平衡炮利用动量平衡原理,通过向后抛射平衡体代替了传统火炮上的反后坐装置,有效地解决了高炮口动能条件下普通火炮反后坐装置设计上的技术难题,实现了大口径、大质量弹丸的超高速发射。本文基于某国防工程型号项目的需求,开展了超高速大口径平衡炮内弹道设计理论与装药结构设计方案的研究工作,建立了平衡炮内弹道数理模型,构建了超高速大口径平衡炮内弹道设计准则和评价标准,并通过相关的试验,验证了超高速大口径平衡炮设计方案的可行性和合理性,使得超高速大口径平衡炮发射技术作为大口径、大质量弹丸超高速发射平台和有效的手段,在海陆空等多种武器战斗部的地面试验中广泛应用奠定了坚实的基础。本文主要包含了以下几个方面的研究内容:(1)基于经典内弹道理论,建立了超高速大口径平衡炮内弹道数学物理模型;并采用数值计算方法,编制了仿真软件;通过数值仿真,获得了射击过程中膛内火药燃烧规律及燃气压力变化规律,以及弹丸和平衡体的运动规律,为进一步完成内弹道方案设计理论的研究工作奠定了理论基础。(2)提出了以“单位炮膛容积装药利用率”作为衡量平衡炮内弹道设计方案的评价标准,建立了超高速大口径平衡炮内弹道设计方案的评价准则,为解决平衡炮内弹道设计方案的优化和确定提供了理论依据。(3)完成了超高速大口径平衡炮装药结构及多点点传火结构的设计及平衡炮工程结构设计。通过平衡炮射击试验,在弹丸质量166kg条件下实现了 1710m/s的发射速度,达到了超高速大口径平衡炮设计指标要求。(4)试验结果表明,超高速大口径平衡炮内弹道装药结构及多点电点传火设计方案安全可靠,平衡炮结构设计合理,内弹道性能稳定;验证了本文提出的以“单位炮膛容积装药利用率”作为衡量平衡炮内弹道设计方案评价标准的正确性和有效性。