磁流变缓冲技术应用于火炮反后坐装置具有重大的研究价值和广泛的应用前景。面对现代武器向大威力、轻量化及高机动性发展的要求,被动式液压阻尼缓冲装置越来越显示出它的不足和局限性。随着材料科学的发展,以磁流变液智能材料为工作介质的磁流变缓冲器相比于传统的被动式阻尼缓冲装置,其输出阻尼力受工作电流实时可控,同时还具有输出阻力大、动态范围宽、响应速度快、低功耗等优良特性,为解决武器后坐缓冲问题提供了新的方向。本文以磁流变缓冲器在火炮反后坐装置中的应用为背景,采用理论分析、仿真设计、试验验证的方法,从材料特性-缓冲器器件-后坐缓冲系统角度,由小及大,研究了冲击载荷作用下磁流变缓冲器的动态特性及其在反后坐系统中的可控性问题,具体工作主要包括以下几个方面:(1)根据缓冲器的冲击应用环境以及磁流变液的流动状态,采用Herschel-Bulkley本构模型以反映磁流变液在高剪切速率下的剪切稀化现象。确定磁流变液在高剪切速率下的流变特性试验方案,设计了圆筒剪切型流变特性测试装置并搭建了测试系统,针对测试数据进行参数辨识,得到磁流变液在高速流动状态下的实际本构关系。同时,结合流体的非定常运动因素,建立磁流变缓冲器的冲击动力学模型。试验表明,该动力学模型虽能较好反映出冲击载荷下缓冲器的阻尼力特性,但无法从机理上解释新型磁流变缓冲器多级线圈工作模式对其动态性能的影响,因此,有必要通过多物理场耦合模型对缓冲器特性进一步分析。(2)基于传统串联线圈结构的磁流变缓冲器磁场分布单一、缺乏灵活性的局限性,设计了一种多级并联式结构的磁流变缓冲器。建立了多级并联线圈的磁路模型并进行磁场分布实测,分析了单级线圈工作时的磁场分布规律及多级线圈组合工作时的磁场矢量叠加效应。通过磁流耦合仿真,研究了不同线圈工作模式的输出阻尼力性能,结果表明,磁场空间分布状态会影响缓冲器输出阻尼力。通过设计正交仿真试验,考察影响缓冲器输出阻尼力的主次因素,结果表明工作线圈数目为主导性因素,其后依次为电流大小、磁场分布和活塞运动速度。(3)针对新型磁流变缓冲器各级线圈可独立加载激励电流的特性,提出了冲击动态试验方案,研究了冲击载荷下多级并联式磁流变缓冲器在不同工作模式下的动态响应特性。通过开展各线圈等值电流加载及组合电流加载试验,研究了阻尼通道空间维度上的磁场分布变化对缓冲器输出阻尼力的影响。并与磁流耦合仿真结果进行对比,验证了磁场的主体分布越接近于流体通道入口处,磁流变缓冲器的输出阻尼力更大,且磁场分布集散程度会影响磁流变缓冲器的输出阻力性能的结论。同时通过各线圈逐级延时加载试验,在时间维度上对磁场分布进行控制,试验结果表明,对线圈延时加载可在一定程度上缓解冲击瞬间阻尼力峰值剧增问题。(4)从火炮后坐缓冲统角度考虑,对磁流变缓冲器的后坐运动进行动力学分析,并以此得到火炮发射阶段的稳定性条件。基于固定式火炮和野战式火炮的各自特点,分别提出以“平台效应”及“分段线性”后坐缓冲曲线为各自的缓冲优化目标,并以跟随度作为后坐缓冲可控性的量化评价指标。结合磁流变缓冲器的冲击试验结果和火炮后坐缓冲优化目标,考察了新型磁流变缓冲器在固定式火炮和野战式火炮中的可控性。结果表明,所设计的缓冲器尽管无法在整个后坐行程上输出理想的阻尼力,然而通过ON-OFF开环控制策略对线圈电流进行延时加载,可以在一定程度上延长后坐缓冲时间,改善既定结构缓冲器的缓冲性能。