高射速火炮连发弹丸回波的降噪方法研究

由于高射速火炮弹丸连发时会在炮口产生持续的火光,使得红外传感器容易造成误判和漏判,其他现有的弹丸出膛时刻获取方法也均已失效。针对此问题,文中通过对回波信号进行短时傅里叶分析,根据信号的短时谱图,提出了最小统计噪声估计降噪算法,可以有效降低炮口连续的火焰噪声,并通过对实测信号处理验证了算法的正确性和可行性,为高射速连发弹丸出膛时刻参数的提取和初速的测量工程实现奠定基础。     

基于短时傅里叶变换的高射速火炮弹丸出膛时刻测试方法

高射速火炮由于射速高及连发时炮口连续火焰等影响,传统的出膛时刻检测方法已经失效。通过分析高射速火炮弹丸的回波信号特性,提出基于短时傅里叶变换的弹丸回波分析方法,给出了相应的窗函数、窗口宽度、帧移长度关键参量的设计原则。通过理论分析和实测数据验证了该方法可以得到射速在7 500发/min的高射速火炮近似的系统时间零点,同时为获取精准的系统时间零点奠定基础,并为工程应用提供有益的参考。     

高射速火炮连发初速测试技术

针对火炮连发初速测试的现状和需求,提出一种高射速连发初速测试方法及系统。利用数据采集仪代替计时仪,直接对天幕靶输出的弹形模拟信号进行采集,再经过广义相关算法,测试出每发弹丸经过两靶的飞行时间,根据两靶的距离以及飞行时间,从而计算出每发射丸的飞行速度,实现了在高射速、长连射发数、多目标等环境下的火炮连发初速测试。经在高射速小口径火炮上进行多次验证表明,该方法能满足高射速连发初速的测试需求,实现初速、立靶密集度与测试项目相结合,减少试验用弹量,提高工作效率。     

激光实时测量炮口初速技术研究

弹丸初速的实时测量在火炮特别是小口径火炮中具有重要的使用价值,是火炮数字化进程的一部分,本文研究了适用于弹丸初速膛口实时光学测量的、安装于炮口的光强度调制器,研究了火药气体的光学污染和炮口各元件的耐高温高压、抗强冲击等关键技术问题,得到了有价值的实验数据。     

一种超高射速武器连发初速测试方法

针对超高射速武器连发初速测试需求,建立了一种高速相机与初速雷达联合测试的方法.采用两台高速相机、一台初速雷达构建测量系统,将光学测试高时空分辨能力与雷达高精度测速能力相结合,在利用高速相机测量瞬时速度的基础上,通过特定距离相对速度降标定,实现连发初速精确测量.实验结果表明:该方法适用于9 000发/min射速情况下连发初速测试,测量精度优于1‰;该方法适用于武器性能试验中超高射速武器连发初速测试工作.     

炮口初速测量校准与修正方法

弹丸炮口初速与实际炮口初速存在差异,此误差影响火炮的射击精度,因此有必要对弹丸的炮口初速进行测量校准并修正。对影响多功能炮口装置测速精度的因素进行了研究,得出自动机后坐速度对初速测量引入误差较大,据此提出一种炮口初速测量校准与修正系统方案来对多功能炮口测速装置进行测量校准与修正。最后,对实验数据进行分析,证明了该方法的正确性和可行性。     

基于图像边缘检测的弹丸出膛时刻获取算法

针对超高射速弹丸出膛时刻难以精确获取的问题,提出了一种图像边缘检测的方法来获取出膛时刻。采用连续波雷达照射炮口,在每发弹丸的出膛时刻,多普勒回波信号产生突变。通过短时傅里叶变换和时频域最小噪声谱估计降噪处理后,利用图像边缘检测在时频域对回波信号突变点进行检测和定位,找出每发弹丸回波的突变点作为弹丸的出膛时刻。通过对实测信号处理验证了本算法的正确性和可行性。     

一种应用于靶场修正公式的建立

考虑到某些弹种在靶场试验时的局限性，本文探讨了 在火炮及装药结构不变时，弹丸质量对最大膛压及炮口初速的影响，结合靶场试验结果，给出了最大压力及初速随弹丸质量变化的经验关系式；     

基于相位法的炮口初速测量系统设计

针对某型小口径自动炮的炮口初速测量困难的问题,设计了一种基于相位法的炮口初速测量系统。介绍了测量系统的基本原理和测试流程,使用集成金属接近探测器 CS209A和模拟锁相环 NE564搭建硬件电路,由锁相环电路输出经 CS209A获取的弹丸通过炮口两确定距离上的感应线圈时产生的始末相位的相位差信号,并采用 LabVIEW编写的处理软件对采集的相位差信号进行分析计算,获得弹丸炮口初速。试验结果表明,该测量系统测试结果可靠,适合部队推广使用。     

水下炮内弹道分析与数值仿真

为提高火炮在水下发射的初速,水下炮炮口设有挡水板,发射时挡水板改变了膛内弹丸的受力状况。通过水下炮发射时弹丸膛内的受力分析,考虑射弹前方压缩空气形成的激波压力,结合经典内弹道理论,建立了水下炮内弹道模型。以某口径水下炮发射为例进行了数值仿真,得到水下炮的膛压和速度曲线,与传统火炮对比,变化趋势基本一致,但膛压略有增大,初速有所减小;仿真还得到水下炮弹前激波压力曲线,仿真结果与实验结果吻合。     

烧蚀磨损理论下多参数变化对火炮内弹道性能的影响分析

为研究火炮烧蚀磨损对内弹道性能的影响,基于烧蚀磨损理论,建立了经典内弹道模型和火炮烧蚀模型。针对某火炮的试验结果进行了数值模拟,获得的不同磨损量条件下启动压力变化规律与实测结果相吻合。在此基础上,数值分析了多参数变化对火炮内弹道性能的影响。结果表明:身管烧蚀磨损会导致弹丸速度和火炮膛压减小; 增大装药量后,随着身管磨损量增大炮口相对初速减退量减小; 增大火药力后,随着磨损加剧炮口相对初速减退量增大; 全装药条件下,射弹数达到约420发时,炮口初速相比于新炮下降了7.53%,达到身管报废标准,此时身管报废。     

考虑惯性效应的移动弹丸作用下身管振动特性

为研究火炮发射过程中弹丸激励下的身管振动特性,建立了弹丸膛内运动冲击作用下考虑其惯性效应的身管横向振动方程,采用小参数解法,给出了方程级数形式的解析解.针对弹丸有、无质偏2种工况,对不同运动参数下身管的振动特性进行了数值仿真.讨论了不同运动参数对炮口处的振动影响规律,并给出了定量分析结果,探究了弹丸连发激励下的炮口振动...     

紧凑型双匝电磁轨道炮及多发填弹器的研制

该文介绍了由脉冲补偿电机供能的连发电磁轨道炮,该连发炮由自动填弹控制电源控制的步进电动机驱动“WJ蜗杆凸轮步进机构”,以高定位精度分度驱动转膛式连发机构,将弹丸连续触发,经过渡段进入双匝加强型轨道炮进一步加速后出腔,初速V=250m/s     

基于双激光幕的弹丸初速测量系统研究

弹丸初速的标称值与实际值存在着差异,此误差影响火炮的射击精度,因此有必要对弹丸的实际初速进行测定。基于双激光幕区截原理的弹丸初速测量系统,采用激光测距机和光栅尺进行距离的测量和标定,选用ARM和CPLD对测速过程进行全过程记录采集,通过平均测速法计算得到弹丸初速,对系统的测量误差进行了分析,系统样机经过实弹射击试验得到某口径弹丸的试验数据。对系统的误差分析及实弹射击证明,双激光幕测速系统在弹丸初速测量的精度和可靠性等方面有了显著的提高,可较好地进行初速的校准测量。     

基于NSGA-Ⅱ算法的埋头弹药内弹道性能优化

针对埋头弹药内弹道性能优化问题,将改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)应用于内弹道数学模型,优化装填参数以提高埋头弹内弹道性能。建立一维两相流模型模拟弹丸膛内运动过程,在此基础上采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以弹丸炮口速度和弹道效率为优化目标,在给定最大膛压约束条件下对内弹道性能进行优化。优化结果表明弹道效率基本保持不变的同时炮口速度有所提高。为验证优化结果的适应性及有效性,采用优化后的装填参数在埋头弹火炮上进行了射击实验,结果表明弹丸炮口速度比优化前提高1.056%,在已达到内弹道设计指标前提下使初速进一步提高12.37 m/s。     

一种新型炮口装置的膛口流场数值模拟

为研究一种新型炮口装置对火炮发射时膛口流场的影响,文中运用计算流体力学相关知识,采用包含动网格的膛口流场的二维非定常粘性可压缩N-S方程组进行模拟仿真。分析了在有无该装置的两种情况下,炮口流场的激波系结构形成与发展的过程。结果表明该新型膛口装置对弹丸出炮口后运动状态影响较小,炮口冲击波满足对环境及人员的要求。     

考虑弹丸动态冲击条件下的内弹道性能研究

研究了弹丸动态冲击对火炮初速、最大膛压等内弹道性能的影响。针对某火炮弹炮配合后弹丸存在较长自由行程的特点,考虑弹丸挤进时的动态冲击效应,建立了挤进阻力计算模型,应用两相流内弹道理论计算了其内弹道性能。进行了该火炮的内弹道性能试验,计算结果与试验值吻合较好。研究表明弹丸动态冲击条件下,最大膛压下降,初速降低。     

某型舰炮增加射程可行性分析

火炮射程是舰炮武器系统的重要战术性能指标,提高火炮射程可以有效提高舰炮的作战性能。在对某舰炮武器系统结构不做大的改动条件下,通过对比、分析与计算提出了通过提高弹丸初速来增加火炮射程的技术途径。分析了提高弹丸初速对火炮结构的影响,并提出了相应的解决方案。通过分析弹丸初速提高后对炮口动能和反后坐装置的影响,对弹丸初速提高后火炮结构的适应性进行了分析。分析结果可为该型舰炮的改造和设计研究提供参考。     

基于烧蚀磨损理论的某新型高炮内弹道性能预测

以某新型高炮为研究对象,基于火炮烧蚀磨损理论展开内弹道性能预测研究。对现有计算方法进行局部改进,分析火药气体作用下的弹丸膛内运动过程与弹丸受力。建立了身管烧蚀磨损后的内弹道仿真模型。对计算结果进行拟合,分别得到了径向磨损量与炮口相对初速下降量、最大膛压下降量之间的函数关系。     

炮口初速预测方法综述

为提高火炮的射击精度,对炮口初速预测方法进行研讨。根据火炮膛压的复杂特性,结合理论推导,提 出影响火炮初速的主要因素及条件,通过相关资料,将现有的炮口初速预测分为经验公式法、解析函数法、物理对 照法和数值分析法,分别对其进行描述与分析,总结出火炮在不同使用条件及发射弹序下的初速变化规律,并对各 类方法的适用范围以及技术发展趋势进行阐述。研究结果表明,利用规律来提高预测精度将成为重要发展发向之一。