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。     

恢复系数对弹丸膛内运动参数的影响

弹丸膛内运动过程中,将其前定心部和膛壁碰撞的恢复系数看成定值,不能真实反映弹丸运动过程。实际上,恢复系数是随前定心部撞击膛壁的速度而变化的。通过对弹炮模型简化成的单球碰撞系统进行有限元仿真,得到恢复系数随前定心部径向速度变化的函数关系。将上述关系应用于弹丸膛内运动的数学模型,计算结果与测量结果基本一致,因此考虑恢复系数的变化具有一定的合理性。     

材料热物特性对热身管中弹丸运动状况的影响研究

为了进一步了解热枪散布异常机理,在基于身管温度场研究的基础上,建立了考虑材料热物特性的热枪弹丸膛内运动分析有限元模型。以热分析的身管温度场数据作为边界条件,通过显式动力学分析,获得了材料热物特性影响下的弹丸膛内运动状态。对比实验数据,验证了该弹/枪耦合模型的正确性。研究表明:随着身管温度升高,身管热膨胀特性在膛口位置增加了弹丸质心位移及膛内摆角,但减小了弹丸质心侧向速度;身管热弹性在膛口位置增加了弹丸摆角,降低了弹丸质心速度;被甲热塑性增加了膛口弹丸质心侧向位移、膛内综合摆角,降低了弹丸质心侧向速度。研究结果将为进一步研究热散机理,提高射击精度提供一定的帮助。     

基于锥膛炮的弹丸弹裙膛内阻力研究

针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,分析了锥膛炮直膛段弹丸后弹裙与膛壁之间摩擦阻力的变化过程和锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压阻力变化过程;建立了弹丸弹裙膛内阻力数学模型;根据所建模型进行了编程计算,得出了弹裙膛内阻力-位移变化曲线、膛压-位移曲线和速度-位移曲线,计算结果与实验结果一致。研究结果可为锥膛炮内弹道设计和弹丸结构优化提供参考。     

半约束期弹丸膛内运动姿态测试方法

摘要：针对目前国内外膛内弹丸姿态研究现状,对半约束期弹丸姿态变化的实时测试理论和方法进行研究。介 绍当前国内外火炮弹丸膛内运动姿态的测量方法,包括高速摄影法、激光光学杠杆法和磁传感器法等,比较各种方 法的优缺点,并总结研究新的火炮弹丸膛内运动姿态测量方法对于火炮设计和提高火炮射击精度的重要意义。该研 究可为提高火炮射击精度、支撑发射动力学的实验研究提供参考。     

基于PSD的弹丸膛内运动姿态测量系统研究

阐述了利用光电位置敏感传感器、半导体激光器、高速数据采集卡及计算机系统设计开发弹丸膛内运动姿态测量系统的体系结构和工作原理。研究了基于PSD的能直接在野外靶场试验使用的弹丸膛内运动姿态测量系统技术方案,研制了测量系统样机,并进行了系统的射击试验验证,给出了某火炮的靶场试验处理结果。试验结果表明,该系统具有测量精度高、测量处理速度快、自动化程度高、安装调试简单等优点。     

弹丸在膛内的一般运动微分方程

本文建立了非对称弹丸在考虑火炮运动的膛内的一般运动微分方程组;推导了非对称弹丸在膛内所受的力和力矩的具体表达式;该方程组可用于对弹丸的任何膛内运动状态(定心部不与膛壁接触、与膛壁碰撞、贴膛)的运动进行求解,进而可计算弹丸的起始扰动.最后给出了解除弹丸质心的移动与绕心转动微分方程的耦合的弹丸运动微分方程。     

弹丸结构参数对膛内运动的影响分析

基于弹性碰撞的恢复系数,提出一种重点考虑弹丸设计参数的弹丸膛内运动模型,分析了弹丸的主要结构参数对膛内运动的影响。模型中没有采用把恢复系数看作常数的近似方法,而是对弹炮系统的简化模型进行有限元仿真,得到恢复系数随前定心部径向速度变化的函数关系。以155 mm榴弹的特征参数为计算量,对影响弹丸膛内运动的各因素进行了实例计算和分析。结果表明:弹丸结构参数的变化与膛内运动特性之间存在一般规律性,对选用合理的弹丸结构来保证膛内运动的正确性有一定的应用价值。     

膛内弹丸运动时电磁特性研究

通过在弹丸内不同方向装载线圈,测量弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信息,从而分析内弹道中弹丸的电磁特性与运动特性。测试系统利用了与外界无连线的存储测试方法,得到了弹丸在膛内高速运动过程中的电磁信号。该测试信号可反映弹丸的加速,出炮口运动等信息。经过特征提取用于引信的设计中,可作为引信发射环境识别的有效手段。     

弹丸外弹道运动学分析及模拟试验

通过对旋转弹丸外弹道角运动轨迹和攻角方程的理论分析,研究了以二圆运动模式为基础的弹丸运动矢量表示方法,进而将其分解为进动、章动和自转3个分运动。以二圆运动机械结构设计为依据,分别采用不同的机械结构实现了弹丸角运动的3个分运动,将3个分运动的机械结构合成后,完成了弹丸角运动模拟试验台的研制。最后利用动力学仿真软件Adams验证了弹丸外弹道角运动轨迹的正确性。     

基于太阳方位角原理的炮弹飞行姿态遥测

本文根据常规兵器外弹道弹丸飞行姿态测试这一应用需求，采用数字测量技术及弹载预处理技术，对太阳方位角遥测系统进行了研究。文中给出了太阳方位角测量原理及太阳方位角传感器数学模型，提出并实现了数字太阳方位角遥测系统。该系统实际用于1．8万g炮射环境的靶场测试，首次在我国获得了高g弹丸在外飞行弹道上的太阳方位角数据，并由此获得了弹丸的章动、进动和转动等信息，可用于旋转稳定弹的飞行姿态测量。     

大口径火炮弹丸膛内运动姿态测试系统设计

针对大口径火炮射击试验的特点,在分析研究文献「１」所述测试系统的基础上,提出了一种适用于大口径火炮弹丸膛内运动姿态的测试方法,并设计出相应的测试系统,经某大口径火炮系统试验测试证明,该系统工作可靠,测试结果合理,解决了大口径火炮膛内运动状态和炮口起始扰动量的测试问题。     

炮弹模拟发射过程的动力学建模与试验

针对炮弹发射过程,设计了一种能够模拟膛内最高压力及炮口压力的发射装置,描述了此装置的结构及其工作原理,建立了工作过程的数学模型,给出了试验与计算机数值计算结果的对比分析.结果表明此装置可以较好地模拟火炮膛内及炮口压力,只需更换不同的连接体,就可用于各种口径弹丸零部件的测试,为大口径炮弹弹底零部件强度、工作可靠性等性能的考核提供了一种有效方法.     

地磁传感器测量弹体滚转姿态方法研究

地磁传感器抗过载能力强且成本低,在制导炮弹中得到广泛应用,它的主要功能是测量弹体姿态;介绍了一种双轴地磁传感器测量弹体滚转姿态的方法,该双轴传感器固联在弹体横截面上;该测量方法利用地磁传感器随弹体滚转时感应磁场变化产生的正弦输出解算弹体滚转角速率及滚转方向,利用经纬度信息及弹体俯仰偏航信息,根据地磁场模型计算地磁场矢量在弹体横截面上的投影分量,然后由投影分量解算出滚转姿态角的基准角,最后根据双轴地磁传感器输出和基准角判定弹体姿态角;通过试验验证了该滚转姿态测量方法的可行性,并进行了误差分析,误差在可接受范围内,可满足简易制导炮弹需求。     

弹丸初速膛口激光实时测量系统研究

了利用激光与光纤技术的弹丸初速膛口实时测量系统；创造性地设计了安装于炮口的光强度调制器；研究了能克服火药气体的光学污染和炮口各元件耐高温、高太及抗强冲击等关键技术问题，得到了有价值的实验数据，为系统的工程化打下了良好的基础。     

基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法

大口径火炮弹丸装填不到位及卡膛姿态的一致性分别会对火炮内膛磨损及射击精度产生较大影响。针对某型火炮弹丸卡膛状态参数测量现状,提出一种适用于射击现场的基于位移传感器阵列的卡膛几何参数测量方法。介绍了卡膛几何参数测量原理及组成,分别建立了药室轴线测量模型、弹丸轴线测量模型及弹丸尾端面等测量模型,并对各测量模块的性能进行了分析与验证;在此基础上,利用该测量装置对射击现场弹丸卡膛状态下的几何参数进行实际测量,通过分析实验结果验证了该测试系统测量的稳定性与准确性。     

基于B点磁探针膛内电枢电弧长度与速度分布测量的计算机控制系统的研究

基于B点磁探针的测量原理，建立了电磁轨道炮膛内三维等离子体电枢电弧长度和电弧运动速度测量的数学模型，通过对该模型的分析给出了用于测量膛内电枢电弧长度和运动速度分布的相应推论。开发了用于测量膛内等离子体电枢电弧长度和速度的多通道计算机控制诊断系统，并进行了相应的试验研究。     

弹丸飞行姿态的计算机采集与处理

根据纸靶弹孔图像判读处理弹丸飞行状态参数的测量原理,提出采用计算机图像采集与处理技术,实现纸靶弹孔图像判读和数据处理的方法。实践证明,该方法可以直接采集存储在纸靶上的弹孔图像,操作简单方便,自动化程序较高,受人为主观因素影响较小,结果重复率高,是一种多快好省的方法。     

旋转装液弹丸进动时腔内液体作用力矩的数值解

求解了调整旋转装淮弹丸进动时腔内液体对弹体作用力矩的数值解。建立了非惯性坐标下液体运动三维形式的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，应用有限差分方法，求得不同粘性液体在不同的攻角和转速下有空内液体流场和作用于弹体的力矩。本文的处理方法和计算程序对装液弹飞行稳定性分析有重要作用。     

修正弹道的飞行稳定性研究

弹道修正弹是减小弹道散布的一个新弹种，文中讨论了在不同修正力作用下，对弹丸绕心动力攻角方程中诸非齐次项对应特解的影响情况，推导了这些影响的关系式，分析了影响程度与可能出现的状况，对今后深入开展有关该弹种的研究工作，有一定参考意义。