随着空中火力的发展和导弹技术的提高,要求转管炮向着更高的射速和转速发展。转管炮在连续的射击中会受到高频率、高强度的冲击载荷以及身管内部温差造成的热载荷。连续的冲击载荷和热载荷会降低转管炮炮口稳定性,增大炮口振动响应。炮口振动会改变弹丸出炮口瞬间的初始方向,进而影响转管炮射击精度,因此提高转管炮在连续射击下的炮口稳定性问题成为了研究重点。本文针对上述出现的问题,基于转管炮发射基理建立了全炮动力学有限元模型,并根据经典内弹道理论,求解了转管炮发射时的冲击载荷。在动力学模型的基础上基于分块兰索斯法（Block Lanczos）计算了转管炮发射系统的模态参数,从而获得了对炮口稳定性影响较大的模态频率。模态分析结果表明应该保证旋转部件第二阶与第三阶模态频率、摇架前三阶模态频率,以及托架前七阶模态频率远离发射频率以防止炮口稳定性降低。通过有限元隐式积分算法求解了转管炮在连续冲击载荷下的炮口振动响应,为转管炮多目标优化设计提供参考依据。采用有限元法数值求解了转管炮在连续射击时身管的导热方程,分析了身管内部的温度响应特点。转管炮在连续射击中,身管沿径向的温度梯度远大于沿轴向的温度梯度。通过热固耦合的方式计算了身管在连续热载荷下的炮口振动响应。在连续的热载荷下,转管炮炮口振动响应主要体现在身管轴向的方向上。通过身管横截面传热模型分析了身管在不同冷却方法下的冷却特点。内壁镀铬冷却可以快速降低在连续射击初始阶段的内壁温度,但不能解决温度在身管内部积累的问题。层间冷却法在连续射击100发时可以吸收内壁20%的总输入热量,可以减缓内壁温度随射击次数的增长趋势并解决了温度在身管内部的积累。基于内弹道准两相流模型,采用麦考马克（Mac Cormack）差分格式求解了内弹道一维准两相流方程组,获得了任意时刻弹后流场参数分布,并将弹丸出炮口瞬间弹后流场参数分布作为后效期炮口流场仿真的初始条件。通过有限体积法对后效期炮口流场进行数值模拟,分析了带有制退器下炮口流场的特点以及吹孔结构对炮口流场的影响。吹孔可以降低制退器内部流场的压强、温度并减少制退器的前冲力。通过单向热流固耦合的方式分析了炮口制退器对炮口稳定性的影响,结果表明制退器自身质量对炮口横向偏移影响较大,吹孔可以减少制退器对炮口轴向位移的影响。通过中心组合设计的方法（CCD）确定了多目标优化试验的设计矩阵。利用二阶响应面模型构建了设计变量和炮口振动响应之间的显式函数关系,并选择改进的多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）对设计变量进行寻优,获得了目标变量的帕累托前沿（Pareto）。在帕累托前沿中选取对应设计变量的取值,从而提高了转管炮炮口稳定性。