磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析

针对用磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的问题,提出了磁阻传感器滚转角及磁阻传感器滚转角速率的概念,给出了磁阻传感器测量方程和磁阻传感器滚转角速率的测量方程.经过理论推导给出了弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率的关系式,分析结果表明弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率之间的测量误差受弹丸俯仰姿态、偏航姿态和射向的影响.数值仿真表明,弹丸滚转角速率的地磁测量方法在一定条件下是可行的,但在工程实际应用中难以保证滚转角的精确测量.     

弹丸形位参数对磁阻发射器性能影响研究

在单级磁阻型线圈发射器的发射过程中,影响其发射性能的因素很多,重点研究弹丸形位参数对单级磁阻型线圈发射器发射性能的影响.所研究的弹丸形位参数主要包括弹丸头部形状和弹丸初始触发位置.弹丸头部形状包括平头、锥形头和圆头三种,弹丸初始触发位置主要用弹丸与驱动线圈的相对位置来表示.利用Ansoft有限元仿真软件进行了动态仿真,得到了较为理想的弹丸头部形状以及最佳的弹丸初始触发位置,同时进行了试验验证.仿真和试验结果为后续多级磁阻型线圈发射器的研究提供了指导.     

弹丸触发位置对单级电池驱动型磁阻 发射器发射性能的影响

弹丸触发位置是磁阻发射器设计的重要参数,其对发射性能的影响至关重要.通过设置弹丸与驱动线圈的相对位置,利用Ansoft Maxwell仿真弹丸发射过程,得到弹丸触发位置对单级电池驱动型磁阻发射器发射性能的影响.仿真结果表明:弹丸触发位置对单级电池驱动型磁阻发射器产生影响,而且最佳触发位置不受电池电压电流的影响,触发位置z=0 mm时,弹丸出口速度最大,且效率最高.根据仿真模型,搭建单级电池驱动型磁阻发射器试验平台,并进行试验,试验结果与仿真相一致.试验结果为电池驱动型磁阻发射器的工程化提供了有力支撑.     

三级磁阻型线圈发射器工作过程仿真研究

为提高弹丸发射速度,需要利用多个驱动线圈对弹丸的连续加速。对三级磁阻型线圈发射器进行了理论分析,利用Ansoft有限元分析软件仿真研究了其工作过程,重点分析了触发位置对三级磁阻型线圈发射器发射性能的影响。仿真分析表明,触发位置对三级磁阻型线圈发射器的发射性能影响较大,每一级驱动线圈都存在最佳触发位置,使弹丸出口速度及能量转换效率达到最大。研究成果将为后续多级磁阻型线圈发射器的设计与试验提供参考。     

抗干扰弹载地磁测姿系统设计

实时准确的弹丸姿态测试是实现高速旋转弹丸正确修正的关键技术。受弹丸高转速、发射时高过载及全天候使用等因素的限制,地磁测量弹体姿态成为解决该关键问题的唯一途径。根据地磁场基本特性、磁阻传感器测量姿态的基本原理,建立了飞行过程中实时解算弹体姿态的简化模型。针对弹体剩磁、舵机干扰等众多影响磁传感器准确测量的问题,设计了抗干扰的弹载地磁测姿系统。为了评估地磁测量弹体转速和滚转角的精度,与基于光敏器件和太阳方位角的绝对滚转角测量系统同时进行飞行试验,通过飞行试验验证,所设计的抗干扰系统有效地减小了弹体剩磁和舵机干扰的影响,基于地磁信息解算出的滚转角速率与光敏器件测量得到的绝对滚转角速率误差在0.5 Hz,解算出的滚转角度误差为6°,符合工程应用的要求。     

基于地磁测量的弹丸滚转角实时解算研究

为了实时解算弹丸滚转角,根据二维磁阻传感器测量转速的原理,设计了弹丸滚转角的实时解算算法。选用TMS320F2812作为处理器,提高了滚转角解算的实时性。进行了滚转角的解算试验和误差分析,试验结果表明,通过选择合适的试验参数,该设计能够较准确的解算弹丸的滚转角,使其误差保持在±5°以内。     

高转速弹丸姿态解算方法研究

针对传统利用三轴磁阻传感器测量姿态角的解算方法计算量大这一问题,根据常规高转速弹丸在飞行过程中偏转角变化小这一特点,提出了一种基于偏转角的计算方法,计算结果既保证了姿态角的解算精度,又减少了计算量,表明了此解算方法的可行性。     

弹载磁阻式磁强计桥偏硬件补偿方法

与惯性测量相比,用捷联安装在弹体上的磁阻式磁强计获取弹丸滚转姿态在带宽、体积、抗过载能力等方面都较有优势;不足的是,组成磁阻桥路的玻莫合金带温漂极大,致使传感器温度稳定性差,必须进行动态补偿,文中提出一种硬件补偿方法,仿真和实验均证实了该方法的可行性。     

磁阻型线圈发射器弹丸速度与截面积关系

基于电磁感应原理,弹丸受到的电磁力与磁场强度平方和弹丸截面积成正比,而弹丸所获加速度与弹丸截面积无关,只与弹丸材料密度和长度有关.以此建立由线圈,弹丸和套筒所组成的磁阻型线圈发射器实验系统,并利用Maxwell有限元软件分析发射器弹丸受力,得出相关仿真曲线.结果和实验数据表明该理论分析可行.     

磁阻线圈型电磁发射器的动态仿真与实验

运用有限元分析软件Ansoft10对磁阻线圈型电磁发射器工作过程进行了数值仿真,分析了发射过程中的弹丸受力分布情况,并利用磁阻线圈型电磁发射器实验平台开展了发射实验研究;实验结果和仿真结果有较好的符合程度,得出以下结论：合理采用炮管材料可以实现发射过程的电磁屏蔽;弹丸在炮管中运动时,受力均匀,弹丸可以稳定地被加速;在一定范围内增大电源电压,弹丸速度会明显增大;线圈发射过程中出现了反向电压,尤其当弹丸速度较大时,电流波形出现明显下滑。     

弹丸膛内运动姿态实时测量系统

弹丸在膛内攻角的变化及其影响因素是发射动力学研究的重要内容，而测量弹丸攻角变化是实现此项研究的前提，最后研究成功的一种专门测量弹丸膛内运动姿态变化的实时测量系统，其构成及测量原理做了介绍，该系统在保证有足够量程的前提下，具有测角灵敏度的高精度和高采样频率，并实现了实时测量，最后提供了实弹射击试验和由此得出的弹丸膛内运动攻角变化曲线和炮管振动曲线。     

实际大气虚温和气压变化对弹丸射程影响程度的灰色关联分析

分析了气象条件下虚温和气压变化对弹丸射程的影响,通过对实际气象条件下虚温和气压变化特性以及弹丸射程变化的研究,得到了虚温偏差量和气压偏差量对弹丸射程变化的影响规律;利用灰色理论分析了虚温变化和气压变化对弹丸射程变化影响程度的强弱关系,同时根据多元非线性回归分析方法,建立了射程变化量与虚温偏差量、气压偏差量等因素的回归方程模型;结果表明:虚温变化对弹丸射程的影响要大于气压变化对弹丸射程的影响,回归计算结果与原射程变化量基本吻合,误差基本在10%以内,为实际弹丸密集度计算提供了一种新的实用方法。     

螺旋线圈电磁炮中一种新型弹丸的受力仿真分析

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,建立了一种新型线圈炮的二维仿真模型,其弹丸设计为在铜线圈内置一块圆柱形铸铁。对不同材质弹丸在发射管内的磁场分布和弹丸受力与位置、电流大小的关系进行了仿真计算。结果表明,线圈-磁阻复合型弹丸受的加速力较大,而且在同一条件下只需小电流就可获得较大的加速力。仿真结果为HCEL结构的进一步设计提供了参数支持。     

应用蒙特卡罗方法计算弹丸偏心距

针对目前难以准确测量弹丸偏心距的问题,提出利用蒙特卡罗方法模拟计算弹丸偏心距。计算过程中将弹丸分解成相互独立的基本单元,通过计算各基本单元的质量和质心位置,仿真得出弹丸偏心距的分布规律。仿真结果表明,弹丸偏心距近似服从瑞利分布和威布尔分布,弹丸质量服从正态分布,与实测数据分析结果吻合,可以给引信弹道炸分析提供参考。分析表明,减少弹体加工过程中的装夹次数能有效减小弹丸偏心距。     

基于基准角和补偿角的常规弹药滚转角磁探测算法研究

常规弹药发射过程中的高过载和飞行过程中的高速旋转使得陀螺仪等传统的姿态角测量系统无法正常工作,以地球磁场为测量基准,通过相关算法实时辨识弹丸的姿态角,具有一系列的优点.将弹丸的滚转角分解为基准角和补偿角,给出了处于射击平面内的弹丸滚转角解算方法并进行了误差分析.针对弹丸的摆动及地磁信号测量误差进行了仿真.仿真结果表明,该解算方法具有较高的精度,基本能够满足常规弹药简易制导滚对转角探测的需要.     

埋头弹中超高速弹丸的多区间电磁检测方法

针对提高埋头弹火药热暗哨性能及弹道特性,尤其是弹丸在冲击挤进过程中的运动特性这一影响埋头弹整体性能的重要参数,提出了一种基于电磁感应定律测量弹丸冲击挤进过程速度的有效方法,建立了半封闭壳体的速度测试参考模型,分析了弹丸在冲击挤进过程中通过感应线圈时,钕铁硼磁体(Nd-Fe-B)原生磁场与涡流效应产生的附加磁场叠加成复合磁场,以及磁体偏移量对感应线圈电动势的影响;为减小测量随机误差,提出一种多区间测量方法。基于短管炮装置,建立弹丸冲击挤进模拟试验系统,通过电磁法和高速摄像法测量获得冲击挤进过程中弹丸速度和位移,电磁法可实现弹丸冲击挤进过程中各阶段速度变化的快速响应,当弹丸速度高于8 m/s时,速度测量相对误差小于1%,验证了电磁法的有效性。     

基于炮口人工磁场的弹体滚转姿态测量技术

应用地磁场进行姿态测量是目前的研究热点,特别是将其应用于弹道修正弹上的,为滚转角的测量提供技术支持。通过在炮口加装人工磁场,为弹体滚转角的测量提供基准角,飞行过程中利用磁阻传感器敏感地磁场,获得弹体的实时滚转姿态。重点对滚转角测量方法的基本理论和工作原理进行了阐述,并对系统实现方案进行简单介绍,此系统可以实现滚转角的实时测量,且方法简单易行。     

电磁炮膛内弹丸测速系统设计

在分析电磁炮基本结构和工作原理的基础上,结合激光多普勒频移效应,系统地研究了国内外多种膛内弹丸测速方法,利用激光干涉测速方法设计了1套切实可行的电磁炮膛内弹丸速度测试系统,以用于实时、精确、自动测量电磁炮膛内弹丸速度,解决了电磁炮研究中的急需问题。     

基于薄膜式磁传感器的转速测试新方法研究

目前转速测量的方法通常采用雷达法和光学高速摄影法,但其测量方法成本高、不能实时显示数据.因此设计了内测法测量弹丸的转速,将测试装置放置在弹丸内部,利用薄膜式地磁传感器切割磁感线产生感应电动势来反应弹丸的转速变化,并提出了处理转速的新方法——中心点处求法.通过多次实验,验证了该系统的可行性,与现有方法相比,测得结果误差小、精度高,对今后研究弹丸的章动参数都有很高的参考价值.     

基于薄膜式磁传感器的转速测试新方法研究

目前转速测量的方法通常采用雷达法和光学高速摄影法,但其测量方法成本高、不能实时显示数据.因此设计了内测法测量弹丸的转速,将测试装置放置在弹丸内部,利用薄膜式地磁传感器切割磁感线产生感应电动势来反应弹丸的转速变化,并提出了处理转速的新方法——中心点处求法.通过多次实验,验证了该系统的可行性,与现有方法相比,测得结果误差小、精度高,对今后研究弹丸的章动参数都有很高的参考价值.