Основы проектирования боеприпасов

В.М. Куприянов, Д.П. Левин, В.В. Селиванов 

Основы проектирования боеприпасов

Учебник

Под редакцией В.В. Селиванова

ISBN 978-5-7038-5001-5 

© Куприянов В.М., Левин Д.П.,
 
Селиванов В.В., 2019

© Оформление. Издательство  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019

УДК 623.45
ББК 68.8 
 
К92 

Издание доступно в электронном виде по адресу  
ebooks.bmstu.press/catalog/169/book1904.html

Факультет «Специальное машиностроение»
Кафедра «Высокоточные летательные аппараты»

Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебника 

Рецензенты: 
д-р техн. наук профессор И.О. Артамонов
д-р техн. наук профессор В.Е. Смирнов 

 
Куприянов, В. М.

К92 
 
Основы проектирования боеприпасов : учебник / В. М. Куприянов, 

Д. П. Левин, В. В. Селиванов ; под ред. В. В. Селиванова. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 128, [2] с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-5001-5 

Приведен комплекс основных инженерных методик, позволяющих проводить 
проектирование боеприпасов для ствольных артиллерийских систем (пушек, гаубиц, минометов и т. п.) с учетом всех нагрузок, действующих на боеприпасы и их 
элементы в процессе выстрела начиная с момента срабатывания метательного порохового заряда до момента выхода боеприпаса из канала ствола. 
Содержание учебника соответствует традиционным курсам классических лекций по проектированию боеприпасов и средств поражения, читаемых авторами 
в МГТУ им. Н.Э. Баумана с использованием собственного практического опыта 
в области разработки и испытаний боеприпасов различного типа и назначения. 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности 17.05.01 «Боеприпасы 

и взрыватели», аспирантов, а также для научных и инженерно-технических работников отраслевых предприятий оборонно-промышленного комплекса Российской 
Федерации. 
УДК 623.45
ББК 68.8 

Предисловие

Учебник «Основы проектирования боеприпасов» предназначен для 
подготовки по специальности 17.05.01 «Боеприпасы и взрыватели» гражданских и военных специалистов высшей квалификации в области проектирования боеприпасов ствольной артиллерии, используемых в различного 
рода военных широкомасштабных, региональных, локальных конфликтах  
и в контртеррористических операциях, для студентов высших учебных заведений и слушателей военных инженерных академий, обучающихся по 
специальностям, связанным с разработкой, испытаниями и эксплуатацией 
вооружений и военной техники, а также для конструкторов и технологов 
предприятий оборонно-промышленного комплекса, разрабатывающих и 
выпускающих различные типы боеприпасов с последующим сопровождением производства серийной продукции. Получение знаний, необходимых для 
разработки, проектирования, испытаний и эксплуатации таких боеприпасов, соответствует компетенциям в области методов расчета всех элементов 
указанных боеприпасов любых типов и объекта проектирования в целом. 
Авторы предлагаемого учебника — преподаватели кафедры «Высокоточные летательные аппараты».
Учебник состоит из введения, семи глав, каждая из которых заканчивается перечнем вопросов для самостоятельного контроля усвоения обучающимися знаний, и небольшого списка рекомендуемой дополнительной 
литературы. 
Во введении классифицированы артиллерийские (ракетные) системы, 
артиллерийские выстрелы, снаряды, а также сформулированы основные 
тактико-технические и производственно-экономические требования к разрабатываемым боеприпасам. Кроме того, приведены основные положения 
ГОСТ РВ 15.203–2001 на опытно-конструкторские работы, выполняемые 
при создании (модернизации) изделий вооружения и военной техники по 
тактико-техническому заданию государственного заказчика.
В главе 1 «Баллистическое проектирование артиллерийского выстрела» 
представлены необходимые элементы внутренней баллистики в совокупности с характеристиками процесса выстрела и описанием закономерностей 
горения метательного заряда (пороха), описана методика решения практических задач баллистического проектирования выстрелов ствольной артиллерии. Здесь же приведены соотношения для определения конструктивных 
параметров каморы, в которой размещается пороховой метательный заряд, 
в зависимости от способа заряжания.
В главе 2 «Силы, действующие на снаряд при выстреле» изложены материалы учебно-методического, научно-технического и справочного характера, 

Предисловие

4

позволяющие провести необходимые расчеты всех сил, воздействующих на 
снаряд в канале ствола, что определяет систему исходных данных для оценки прочности как самого снаряда, так и его элементов в процессе нагружения при выстреле.
Основная задача главы 3 «Ведущие устройства» — ознакомить читателя 
с особенностями расчета на прочность всего спектра ведущих устройств снаряда и сформулировать необходимые условия обеспечения прочности ведущих устройств при их взаимодействии со стенками канала ствола во время 
выстрела.
В главе 4 «Осколочно-фугасные и кумулятивные снаряды» приведена 
классификация широкого перечня боеприпасов, в которых используются 
в качестве поражающих факторов осколочное, фугасное и кумулятивное 
действие; описана последовательность действий, которые необходимо реализовать при конструировании таких боеприпасов, и подробно изложены 
методы расчета на прочность корпуса снаряда и всех его элементов, подвергающихся воздействию как со стороны пороховых газов при выстреле, так 
и со стороны ствола орудия в процессе его взаимодействия с движущимся 
снарядом.
В главе 5 «Бронебойные снаряды» описана методика проектирования 
бронебойных подкалиберных снарядов к танковым пушкам и приведены все 
необходимые соотношения для оценки прочности сердечника бронебойного снаряда в опасных сечениях, перьев стабилизатора и баллистического 
наконечника, что определяет конструктивные параметры проектируемого 
бронебойного снаряда.
Глава 6 «Кассетные снаряды» содержит классификатор кассетных артиллерийских снарядов (КАС) в совокупности с описанием их конструктивно- 
компоновочных схем, а также необходимые соотношения для расчета на 
прочность всех узлов и элементов КАС. 
В главе 7 «Аэродинамические характеристики артиллерийских снарядов» 
изложены методы расчета траектории артиллерийских снарядов, а именно 
методы определения их внешнебаллистических параметров после выхода из 
канала ствола с учетом всех сил сопротивления (трения, волнового и донного сопротивления), подъемной силы и баллистических характеристик самого боеприпаса, и приведены критериальные зависимости, необходимые 
для оценки устойчивости вращающихся в полете артиллерийских снарядов, 
стабилизируемых как вращением, так и оперением, что в значительной степени определяет точность попадания снаряда по заданной цели.
Настоящий учебник является частью общего комплекса изданий «Средства поражения и боеприпасы: физика, техника, технологии», издаваемого 
в МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках подготовки учебной литературы для студентов, обучающихся по специальности «Боеприпасы и взрыватели», специалистов смежных специальностей, а также для научных и инженерно-технических работников отрасли.
Учебник может быть использован также для освоения дисциплины «Основы проектирования боеприпасов» в рамках учебного плана основной образовательной программы по специальности «Боеприпасы и взрыватели» 
в МГТУ им. Н.Э. Баумана и других вузах оборонного профиля при чтении 

Предисловие

лекций, проведении практических занятий, для самостоятельной работы 
студентов и особенно для курсового и дипломного проектирования. 
Авторы считают своим долгом выразить признательность и благодарность начальнику научно-исследовательского расчетно-теоретического комплекса АО «НИМИ им. В.В. Бахирева» доктору технических наук профессору А.А. Платонову за конструктивные советы и полезные замечания при 
подготовке данного учебника. 

Заведующий кафедрой «Высокоточные
летательные аппараты» доктор технических
наук, профессор, заслуженный деятель науки
Российской Федерации, академик РАРАН

В.В. Селиванов 

Список обозначений и сокращений 

A 
— работа расширения (сжатия) пороховых газов

[Aт] 
— допустимая работа силы трения

Aт 
— работа силы трения на всем пути движения снаряда в канале 

ствола орудия

Aт
уд  
— работа силы трения, отнесенная к единичной площади сопри
косновения выступа ведущего пояска с гранью нареза

aв.п 
— ширина ведущего пояска

aдн 
— ширина дна нареза

aн 
— ширина поля нареза

B 
— баллистический параметр

bа.х 
— длина средней аэродинамической хорды

bк 
— ширина контактной площадки зубца

bкр 
— длина корневой хорды

bкц 
— длина концевой хорды 

CЦД к 
— коэффициент центра давления корпуса снаряда

Cх, Cy, Cz — аэродинамические баллистические коэффициенты по осям ко
ординат 

Cх г.ч 
— коэффициент сопротивления головной части

Cх д.с 
— коэффициент донного сопротивления

Cх ож 
— коэффициент волнового сопротивления оживальной головной 

части
Cх тр 
— коэффициент сопротивления трения корпуса

Cх х.ч 
— коэффициент сопротивления хвостовой части

сp 
— удельная теплоемкость газа при постоянном давлении 

сV 
— удельная теплоемкость газа при постоянном объеме

d 
— калибр

dв.п 
— диаметр ведущего пояска

dд.с 
— диаметр донной части снаряда

dк 
— диаметр каморы 

dк.п 
— наружный диаметр корпуса снаряда в зоне пояска

Список обозначений и сокращений

dк.с — наружный диаметр корпуса снаряда в рассматриваемом сечении
dк.ч — диаметр конической части снаряда
dс 
— средний диаметр резьбы сердечника

dс.дн — диаметр ствола или ведущего пояска по дну нарезов
dс.п — диаметр ствола по полям нарезов
dх.ч — диаметр хвостовой части корпуса подкалиберного снаряда
dц.ч — диаметр цилиндрической части снаряда
dа 
— внутренний диаметр оболочки

d0 
— внешний диаметр оболочки

E 
— модуль упругости 

E ′ 
— модуль упрочнения

EВВ — модуль упругости снаряжения (взрывчатого вещества)
Eг 
— внутренняя энергия газа

Eк 
— кинетическая энергия углового движения снаряда

Eуд 
— удельная энергия 

F  
— действительная сила осевого сжатия 

F(v) — функция сопротивления
Fa 
— равнодействующая аэродинамических сил со стороны воздушной 

среды
Fв 
— сила сопротивления воздуха, действующая на переднюю полнораз
мерную полость опорного кольцевого сектора в момент отделения  
от активной части снаряда

Fв.п — центробежная сила, действующая на ведущий поясок 
Fзб 
— осевая сила, действующая при выстреле на зубцы гребенки всех сек
торов 

Fин — осевая сила инерции
Fк 
— касательная сила инерции

Fн 
— сила трения от реакций граней нарезов

Fнар — нормальное усилие грани нареза на выступ ведущего пояска
Fо 
— осевая сила

Fп.г — сила давления пороховых газов, действующая на уменьшенную дон
ную полость опорного кольцевого сектора

Fрад — радиальная сила инерции
Fр.в.п — реакция ведущего пояска в стенках корпуса снаряда
Fр.п — сила реакции пояска на корпус снаряда при обжатии пояска в опор
ном конусе каморы

Fр.с — сила реакции стенок ствола орудия на ведущий поясок
Fср 
— усилие срезания (сила среза) 

Список обозначений и сокращений

8

Fт 
— сила тяжести

Fс.с — сила сопротивления движению снаряда
Fт.в.п — сила трения на поверхности прилегания выступа ведущего пояска 

к грани нареза (сила трения от реакции ведущего пояска)

Fцб — центробежная сила 
Fi 
— обобщенные силы

FX 
— сила лобового сопротивления 

FY 
— подъемная сила

FZ 
— боковая сила

fп 
— сила пороха

G 
— жесткость дна снаряда при изгибе 

Gп.г — приход газов вследствие сгорания пороха
g 
— ускорение силы тяжести

Hд — прогиб дна снаряда
Hн — прогиб наружной стенки корпуса снаряда
Hфл — толщина фланца дна
hв.п — толщина обжатого ведущего пояска
hгр — высота гребенки сектора
hд 
— толщина донной части корпуса снаряда

hдф — толщина диафрагмы
hз 
— толщина сгоревшего слоя порохового зерна (толщина горящего  
свода)

hз  
— относительная толщина сгоревшего слоя зерна

hз.п — половина толщины порохового зерна
hк 
— высота зубца гребенки сектора на границе контактной площадки

hкан — глубина кольцевой канавки под ведущий поясок
hкр — толщина крышки
hнар — глубина нарезов
hо 
— высота кумулятивной облицовки 

hп 
— высота пера стабилизатора 

hр 
— высота резьбы дна снаряда

hстн — толщина стенок корпуса снаряда
h0 
— толщина срединной поверхности стенки корпуса снаряда

Jи 
— изгибающий момент ведущего пояска

Jопр — опрокидывающий момент
Jп.г — импульс давления пороховых газов 
Jс 
— стабилизирующий момент 

Список обозначений и сокращений

Jа 
— осевой момент инерции снаряда

Jb 
— экваториальный момент инерции снаряда

Jx, Jy, Jz — моменты инерции снаряда относительно осей Ox, Oy и Oz
jсн 
— ускорение снаряда в рассматриваемый момент времени

jmax 
— максимальное ускорение при выстреле

jω 
— угловое ускорение снаряда при вылете из канала ствола

Kп.с 
— суммарное значение коэффициента подъемной силы всего снаряда
k 
— показатель адиабаты Пуассона пороховых газов

kп.к 
— коэффициент подъемной силы корпуса снаряда

kп.с 
— коэффициент подъемной силы оперения снаряда

Lк 
— длина канала ствола в калибрах

Lнар 
— длина нарезной части канала ствола орудия

Lсн 
— длина корпуса снаряда

Lств 
— длина ствола

l 
— расстояние, длина

lв 
— расстояние от точки приложения силы сопротивления воздуха  

до центра масс опорного кольцевого сектора

lв.п 
— расстояние от ведущего пояска до центра масс

lв.у 
— длина ведущего устройства

lг 
— расстояние между внешней поверхностью привинтной головки 

и резьбовым соединением на корпусе снаряда

lг.ч 
— длина головной части корпуса снаряда 

lк.вр 
— длина конуса врезания

lкр 
— полуразмах крыла

lк.с 
— длина пути снаряда в канале ствола орудия

lк.з.ч 
— длина конической запоясковой части корпуса снаряда 

lоп 
— ширина оперения 

lп 
— расстояние между центрующим утолщением и ведущим пояском

lп.г 
— расстояние от точки приложения результирующей силы давления 

пороховых газов до центра масс опорного кольцевого сектора

lр 
— ширина ведущего пояска в области контакта с нарезами

lр.г 
— длина резьбы на привинтной головке 

lр.ч 
— ширина ведущего пояска в области контакта с нарезами

lс.в 
— расстояние между центром массы снаряда и центром давления 

воздуха 

lх.ч 
— длина хвостовой части корпуса снаряда

lЦД 
— расстояние от центра давления воздуха до плоскости основания 

головной части снаряда

Список обозначений и сокращений

10

lц.з.ч 
— длина цилиндрической запоясковой части корпуса снаряда

lЦМ 
— расстояние от центра масс до плоскости основания головной 

части снаряда

lц.у 
— расстояние между верхним центрующим утолщением и веду
щим пояском 

lц.ч 
— длина цилиндрической части корпуса снаряда

M 
— число Маха

Mx, My, Mz — внешние моменты сил, возникающие при взаимодействии 

снаряда с атмосферой 

Nж 
— условная баллистическая живучесть ствола

Nзб 
— количество зубцов гребенки сектора

Nнар 
— число нарезов

p 
— давление

p  
— действительное радиальное давление

<p> 
— среднее давление пороховых газов в заснарядном пространстве

pбок 
— давление пороховых газов на боковую поверхность корпуса 

снаряда 

pв 
— давление газов воспламенителя

pВЗ 
— давление продуктов срабатывания вышибного заряда

pв.п(к) 
— кольцевое давление обтюрирующего (ведущего) пояска

pд 
— давление пороховых газов на дульном срезе

pд.р 
— распределенная нагрузка на диафрагму

pк 
— давление пороховых газов в канале ствола 

pкр 
— критическое давление 

pос 
— осевое давление

pп.г 
— давление пороховых газов на дно канала ствола орудия

pп.г
расч  
— расчетное давление пороховых газов

pрад 
— радиальное давление 

pс.к 
— давление снаряжения на стенки корпуса

pср 
— давление среды

pст 
— давление снаряжения на дно запального стакана

pф 
— давление форсирования

pmax 
— максимальное давление пороховых газов

Q 
— теплота газа

Qп 
— удельная теплота сгорания пороха

q 
— масса снаряда

qв 
— наседающая масса снаряда выше сечения ведущего пояска