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。     

基于双旋运动弹道修正弹系统建模

针对配装弹道修正组件的炮弹,其外弹道飞行过程中受力特性和运动状态相较于传统炮弹发生了较大改变,为准确描述修正弹的运动规律,提出了基于双旋运动的弹道修正弹系统建模方法。该方法通过分析修正组件与弹体之间的运动特点,建立运动约束关系,选择适宜的坐标系,利用多刚体理论建立起完整的适用于多种型号的修正弹弹道模型。仿真和飞行试验结果表明,所建立的数学模型可对弹丸的运动状态进行准确的描述,仿真结果与实际弹丸落点偏差小于弹丸射程的5‰,符合精度要求。     

一维弹道修正引信阻尼弹道系数的优化与仿真

首先分析了影响一维弹道修正引信阻尼弹道系数选取的主要因素，提出了弹道解算时间和最大射程修正量的确定是计算最佳阻尼弹道系数的前提。最大射程修正量与射程扩展量相关联，在充分考虑射击诸元散布、修正前距离散布和修正后距离散布的基础上，提出了确定射程扩展量和最大射程修正量的基本公式，基于最佳阻尼弹道5纱数确定方法，给出了阻尼弹道第数仿真程序流程图，并列出了对某型号炮弹道进行仿真的计算结果。     

一维弹道修正引信DCM启动时间快速计算方法研究

根据一维射程修正技术与迫弹特性，分析了弹丸在配备阻尼修正机构前后的阻力系数变化规律，提出一种一维弹道修正引信DCM启动时间快速计算方法，即利用射程修正量与阻尼片作用时间的关系，粗略估算出阻尼片的张开时间，然后重新计算弹道，根据计算出的目标射程与预测弹道落点射程的差值的正负来精确算出阻尼片的张开时间。仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。     

引信外弹道加速度测量方法

为了实现弹丸外弹道切向加速度的有效测量,使加速度测量更具理论基础,在实际应用时更具参考价值,提出利用MEMS加速度传感器测量轴向加速度以代替切向加速度的测量方法。利用六维刚体外弹道模型分析了弹丸运动过程中攻角随着弧长和射角的变化规律,并以此为基础计算利用两种加速度进行弹道弧长解算的误差,仿真试验发现,攻角变化很小,两种加速度变化规律差异很小,利用两种加速度计算出的弧长误差也很小,在有限距离内可以利用轴向加速度进行弧长解算。利用MEMS加速度传感器进行测量系统设计,并进行实弹射击试验,试验结果表明该方法能准确获得弹丸外弹道的加速度,加速度变化规律和范围在误差允许的范围内与仿真试验结果基本一致,在弹丸外弹道性能分析、惯导系统设计以及精确制导弹药研制方面具有广阔的应用前景。     

非旋转弹外弹道绕质心运动引信受力分析

为给引信安全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非旋转弹外弹道上绕质心运动数学模型,得出了引信零部件因弹丸外弹道绕质心运动产生的惯性力轴向分量和径向分量计算公式,进一步简化后给出了工程实用计算公式。分析结果表明,引信零部件因弹丸外弹道上绕质心运动而产生的惯性力径向分量最大值与轴向分量最大值的比值是最大章动角,并且其中一个取极值时另一个接近于0,因此,在分析引信零部件因弹丸绕质心运动惯性力极限值作用而运动时,可以不考虑该惯性力产生的摩擦力影响。     

双加速度计弹丸运动速度检测技术研究

针对射程修正引信的实际需求，提出一种基于双量程加速度计积分的弹丸运动速度检测方法，给出一种可行的硬件实现方案，通过相应的仿真运算和实际靶场测试，证明该速度检测方法原理可行，为射程修正引信弹道敏感装置的研制提供了一种方案。     

双加速度计滤波法测量弹丸轴向加速度

弹丸的射程预测通常需要采用加速度计测量其轴向加速度,为了消除加速度计安装位置、安装误差以及弹丸姿态运动对弹丸轴向加速度测量精度的影响,文中基于刚体弹道模型对双加速度计滤波法测量精度进行了仿真分析.仿真结果表明:双加速度计滤波法测量误差为0.6 m/s2(1σ),该方法可以有效地提高测量精度.     

确定射程弹道修正弹阻力器展开时刻的算法研究

用增阻系数的概念,建立了增阻式射程弹道修正弹的质心运动方程组。对弹丸的纵向速度和纵向加速度进行了理论分析和数值仿真试验,得出了在弹道末段弹丸的纵向加速度保持不变的结论。并据此分析了阻力器作用时间与作用距离及修正距离的关系,指出了阻力器作用距离和修正距离均与阻力器作用时间呈二次关系,并用计算机仿真验证了这一结果。根据这个结论,用时间修正系数的概念推导了阻力器展开时刻的近似计算公式。为了进一步提高修正精度,提出了采用比例加速收敛的算法,在较少的弹道重复计算次数内达到预定的落点精度。仿真结果表明了这一算法昀正确性与可行性。     

基于双轴加速度传感器的外弹道转速实时测量方法

旋转弹外弹道自转角速度的实时测量是弹道修正引信弹道解算器设计的重要环节之一。弹丸转速基本检测方法是利用转速传感器,通过外测或遥测进行,尚无法对每发弹进行实时测量。提出了一种测量旋转弹外弹道自转角速度的方法。即利用双轴加速度传感器提取弹丸外弹道横向加速度采样信号的功率谱,结合DSP的数字滤波,对信号做256点FFT处理,得到一组(v-t的离散序列值。试验结果与理论分析相吻合,且能满足弹上解算的实时性要求。     

高转速载体惯性测量组合研究

针对目前陀螺仪量程有限,无法用于高转速载体轴向角速度测量的缺点,提出了3种利用加速度计的杆臂效应来解算轴向角速度的方案,用双轴陀螺仪来测量俯仰和偏航方向角速度的惯性测量组合方案.根据函数随机误差公式,给出了载体质心处线加速度和轴向角速度误差传递公式,有利于惯性系统传感器的选择及系统的组建.仿真表明这3种方案在目前陀螺量程还达不到要求的情况下可以用来测量高转速载体姿态,应优先采用方案二,即惯性系统的惯性测量组件由4个加速度计和1个双轴陀螺组成.     

炮弹飞行运动状态的全局灵敏度分析

出于外弹道测试或导航控制等需要,常在炮弹上安装各种用于飞行状态测量的装置。由于炮弹在发射及飞行中的状态受到各种随机因素的干扰,直接影响弹载测量装置的输出。为了更好地开展试验设计及相关数据处理工作,采用三轴陀螺仪测量炮弹转动角速度、三轴加速度计测量弹丸加速度、磁力计测量炮弹姿态角的方案,以五自由度刚体弹道方程组为基础,采用基于蒙特卡洛打靶的Sobol’全局灵敏度分析方法,就3种传感器的输出对初速跳动、起始扰动等因素的敏感程度开展定量研究。定量分析结果表明,初始偏航角速率和初始俯仰角速率对陀螺仪沿弹体径向的输出、加速度计沿弹体径向的输出和磁力计轴向输出的影响较大,初速对陀螺仪轴向输出和磁力计沿弹体径向的输出的影响较大,阻力系数对加速度计轴向输出的影响较大。     

飞行体姿态惯性测量技术综述

为了研究弹道修正查阅了大量的惯性测量技术相关文献,收获颇丰。为了使读者也对惯性测量有较全面了解,特作综述。读者可从单种惯性器件测量技术及惯性测量组合技术两方面着手研究。从最早的刚体转子陀螺仪发展为光纤陀螺仪,从六加速度计组合发展为目前较为广泛使用的九加速度计组合,无论单陀螺仪组合还是单加速度计组合都无法克服本身所固有的性能缺陷,如测量精度低、成本高、性能差;而不同惯性测量组合技术的提出,正是弥补了这一缺陷,它基于信息融合的技术,利用多种测量器件性能互补的特性,提高了测量精度,降低了成本、改善了性能。     

雷管抗过载能力的安全性试验评价

本文采用Hopkinson杆应力波加载技术，对两种引信用小雷管在高加速度环境下的安全性进行了评价。针对雷管的输入端和输出端两个轴向方向和一个径向方向进行过载试验，在10万个加速度g和16万个加速度g的冲击加载环境下，分别测定雷管的抗结构失稳和抗自身质量惯性的安全性。试验表明：雷管抗轴向冲击的能力高于抗径向冲击的能力，并且雷管结构失稳是导致雷管在冲击环境下不安定的主要原因；雷管抗质量惯性的能力远高于抗结构失稳的能力。     

全加速度计惯性测量的优化设计及仿真分析

基于炮弹的几何结构及运动特点。设计了一种十二加速度计组合的无陀螺惯性测量方案用于测量弹体运动时的角速度和线加速度．计算机仿真分析显示这种测量方案直接解算的是弹体运动角速度，并可以有效地消除重力加速度分量对解算弹体运动角速度及线加速度的影响．这种惯性测量技术使惯性测量系统结构简单化，并有可能降低成本。对提高现有常规武器的性能有重大的意义。     

弹道修正中弹道诸元探测时间间隔的确定

弹道修正技术是减小弹道散布的一种新措施。修正过程中首先要采用某种测试手段在飞行弹道上逐点进行诸元测量。测点过密信息处理量大，测点过疏又引入较大误差。为确定合理的测点密度进行了计算分析，并给出了确定最大测点间隔的界限判据，对今后深入开展应用弹道修正技术有一定参考作用。     

SINS/GPS组合导航中两种惯导误差模型的等价性验证

为减轻空间机动飞行器上计算机的负担,文中提出以一阶惯性环节模型替代惯性测量装置的惯导工具误差模型以降低SINS/GPS组合导航中状态矩阵的维数。采用扩展卡尔曼滤波器进行信息融合,分别用两种不同的模型来评估导航精度。仿真结果表明采用两种不同模型,最终的导航精度相当,用一阶惯性环节模型来替代惯导工具误差模型,可以大大减少计算时间,利于工程实现。     

随机脉位调制和随机二相码调相复合体制雷达引信

本文提出了一种基于随机脉位调制和随机二相码调相复合信号的雷达引信系统,详细地论述了引信波形的数学模型和系统工作原理,给出了引信波形的平均模糊函数,分析了系统的抗干扰性能.研究结果表明,本文提出的雷达引信系统具有良好的测距和测速性能,极低的被截获概率和优良的抗干扰特性.     

弹道修正引信的无陀螺捷联惯性导航方法

首先分析了加速度计组合测量载体线加速度和角速度的原理。进而讨论了针对火箭炮或身管火炮的捷联惯性导航原理。最后给出了无陀螺捷联惯性导航系统的框图。     

利用IMU进行脉冲修正的控制规律分析

文中通过对捷联式微型惯性测量系统的研究,得出由其在火箭弹飞行攻击过程中测量出的加速度和角加速度,并按照由此得出的位置及姿态角,在有控火箭弹已知模型的基础上,通过计算机仿真证明了末端修正的可行性,给出了具有实际意义的结论。