引信惯性发火机构离心弹道保险技术

针对旋转弹引信外弹道环境力逐渐衰减的基本特征,对引信惯性发火机构传统的弹道保险技术在保险能力、惯性灵敏度、弹道环境力等进行了比对,提出利用离心环境实现引信惯性发火机构弹道保险功能的结构形式,并进行了简要分析与对比。离心弹道保险的能力随外弹道延伸逐渐减弱,与外弹道上的环境力变化规律相近,外弹道全程的保险能力与弹道环境力同步降低,具有近距离安全性好、远距离灵敏度高的技术特征。离心弹道保险技术可以有效抑制弹丸扰动引起惯性体在外弹道上的活动度,提高旋转弹引信的弹道安全性;触及目标时弹体转速骤降,对引信的惯性发火灵敏度有利。     

一种榴弹发射器引信弹道炸外弹道原因分析

针对一种榴弹发射器引信生产验收试验在落点上空发生弹道炸的问题,在通过故障分析和质量排查基本上排除引信自身质量问题可能的前提下,提出了从外弹道特性角度分析弹道炸各影响因素的研究方法。该方法是利用FLUENT仿真得到弹丸阻力系数、极阻尼力矩系数,在此基础上解算外弹道,得到了各种影响因素条件下的弹丸外弹道诸元,包括弹丸射程和转速。研究结果表明,弹丸初速漂移是影响弹丸转速衰减规律变化进而引起引信弹道炸的主要因素,而其他因素如头部风帽变形、引信扳手孔大小、弹带尺寸误差、头部端面圆角变化的影响都可以排除;引信自毁临界转速接近落点转速会有利于发火,但如若控制不当,将导致引信在接近落点空中发生弹道炸。     

155mm固定翼双旋弹二维弹道修正引信的翼面转速特性及修正能力研究

二维弹道修正引信实现弹道修正的前提是对头部翼面部分转速进行控制。基于155 mm 固定翼双旋弹二维弹道修正引信平台,分别对双旋环境下弹体和翼面的转速特性进行了分析。建立翼面作用下双旋弹丸运动模型,采用计算流体力学软件对二维弹道修正引信进行数值模拟,计算得到了翼面各项气动力参数;通过对二维弹道修正滚转通道动力学方程展开分析,以弹丸和头部翼面部分转动惯量为基础,综合分析了翼面转动惯量、摩擦力矩、翼面滚转阻尼力矩和翼面导转力矩对全弹道转速、落点、横向偏差、攻角的影响;在转速控制基础上对155 mm 固定翼二维弹道修正引信修正能力进行了评估。研究结果表明：二维弹道修正引信导转翼面角度取5.0°~5.5°、修正翼面角度取8°~9°时可以满足控制所需的平衡转速和修正能力要求;双旋转速仿真结果可以反映弹道修正引信、精确制导组件等双旋弹丸的转速特性,为此类双旋弹丸翼面部分设计提供了理论依据。     

离心板式自炸机构的结构性能分析

离心板式自炸机构也是借助弹丸在弹道飞行中,其转速逐渐衰减的规律来控制引信自炸时间和炸高的。它的结构较离心钢珠式自炸机构复杂些,但是其作用更可靠,自炸时间散布较小。本文由机构中的各个零件在弹道上受力分析,推导得机构的基本设计计算公式;并结合改进设计某引信,较详细分析了各个结构参量对自炸时间散布的影响;相应的为减少时间散布和可靠作用,提出了结构设计需要考虑的问题等。     

弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算方法

应用刚体运动理论建立了弹丸斜侵彻混凝类坚实介质的分析计算模型 ,推导了弹丸运动过程中作用在弹丸上的力和力矩表达式 .并应用 MFC类库语言设计编制了基于 WINDOWS3.2的弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算软件 ,通过对弹丸斜侵彻过程中的动力学特性分析 ,它给出了弹丸斜侵彻的弹道曲线、质心速度时间历程曲线、质心轴向过载时间历程曲线、质心横向过载时间历程曲线、攻角时间历程曲线和倾角时间历程曲线 ,这为弹药战斗部设计及引信设计提供了重要依据     

旋转弹丸采样信号的DSP实时滤波原理

旋转弹丸外弹道离心加速度采样信号包含有高频弹丸转速信息和空气阻力加速度低频分量，为了提取弹丸转速-时间序列值，需要实时滤除低频阻力加速度分量，设计了在DSP中实时实现的数字滤波器。结果表明：16阶线性相位型结构的FIR滤波器能在TMS320VC33系统上实现实时滤波，滤波时间为34．83μs，且能同时满足精度和速度的要求，并成功用于某旋转弹丸弹道修正引信的数字滤波器设计中。     

弹丸正侵彻有限厚混凝土靶过程引信前冲过载经验公式

为了给侵彻爆破弹引信自调延期机构设计提供参考,解决目前设计过程缺少经验公式计算的现状,提出了弹丸正侵彻有限厚混凝土靶过程最大前冲过载经验公式。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件数值模拟了125mm口径侵彻爆破弹正侵彻有限厚C35混凝土靶过程,分析了弹底引信前冲加速度变化规律,借鉴弹丸冲塞侵彻钢靶的分析方法,根据不同侵彻工况下的仿真数据,拟合得到了弹丸正侵彻有限厚C35混凝土靶过程最大前冲过载经验公式,分析表明该经验公式初步可行。     

引信离心自毁机构自毁角速度计算公式改进

在弹丸作一般六自由度刚体运动的弹道环境下，对钢球式引信自毁机构中钢球的运动和受力状况进行了分析，推导了改进的引信自毁角速度的计算公式，可用于分析各种弹道因素对引信自毁角速度的影响，并对弹丸质量偏心、动不平衡和扰动运动对引信自毁时间的影响进行了仿真计算。     

弹丸外弹道及引信活击体爬行力数值仿真

针对惯性触发引信设计过程中引信零件爬行力计算问题,分析了引信及弹丸在外弹道飞行时的受力情况,运用计算流体力学软件（FLUENT）对弹丸空气动力进行了仿真分析,得到了弹丸在外弹道飞行的阻力和翻转力矩。再由虚拟样机软件（ADAMS）对弹丸整个飞行过程进行模拟计算,得到弹丸在整个外弹道的稳定性情况、飞行轨迹和引信活击体受到的爬行力。所得结果和分析对弹丸外弹道分析及引信惯性触发机构的设计和研究具有一定参考意义。     

存在动不平衡的旋转弹丸外弹道绕质心运动过程中引信惯性力分析

为了给引信安全性和可靠性设计提供准确的外弹道力学环境,应用刚体动力学理论,建立了存在动不平衡角且引信轴线与弹丸旋转轴线不平行的旋转弹丸在外弹道上绕质心运动时引信所受惯性力数学模型,得到了引信零部件因弹丸绕质心运动产生的惯性加速度在轴向、径向和切向分量的计算公式。应用ADAMS软件仿真验证了理论分析的可信性。由受力分析可知,当引信轴向运动零部件质心、弹丸质心与各轴线在同一平面内,且引信轴向运动零部件质心与弹丸惯性主轴的距离最大时,引信轴向惯性力和径向惯性力均比传统计算结果大幅度增加（算例155 mm口径火炮达到数倍）。通过仿真引信轴向运动零部件的运动过程可知,在周期性波动且波动幅度较大的各向惯性力作用下,即使径向惯性力与切向惯性力远远大于轴向惯性力,也不能阻止引信轴向运动零部件在轴向惯性力作用下向前运动。     

基于仿真的某中口径舰炮弹丸入水前冲过载

为了为某舰炮弹丸弹底触发引信惯性前冲发火机构对海射击时的动态特性设计和评估提供参考,借助ANSYS/LS-DYNA软件,采用任意拉格朗日-欧拉方法,仿真了该弹丸不同落速、不同落角的入水过程,得到不同落速、落角和是否自转等条件下的弹丸入水前冲过载.落速或落角越大,前冲过载越大、过载峰值宽度越小;小落角入水过程中弹丸姿态不稳定,易发生跳弹,使前冲过载减小,甚至消失,并产生较大径向过载;自转对该弹丸入水前冲过载影响较小,可忽略;落速250 m/s、落角5°时的过载是引信惯性发火机构发火准确性设计要考虑的可信极限弹道环境,前冲过载峰值约为287 g,持续时间约为1 ms.     

炮弹轴向加速度测量方法

炮弹轴向加速度是一维弹道修正引信进行射程修正的重要参数,为了消除传感器安装在远离炮弹质心的引信中而引起的离心加速度,采用艰加速度传感器纵向排列的方法检测炮弹质心轴向加速度,利用弹道方程生成随机弹道作为实际弹道进行了仿真分析,设计了测量装置,在弹丸飞出炮口的时刻,弹载加速度传感器开始采集上升阶段的弹丸轴向加速度,进而利用数值积分法计算出射程偏差量,将算法仿真得到的射程偏差量与理论值进行比较,证明该方法能够满足工程实现要求。     

引信离心球自毁斜面角度设计理论分析

为了正确设计引信离心球自毁机构自毁斜面角度,从而拓展离心球自毁机构适用的弹道环境范围并提高其自毁作用可靠性,通过分析离心球自毁机构自毁运动,得出了确保离心球自毁机构自毁戳击运动不自锁的自毁斜面角度条件式。离心球自毁机构自毁斜面“锥面角大于摩擦角”的传统设计原则并不准确,准确的设计原则是锥面角应大于离心球与自毁斜面间摩擦角的2倍,或大于离心球与自毁斜面间摩擦角及离心球与离心球孔壁间摩擦角之和。     

基于泰勒公式的弹道修正力分段计算方法

由于高速旋转弹弹道方程本身的复杂性,加上修正力的大小、方向和作用点将影响弹丸的旋转运动特性,修正时可能出现弹丸绕质心剧烈运动,使得通过解算弹道确定修正力比较困难.为此提出基于泰勒公式的弹道修正引信实际弹道快速计算模型,输入量未弹载测量系统实时测量弹丸在弹道坐标系中的三个分速度及转速,同时为确保修正力计算的准确性,提出将弹道降弧段分段,分别计算各段所需的修正力.通过分段计算鸭舵机构修正力及其误差分析说明本方法可行,并且计算公式均为解析式,不需迭代计算微分方程,计算速度高.     

加榴炮机械触发引信作用时间指标与作战效能研究

以某火炮对中等密度土壤目标为例，研究了机械触发引信装定成瞬发、短延期和长延期条件下对目标的侵彻深度，对弹丸杀伤效能的影响。研究结果表明：瞬发作用时（300μs），弹丸侵入目标的深度小于弹丸的头弧部长度，对弹丸的杀伤效果影响可忽略不计；短延期作用时（5-10ms），弹丸能够到达最有利起爆深度；具有侵彻体的引信对钢筋混凝土的实弹射击试验结果表明，自调延期机构能够自动识别目标的性质和厚度，对目标有更好的毁伤效能，完全可以取代固定长延期作用方式。     

中大口径火炮弹丸外弹道空气动力作用下引信旋松可能性

为了研究中大口径火炮弹丸在外弹道飞行时弹道炸由引信旋松引起的可能性问题,应用FLUENT软件仿真与理论分析,得到了76 mm口径舰炮弹丸在外弹道上飞行时在空气动力作用下引信所受的各种力和力矩系数,由此进一步得到了引信旋松判据所需力矩。对比这些力矩表明,在不考虑微观振动效应的前提下,76 mm口径舰炮弹丸在外弹道飞行阶段不会使引信相对于弹体发生相对转动。     

弹箭侵彻器对土壤和岩石的侵彻机理研究及弹道计算

借助空腔膨胀理论研究和分析了弹丸及火箭侵彻器对岩石和土壤的侵彻作用机理，从而建立了相应的弹道计算模型，并通过算例验证了该模型的正确性。     

二维弹道修正引信制动控制建模与仿真

为解决二维弹道修正引信滚转姿态实时控制问题,提出了固定舵制动模型。根据弹道修正原理及固定舵控制规律,建立了制动控制数学模型。构建了基于双轴仿真测试转台的半实物仿真系统,对不同弹道环境下制动控制性能进行了半实物仿真。结果表明干扰力矩在0～0.5 N · m变化范围,该方法能够有效跟踪滚转角控制指令实现实时跟踪。当弹丸转速在100～167 r／s范围时,该模型制动时间和精度满足控制系统总体要求。     

提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构

针对破甲弹战斗部在大着角打击装甲目标过程中,射流斜侵彻装甲板破甲威力较低的问题,提出了提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构。该引信帽褶台结构通过在原有引信帽锥形结构上增加褶台,使得装配该引信帽的破甲弹在大着角碰靶板时褶台先接触靶板,弹丸在其作用下产生一定旋转,使弹丸侵彻靶板着角适当减小,从而使射流需要穿透靶板行程减少,提高破甲威力。仿真验证表明,在弹丸碰击靶板过程中,褶台结构引信帽能够使弹丸在碰击靶板过程中弹丸侵彻靶板角度由68°减少为65.7°,射流穿透主装甲板的行程减少约52 mm,减少约8%。装配褶台结构引信帽的战斗部动破甲平均后效层数由原来的2.6层增加到3.7层,提高了破甲威力,验证了设计的有效性。     

爆炸成型模拟弹丸对水介质侵彻的数值仿真

应用大型有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA,对爆炸成型模拟钢弹丸侵彻水介质进行了数值仿真计算,分析了形状和人水速度对弹丸侵彻性能的影响。给出了弹丸水中运动速度衰减规律,为下一步设计能形成较好水下弹道特性和侵彻效果的鱼雷战斗部装药结构提供参考。