速射身管武器外弹道弹丸同时穿过光幕概率分析

在速射身管武器射击密集度试验中,一个身管先后射出的多发弹丸可能会同时穿过一个光幕面。 在此情况下,某些光电靶测试系统无法测量到弹丸的外弹道参数。为了能获得这些测量值,必须对此现象做出定性分析,为选择出一种合理的光电靶测试系统来提供参考。对弹丸同时穿过光幕的现象做出简化数学描述;基于弹丸速度确定及不确定两种条件,分别构建弹丸同时穿过光幕概率的两种数学模型;根据最优化数学模型获得弹丸同时过幕的概率与其飞行距离的变化规律,确定了弹丸过幕的概率临界距离、直射距离上最大过幕的概率以及任意距离段上弹丸同时过幕的概率3项重要参数。经试验验证,经过合理选择的光电靶测试系统,可避免弹丸同时过幕而对试验数据造成的影响。     

镜头式光幕探测灵敏度分布规律研究

针对室内大靶面探测光幕的试验与测试需求,研究了扇形光幕和矩形光幕的工程实现。分析了探测光幕的工作机理,依据光学系统的光照度分析理论,推导出弹丸在探测光幕面内不同位置穿过时引起的光通量变化量计算公式,利用Matlab计算出整个幕面的灵敏度分布规律。采用气枪弹在幕面内不同位置进行了射击试验验证。试验结果表明：弹丸在幕面内的信号幅值与仿真计算的灵敏度分布规律吻合。所得结论对大靶面探测光幕的工程设计具有参考价值。     

红外天幕靶信号采集及调理电路设计

介绍了红外天幕靶的光电探测系统及信号处理电路.当弹丸穿过天幕时,光电探测系统能够成功获取弹丸过靶信号,实现对弹丸运动的研究,同时以CPLD为载体设计了数字滤波电路,有效地剔除了干扰信号.通过实弹测试表明红外天幕靶有效靶区大、灵敏度高、抗干扰能力强以及使用灵活方便等优点,适用于多种口径弹丸速度测量,也可用作其它设备(如狭缝相机等)的触发信号源.     

一种编码式光幕立靶测试系统

介绍了一种编码式光幕立靶测试系统,系统由两套垂直放置的编码光幕靶和解码处理部分组成.编码光幕靶由编码接收装置和平行光源构成,编码光幕靶可以实现弹丸着靶位置的精确测试,与同类测试系统相比,成本低、易于实现.     

阵列光电探测器在光电探测靶中的应用研究

针对在外弹道测量弹丸速度及命中靶标的两维坐标参数的光电探测靶，结合探测靶自身结构特点。提出将阵列光电探测器应用于光电探测靶的研制中，改善与提高其探测灵敏度和增大作用视场；对阵列光电探测器存在的探测盲区，提出采用离焦弥散技术，消除探测盲区；分析阵列光电探测器应用在光电探测靶出现的影响探测因素，提出合理改善措施。     

TDI-CCD光靶弹着点坐标测量误差分析

TDI-CCD光靶测量精度是衡量其性能的一个重要指标,为分析光靶坐标的测量误差,将靶心及靶面边缘的若干个点作为误差计算的特征点,对光靶的结构参数进行了优化设计.通过计算和仿真,得到了光靶测试范围内各点坐标综合误差分布.在搭建CCD光靶实验系统的基础上,用模拟弹丸验证了靶面坐标的测量误差.结果表明,CCD靶面弹丸落点坐标近似等于木靶靶面的落点坐标,实验结果与计算吻合较好.     

两种天幕靶光幕交汇立靶测量系统分析

为了改善飞行弹丸立靶坐标测量系统的布置复杂、集成度低等缺点,提出了2种新型天幕靶的设计方法;根据立靶坐标的几何测量原理,采用单镜头双狭缝措施,设计了单镜头双狭缝交汇和单镜头双狭缝平行的天幕靶.利用两镜头构建了多光幕交汇测量弹丸坐标模型,采用高响应、低噪声阵列长条形光电探测器件,简化天幕靶结构设计,改善天幕靶探测性能.结合多光幕交汇测量系统数学模型,应用微分法分析了测量系统误差.靶场实弹试验结果表明,设计的2种新型天幕靶可以实现飞行弹丸坐标的测量,在高空大靶面条件下,坐标测量误差小于20 mm.     

高射速火炮带弹序立靶密集度测试技术研究与实践

针对常规的立靶密集度测试方法为靶板法,无法实现对着靶弹序、着靶速度等重要参量的同步测试,同时存在工作效率低、不安全隐患等问题,提出了一种带弹序立靶密集度测试方法及测试系统。采用光电测试系统在空间构成的无形靶代替有形的木板靶,通过探测飞行弹丸穿越空中某一预定位置的时间参数,计算出射击状态下每发弹丸的着靶顺序、飞行速度和着靶坐标等,并在计算机上进行输出显示。以上测试方法,既可适应于单发,又可适应于高射速连发的立靶密试验测试。     

高炮对空中虚拟静态目标射击精度试验方法

高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电经纬仪交汇测量弹道坐标,计算弹道与空中虚拟靶目标的相交坐标及相交时刻,确定射击误差和相关系数,建立了一种高炮对空中静态点射目标射击精度试验方法。在多型高炮试验中的应用表明,该方法可以满足鉴定试验中对射击误差和误差相关性的测试要求,同时提高了试验安全性,降低了试验实施(协调)难度,加快了试验进度。     

红外天幕靶信号采集及调理电路设讨

介绍了红外天幕靶的光电探测系统及信号处理电路。当弹丸穿过天幕时，光电探测系统能够成功获取弹丸过靶信号，实现对弹丸运动的研究，同时以CPLD为载体设计了数字滤波电路，有效地剔除了干扰信号。通过实弹测试表明红外天幕靶有效靶区大、灵敏度高、抗干扰能力强以及使用灵活方便等优点，适用于多种口径弹丸速度测量，也可用作其它设备（如狭缝相机等）的触发信号源。     

弹着点坐标的组合光幕阵列测量方法

为了精确测量兵器外弹道试验中弹丸着靶坐标,采用光电管和线阵CCD成像器件分别构建模拟光幕和图像细分光幕,3个模拟光幕与1个图像细分光幕构成四组合光幕阵列,4个模拟光幕与1个图像细分光幕构成五组合光幕阵列.给出了组合光幕阵列测量着靶坐标的原理,分析了测量误差并进行了仿真.结果表明所提方法能实现射击弹丸的弹着点坐标的测量,在2m×2m靶面测量误差小于1.7mm,与六模拟光幕阵列相比,提高了测量精度,简化了阵形结构.     

某型弹道修正弹落点散布规律研究

为了得到某型弹道修正弹的落点散布规律和射击精度评定方法,以蒙特卡洛打靶获取的落点数据为基础,通过基本的数值统计分析、直方图法、概率纸法、偏度峰度法以及SPSS软件分析等方法,对修正弹落点散布情况进行统计分析,确定了其散布服从二维正态分布,得到了相应的概率密度函数,对比了修正弹与无控弹的射击精度。结果表明,弹道修正弹射击精度的评定可以采用与无控弹同样的指标和计算方法,为修正弹项目验收的射击精度评定部分以及后续的作战使用提供了理论和技术支撑。     

基于地磁传感器的点火脉冲选择策略分析

采用小型脉冲推力器组修正弹道偏差是提高火箭弹射击精度，减小落点散布的有效方法。但脉冲推力器的点火时机对射弹落点的控制能力有很大的影响，如何从脉冲发动机组中选择点火是弹道修正过程中的关键环节。文中在旋转弹有控弹道模型的基础上，提出了一种借助于地磁传感器测量，来控制脉冲推力器适时点火的策略。地磁传感器测量的数据不仅用于解算弹体飞行姿态，同时可通过计算给出点火脉冲发动机选择的方向基准。     

舰炮使用一维弹道修正弹射击误差和射击校正新方法

为提高舰炮使用一维弹道修正弹射击精度和作战效能,根据舰炮使用一维弹道修正弹射击的工作原理,分析射击误差构成和射击观测特点,将舰炮使用一维弹道修正弹射击误差分为预测误差和修正误差,提出分2步利用目标(或提前点)相对落点偏差进行射击校正的新方法,第1步校正部分修正误差,第2步校正预测误差和第一步未校正的修正误差。以某型一维弹道修正弹为例,采用Monte-Carlo法仿真10 000次。仿真结果表明,按新方法射击校正能够显著提高射击精度。     

新型掠飞末敏弹的捕获概率分析

针对掠飞末敏弹新型扫描机理的作战效能进行评估,研究末敏弹在弹道末段的捕获特性。通过坐标变换的方法得到掠飞末敏弹的扫描线方程,耦合求解其六自由度弹道方程组,得到了弹丸的稳态扫描区域,通过证明扫描依赖区结论,进一步推导求解了捕获概率的解析公式。结果表明：掠飞末敏弹的空间扫描轨迹为螺旋线、扫描区域为圆柱体,平面上的扫描区域为左半椭圆;增加弹丸初速、降低弹丸射角、准确预估目标运动,能有效提升掠飞末敏弹的捕获概率,其中初速的影响更胜一筹;解析公式求得捕获概率与蒙特卡洛打靶法计算结果吻合较好,验证了公式的正确性。     

基于激波传播路径的弹头斜入射双三角阵定位模型

为了减小传统双三角阵定位模型实际测量时由于弹头斜入射引入的定位误差,分析了弹头斜入射靶面时产生的激波至传感器的传播路径,提出了一种基于激波传播路径的双三角阵弹头斜入射定位模型。为验证该模型,利用MATLAB软件分别仿真分析了斜入射和传统模型的定位误差。仿真结果表明,斜入射模型有效减小了由入射角引起的定位误差。设计了无风状态下5.8 mm步 枪的小角度射击实验。实验结果表明,同等硬件条件下,与传统双三角阵定位模型相比,斜入射定位模型弹头坐标测量平均定位误差减小了43.46%,定位精度提高到了1 cm以内。     

非零攻角和侧滑角条件下弹托不同步飞离的数值模拟

对弹药在不同条件下的发射过程进行研究是研制弹药的重要一环,它有助于弹药适应现代战场复杂多变的发射环境。为了提高尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)的射击精度和飞行稳定性,通过非结构化动网格技术和用户自定义函数耦合计算流体力学和六自由度外弹道程序,对非零攻角和侧滑角条件下APFSDS弹托相对弹体动态分离过程进行了数值模拟,获得了非零攻角和侧滑角条件下弹托分离流场、六自由度运动参数以及弹体气动参数的变化情况。结果表明：在非对称来流的影响下,弹托分离流场呈现非对称性,引起弹托受力不均匀,从而导致弹托非对称、不同步地飞离弹体,加大弹体受到的扰动,最终降低弹丸的射击精度和飞行稳定性。     

带扰流片旋转稳定弹制导律研究

针对带扰流片旋转稳定弹转速很高造成运动响应方向与控制力作用方向存在偏差,导致制导方法设计困难的问题,为发展适用于带扰流片旋转稳定弹的制导方法,提出了一种基于速度追踪和参数优化的制导律。根据带扰流片旋转稳定弹的六自由度弹道模型,仿真分析了在制导律作用下弹丸的弹道特性和命中精度。仿真结果表明:所设计的制导律能够导引弹丸命中目标,满足控制精度要求,可有效减小干扰条件下的落点散布,提高射击密集度,且控制过程中扰流片方位角变化平缓,易于实现。     

基于弹道精确测量的射表编拟方法研究

射表试验弹药消耗大、试验周期长是长期存在的问题。针对此问题,根据刚体弹道理论,建立了弹箭六自由度弹道微分方程。开展了飞行诸元关于各气动参数的灵敏度分析,通过仿真计算,对弹箭气动参数准确辨识方法和全弹道符合计算方法进行了研究,初步形成了基于弹道精确测量的射表编拟新方法。仿真结果表明,新方法能够较准确辨识出弹箭气动参数,计算弹道与实际弹道一致性更好,更能反映弹箭的真实飞行状态。研究成果为改变射表试验消耗大、周期长的问题,进一步提高射表精度和射表编拟技术奠定了理论基础。     

舰炮一维弹道修正弹射击安全界研究

为确保中大口径舰炮使用一维弹道修正弹对岸射击时登陆兵力的安全,必须对一维弹道修正弹的射击安全界进行研究。针对一维弹道修正弹射击特点,分析射击安全界的影响因素,基于解析法和简易法分别提出了射击安全界计算公式,其中解析法是利用数值积分方法来计算射击安全界,简易法是采用近似公式确定射击安全界,最后分析了地形倾斜对舰炮射击安全界的影响。该分析结果可为舰艇指挥员在对岸火力支援作战中的指挥决策提供科学依据。