随着平衡炮发射技术的不断完善，其正朝着大口径、高炮口动能、大装药量和高稳定性方向不断发展。为改善装药床的传火通气性，大口径平衡炮一般采用管状药模块化装填的方式，这使得膛内高温高压、高速瞬变的两相流动及燃烧过程更为复杂。因此，大口径平衡炮膛内两相流动的研究对解决大口径平衡炮工程设计以及评价射击安全性至关重要。本文结合某型号项目设计要求，完成了480mm平衡炮发射装置的内弹道装药结构设计，并应用试验研究、理论分析和数值模拟等研究手段，对包括点传火过程在内的大口径平衡炮的整个内弹道过程进行了系统地深入研究，主要研究工作和成果如下:　　(1)完成了480mm大口径平衡炮发射装置的内弹道装药结构设计，并通过了火炮射击试验。试验验证了采用多点点传火技术以及管状药模块化装填的大口径平衡炮装置安全可靠，内弹道性能稳定，满足了火炮在预期膛压范围内获得有效炮口动能的要求。　　(2)结合内弹道两相流相关理论知识，建立了大口径平衡炮多点点传火系统的两相流计算模型。针对多节中心点火管串联同时点火的复杂性以及物理量分布的特殊性，建立了相应的一维两相流数学物理模型，采用MacCormark差分格式进行数值求解，通过与试验结果对比，验证模型的正确性。进一步分析点传火管内的压力、气固两相速度以及空隙率等特征量的分布情况，揭示了点传火管内燃气压力变化规律以及燃气流动特性。　　(3)结合内弹道学、燃烧学、气体动力学等知识，在欧拉坐标系中考察火药气体流动，在拉格朗日坐标系中考察管状药束模块运动，建立了480mm平衡炮膛内一维两相流分散群模型。采用MacCormark差分格式进行数值求解，并耦合多点点传火过程，得到了480mm平衡炮这种复杂装药结构的内弹道变化情况。通过计算结果与试验结果的对比，验证数值模型和方法的正确性、点传火过程和膛内过程耦合的合理性等。通过研究膛内燃气流动以及火药运动情况，初步分析了大口径平衡炮的内弹道性能。　　(4)针对大口径平衡炮的装药特点，提出管状火药沿径向线性排布的假设，延续在欧拉-拉格朗日坐标系中进行建模的思想，建立了内弹道两维轴对称分散群模型，探讨了大口径平衡炮膛内能量沿轴向和径向两个方向上的释放过程。通过数值仿真结果与试验结果的对比，验证了数学模型的正确性，揭示了膛内火药气体沿轴向和径向的分布规律及能量传播机理。　　(5)通过改变装药模块个数、模块初始位置、管状药形状等装药结构参量，此外还设置了几种点火头失效的情况，利用已编制的计算机程序，系统研究了膛内压力、气固两相速度、弹丸初速等内弹道性能参数对不同结构参量的响应机制，揭示了点传火性能对大口径平衡炮膛内能量释放过程的影响机理，并提出了控制和改善大口径平衡炮内弹道性能的有效措施。　　本文的研究不仅为大口径平衡炮内弹道过程的研究提供实验和理论方法，也为同类装药结构的火炮工程设计与优化提供理论参考和依据。研究成果在丰富大口径火炮武器研究手段、提高大口径火炮武器研究效率以及设计安全性评价等方面具有重要意义。