车辆武器设计的基本理论

装甲车辆武器的设计过程是一个多方案、多参数、多目标的评价和决策过程。运用现代设计理论与方法可以使这一过程科学化和规范化，减少不必要的反复，保证优质高效地完成设计任务。武器设计理论的发展，为武器设计提供了一系列行之有效的方法和技术。

武器设计理论是武器设计的理论基础，是武器设计中基本概念、理论、方法及过程的高度概括，它主要研究武器系统的组成与性能评价，各种武器的发射原理、伴随现象及其规律性，武器构成原理与方法，以及武器主要零部件的设计理论和设计方法等。

经典武器设计理论以质点力学和材料力学理论对问题进行近似的描述，从而导出机构和零部件的设计方法；在分析受力状态时，将对象视为一个刚体，用动静法考虑运动部分的运动，将问题转化为静力学问题求解，得出一些简单实用的结果，并以此指导武器总体布局。身管是武器发射时的主要受力部件，其强度问题、应力疲劳问题、烧蚀和磨损问题均十分突出，经典理论将其简化为静压作用下的轴对称厚壁圆筒，用材料力学的方法求解。反后坐装置作为控制全炮受力和运动的关键性液压机构，是借助一维不可压稳态流求解的。自动机是由一系列凸轮、杠杆组成的复杂平面运动机构，借助由传速比、传动效率构成的质量替换法，可以将它转化为单自由度问题求解。在利用膛内燃气剩余能量时，燃气的流动和流出问题都是按一维准定常流处理的。经典理论的近似性是显然的，它必须借助试验求取修正系数才能使计算结果在一定条件下比较接近实际。20世纪60年代以前的武器大体上都是在经典武器设计理论指导下设计出来的，它简便易用，适合手工进行计算。其中有的部分经过软件化改造，至今仍在继续使用；有的部分则在设计初期作估算分析之用。

20世纪六七十年代，武器进入了第二次世界大战后的更新时期。战场对武器的威力和综合性能要求越来越高，促使设计理论的发展趋向于更系统、更深入、更精细地描述发射过程。例如，基于动力学方法的武器发射动力学理论迅速发展，它考虑了零部件的质量分布、动态耦合，建立了武器多刚体动力学模型、刚弹元件组合的多体动力学模型和相应的算法，通过振动特性预测其强度和射击密集度等综合性能。用机构动力学理论分析自动机的多自由度问题，对各种新型自动机的原理和工程应用进行了大量研究。用有限元理论对复杂形状的零件进行应力应变场的研究，为改进结构提供依据。对身管的液压和机械挤扩等预应力强化过程进行弹塑性分析，改进了身管的自紧理论。用断裂力学理论研究身管材料强度和裂纹形成、扩展规律，预测它的低周疲劳寿命。在反后坐装置研究中，提出了轴对称二维定常和非定常湍流模型，用有限差分法详细分析了流液孔附近的流场并对各种情况下的阻力系数进行了理论探讨。对前冲机、可压缩流体制退器、二维后坐原理等均进行了广泛深入的研究。武器总体设计理论日益受到重视，也有了相应的发展。

武器工作者对武器的规律性认识正在逐步加深，新的适合国情的现代武器设计理论体系已初步确立。同时，在这一过程中，自行设计的武器性能不断改善，武器的发展潜力不断被挖掘和利用，进一步大幅提高威力、减轻质量的难度越来越大。因而，新发射原理、新能源、新结构、新材料已成为继续研究的热点。武器设计理论一方面需要继续深化和完善，另一方面还要向新的领域拓展。