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。     

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。     

某大口径火炮弹丸卡滞的内弹道计算与分析

针对某次膛炸事故,从经典内弹道和一维两相流内弹道两个方面建立了弹丸卡滞的内弹道数学模型,并进行了计算与分析。经典内弹道计算结果认为,在弹丸发生卡滞时刻,大部分发射药已燃烧,膛压曲线处于下降阶段,弹丸卡滞后,膛压虽有一定程度的上升,但膛压上升幅值并不大。一维两相流内弹道计算结果认为:弹丸卡滞时,膛底压力明显处于下降阶段,而弹底压力则在峰值附近,当弹丸突然停止运动后首先引起弹底压力骤升,上升幅值超过50%,压力波从弹尾向膛底传播引起膛底压力上升,压力波到膛底后反射,又向弹底传播,形成膛内压力的剧烈震荡,且压力波整体上呈振荡收敛趋势。     

某大口径火炮发射弹丸启动压力研究

火炮发射时火药燃气压力将弹丸挤入炮膛,适当的挤进阻力能够减小初速或然误差、提高弹道一致性,是复杂的力学与火药燃烧耦合的过程。经典内弹道理论提出了启动压力假设,当火药燃气平均压力高于启动压力时弹丸开始运动,该假设导致启动压力物理含义不清楚、数值难以确定。本文以弹丸挤进过程和经典内弹道假设为基础,建立了弹底压力冲量与弹丸直线运动动量之间的数学关系,提出了弹底压力的冲量、截尾冲量与虚拟弹丸动量的关系。由于弹丸运动方程的积分形式更能反映出启动压力所具有的冲量物理意义,由此提出了一种确定弹丸启动压力的计算方法。以某大口径线膛火炮发射某榴弹为例,建立了弹丸挤进过程仿真模型,使用光滑粒子流体动力学法对某装药条件下弹带挤进过程进行了模拟,得到了挤进阻力和弹丸运动位移、速度等参数,采用本文提出的数值方法计算了等齐膛线和渐速膛线时弹丸启动压力。在以最大挤进阻力为特征点时,不同膛线形式对启动压力的数值有一定的影响,等齐膛线工况时的启动压力较渐速膛线时的启动压力略大。     

基于相位解卷绕的膛内弹丸运动信号处理

国内外常规靶场主要使用微波干涉仪测量膛内弹丸纵向运动多普勒信号,根据膛内弹丸位移与其相位存在的线性关系,精确计算位移参数。针对一般Hilbert变换相位线性化存在的计算复杂度高、运算量大等不足,提出采用数字信号相位解卷绕算法对Hilbert变换得到的相位进行处理,使相位曲线连续化的方法。试验表明,该方法程序实现简洁、易调试、效率高,成功应用于某型号火炮实弹射击内弹道运动参数测量中。     

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。     

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度,在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上,保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变,通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算,建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程,从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法,导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算,仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%,能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求;仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法,证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的,可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。     

基于希尔伯特变换的干涉仪信号处理

微波干涉仪是测量常规武器内弹道参数的重要设备,传统的雷达信号处理方法主要使用短时傅里叶变换,不能兼顾时间和频率分辨率。因此,提出一种基于希尔伯特变换的算法,该算法能够获得更高的时间分辨率和测量精度。该算法利用希尔伯特变换获得精确的相位信息,并利用相位与弹丸行程存在的线性关系,计算出弹丸的行程。通过对小口径火箭弹的微波干涉仪实测数据的分析,结果证明基于希尔波特变换的干涉仪信号处理方法与基于短时傅里叶变换的处理方法相比,具有更高的时域分辨率。     

大口径火炮膛线结构对滑动弹带弹丸膛内运动影响的数值分析

以大口径身管火炮发射减旋滑动弹带制导弹药时弹丸-身管耦合系统为研究对象,基于弹塑性有限元理论,建立某大口径火炮线膛身管与制导炮弹耦合动力学有限元模型。数值计算了渐速膛线、等齐膛线、混合膛线（渐速膛线+等齐膛线）3种不同膛线形式和深、浅两种膛线深度条件下,制导炮弹在挤进阶段和膛内运动过程中的弹炮应力、挤进阻力以及弹炮动力学响应,获得了大口径火炮膛线结构对滑动弹带制导弹丸膛内运动的影响关系,为弹炮一体化设计提供了理论参考。     

大口径火炮压力波分析

本文应用膛内反应两相流动的数学物理模型,采用在药室中设置有质量、动量、能量交换的中心点火管,发射装药,弹与膛壁间隙区等多排平行一维网格的摸拟方法,分析了药包装药结构下的大口径火炮膛内压力波的形成过程,讨论了影响压力波形成与发展的各种因素。     

小口径火炮身管超声检测技术研究

针对小口径火炮身管的特征。提出利用横波、纵波和变型横波相结合的方法．较好地实现了对小口径火炮身管的在线自动无损检测。     

水弹射击条件下火炮复进机的工作特性分析

为研究水弹射击条件下火炮复进机的实际工作特性,采用分段处理气体多变指数的方法,将火炮后坐瞬变过程分为2个压缩子过程和2个膨胀子过程;运用热力学理论分析了实弹和水弹射击条件下各子过程中气体的实际特性与火炮内弹道特性之间的内在关系;利用压力传感器反复测试了2种射击条件下复进机内气体的状态变化.理论分析与实验结果均表明,水弹射击过程中,其内弹道特性通过影响复进机气体系统的内摩擦作用与传热过程,会间接对气体多变指数及复进机工作特性产生影响,使火炮复进速度低于实弹射击.     

发射药膛内两种燃速测试方法的比较

为了研究发射药在火炮膛内的燃烧规律,以经典内弹道理论为基础,从理论上分析了常规测试和微波测试的可行性,并建立了相关的计算处理方法.常规测试方法和微波测试方法分别采用P-t曲线、炮口初速和v-t曲线作为基础数据,经相关计算得到发射药膛内燃速.试验结果表明,理论计算P-t曲线和试验P-t曲线能够较好地吻合,在80-250 ...     

考虑火炮身管后坐的内弹道两相流数值仿真方法

为准确计算火炮内弹道两相流动力学各参量以及膛内弹丸的运动规律,提出一种内弹道两相流动力学与 火炮发射动力学耦合计算的仿真方法。对经典内弹道、不考虑后坐运动的内弹道两相流以及耦合计算得到的内弹道 参量变化规律进行分析,耦合计算得到的膛压及初速与实验值吻合良好。分析基于经典内弹道理论和耦合算法得到 的弹丸运动规律,耦合算法能够得到反映膛内弹丸实际运动变化规律的结果,表明该方法可为内弹道和发射动力学 准确计算提供参考。     

无控火箭最优自转运动初探

本文对低速旋转火箭的转速特性进行了初步分析,在此基础上得出了提高初始转速有利于减少散布的结论.     

机载火炮对地攻击训练自动报靶方法

针对机载火炮对地攻击训练时弹着点探测难度大的问题,在介绍几种自动报靶方法并分析其应用于机载火炮对地攻击训练的不足和局限性的基础上,提出了基于高重频脉冲激光测距原理的自动报靶方法,该方法探测范围大、探测精度高、环境适应性强,可满足机载火炮对地攻击训练不同条件下弹着点的探测。     

火炮发射恶劣环境下存储测试仪的可靠性设计

存储测试仪是火炮发射过程中动态参数测试的首选装置,在使用中往往面临恶劣的测试环境,其可靠性是影响测试结果的关键因素之一。通过分析恶劣环境因子对存储测试仪输出的影响,分别从电路模块、电池和防护壳体几个主要部件进行失效模式分析,并针对性地提出了提高其可靠性的有效方法,详细说明了真空灌封的工艺流程,对存储测试仪的可靠性设计有一定的价值。     

长药室装药中多点点火技术试验研究

为解决大口径火炮长药室装药轴向点传火问题,针对药室长度超过3 m的长药室装药,设计了多点点火系统,进行了多点点火研究.运用高速摄像研究了点火头的发火一致性,结果表明,C型点火头4 ms内全部点燃,发火一致性高于A型和B型;测量了不同长度的多点点火管的压力-时间曲线,结果表明,两节和四节模拟装置试验p-t曲线基本重叠,时...     

炮兵区分辅助决策模型研究

根据炮兵区分的原则与方法,首先通过标准化换算建立炮兵区分数量的计算模型,确定合成军及炮兵的区分顺序,然后建立求近似解的启发式搜索模型,最后应用综合评判法建立炮兵区分方案的评估优选模型,实现炮兵兵力的自动区分,为炮兵区分辅助决策软件的研制奠定基础。