火炮等武器射击时会产生高温高压瞬态冲击载荷,对武器的性能和结构产生较大影响。由于火炮发射工况极端复杂,有些过程难以通过理论方法精确建模和数值模拟,通过试验研究是解决这类问题的有效途径。在武器研制及生产验收过程中,为对其性能和可靠性进行测试评估,通常需要在专用靶场进行实弹射击试验,试验费用和试验时间成本较高。为降低试验费用、提高试验的效率,利用动态模拟试验是一种有效的技术途径。本文以火炮后坐动态模拟试验技术为研究对象,提出了一种气动加载后坐动态模拟试验方案,通过数值仿真计算与虚拟样机仿真计算的方法,对后坐动态模拟试验系统进行了研究。研究内容包括后坐动态模拟试验方案设计、后坐动态模拟试验系统动力学建模、后坐动态模拟试验系统结构设计及试验研究。论文主要工作内容如下:(1)火炮后坐动态模拟试验系统研究:对比分析已有后坐模拟试验系统的结构和原理,提出一种新型后坐动态模拟试验方案。由气动冲量发生器加载,活塞杆向前运动冲击被试火炮,中间通过弹性胶泥缓冲器缓冲,将峰值较高的脉冲载荷转化为与实弹射击时炮膛合力规律相同的模拟载荷,使被试火炮获得与实弹射击相同的冲击载荷,从而使被试火炮产生接近实弹射击的动态响应。(2)火炮后坐运动分析与仿真建模:建立内弹道和后坐运动相结合的动力学耦合模型,并利用MATLAB/Simulink建立仿真计算模型,得到火炮实际后坐运动规律,为火炮后坐动态模拟试验设计提供了必要条件。(3)火炮后坐动态模拟试验系统设计:分析了气压式冲量发生器及弹性胶泥冲击加载缓冲器的工作原理,建立冲量发生器-冲击加载缓冲器数值仿真模型,以火炮实际后坐运动规律为目标,确定冲量发生器和弹性胶泥冲击加载缓冲器结构参数和初压等初始条件,完成了冲量发生器和冲击加载缓冲器的结构设计。(4)虚拟仿真验证:为验证设计的合理性,本章利用虚拟样机技术建立火炮后坐动态模拟试验系统虚拟样机模型,进行动力学仿真分析,直观得到在试验过程中各部件的运动状态及后坐运动规律,经对比分析,得出了虚拟样机仿真结果与理论计算规律一致的结论。仿真所得运动规律满足关键技术指标,验证了试验系统的稳定性和可靠性。(5)火炮后坐动态模拟试验研究:构建火炮后坐动态模拟试验系统,制定相应试验测试方案并进行试验,试验结果表明,火炮后坐动态模拟试验可以有效模拟实弹射击时后坐运动部分动态响应,火炮后坐动态模拟试验各项指标误差较小,火炮后坐动态模拟试验装置可以满足试验需求,验证了试验方案及理论建模的合理性。新型火炮后坐动态模拟试验技术无需使用火药,与现有火炮后坐模拟试验相比更稳定可靠,成本更低。研究表明,后坐动态模拟试验中被试火炮的模拟动态响应与实弹射击后坐运动规律相同,且关键技术指标误差均在5%以内,可以有效模拟实弹射击后坐动态响应,满足后坐动态模拟试验要求,可为火炮后坐动态模拟试验技术的研究提供一定的参考价值。