采用针孔照相法测量炮弹飞行姿态

测量炮弹的飞行姿态,特别是距炮口200米内的飞行姿态,是外弹道实验最重要的内容之一,因为飞行姿态与飞行稳定性及射击密集度的研究密切相关。当前,测量飞行姿态的方法有攻角纸靶、弹道靶道及高速摄影等。攻角纸靶简单、经济,但它对弹丸的运动有干扰,精度较低;弹道靶道能得到精确的飞行姿态数据,但必须建立一系列火花闪光照相站,耗费巨大;弹道同步照相及高速分幅照相也可测量姿态,但因精度较低,化费大,实际上没有得到广泛应用。 用在弹头上安装针孔照相机的方法,并借助一个频闪平行光源,能够直接记录攻角——时间变化曲线。此法比较简单、经济、精确,其缺点是需要回收射击的炮弹。     

二次序列闪光高速照相系统研究

首次提出二次序列闪光高速照相系统结构。利用二次序列闪光激光光源在CCD相机曝光时间内两次发出超短激光脉冲,实现在一幅图像中捕获两个不同位置处高速运动目标图像。此系统可实现在一个照相站内两次成像,相当于实现两个照相站的功能,在现代弹道测量中有广泛的应用前景。     

闪光Ⅰ号应用于X射线爆轰照相——研究金属射流的穿甲效应

闪光X射线照相技术是研究动载荷及其效应的重要测试手段,特别适用于研究物质在爆炸作用下的瞬变过程,本文介绍了闪光Ⅰ号加速器应用于X射线爆轰照相的基本状况,以及用于观察金属射流穿过高密度物质钨靶的实验技术。     

高能闪光照相对电子束参数的要求

对高能闪光机光源性能用Monte-Carlo方法模拟研究发现：并非击靶电子束半径越小、发射度越低, 闪光机的照相性能就会越好. 研究结果表明：为了使闪光照相图像视面上照射量分布比较均匀, 对束半径与电子束归一发射度有一个联合限制, 对于20MeV闪光机, 如果击靶电子束有效半径是0.12cm, 那么仅当束归一发射度≥550cm.mrad时,在2°内的照射量不均匀性才小于5%.     

激光弹道列阵高速技术的研究

本文简要报导了激光弹道列阵高速摄影的最新研究进展。并对几种方法获得的飞行弹体照片进行了分析比较。 激光光源配合阴影或纹影光学系统。采用适当的同步触发装置。在超高速弹道靶真空靶道上,拍摄了速度为2公里/秒到4.5公里/秒的高速飞行弹体阴影和纹影照片。多台联动也获得了成功     

应用于炮风洞试验的高速摄影技术

本文介绍了北京空气动力研究所应用于炮风洞试验的高速摄影技术以及试验结果。气动实验中,非定常的空气动力现象研究必须采用高速记录手段。例如模型自由飞试验,火箭级间分离模拟试验,分离流试验等。在这些试验中,采用了火花光源,频闪光源后照明重复曝光照相技术,火花纹影技术,脉冲激光阴影,纹影和全息干涉照相技术,为气动试验研究提供大量瞬时信息。     

闪光X射线照相光源的发展

闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求；回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程；分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。     

高能多脉冲辐射照相的复合靶物理分析

 介绍了电子束与钽靶相互作用的能量沉积解析理论和（钽-碳）复合靶的设计。单靶的某个区域内形成的高温等离子体沿轴的2个方向(±z)溅射而使单靶穿孔,大焦斑束形成较小的孔,小焦斑下靶孔较大而相对光滑。复合靶或修正复合靶可以经受2~3个束脉冲的连续照射。蒙卡模拟计算表明,复合靶或修正复合靶的焦斑尺寸与单靶相同,可用于多脉冲闪光照相。     

高能质子照相的成像方程

与X射线闪光照相相比,GeV级质子照相因质子的穿透能力更强而更能满足流体动力学最佳光程、更小不确定度的要求。质子照相用于提取阴影客体信息的过程比X射线闪光照相复杂。为了便于分析质子照相过程及其特性,以质子照相的输运过程为基础,逐步考虑了质子与物质相互作用的各种过程——核反应、多次库仑散射、准弹性散射和弹性散射,并获得含各种过程的质子照相理论计算表达式。在含准直的系统中,理论计算公式中包含了多次弹性散射和准弹性散射项。通过与QMCPrad计算结果的对比得知弹性散射高斯近似下的理论计算结果与蒙特卡罗方法(MC)计算结果一致,与更准确的"黑体"模型的相对误差为3%~5%。这意味着在某种程序上,当研究质子照相规律或设计系统时,高能质子照相的理论计算公式能够替代MC模拟。     

超高速碰撞闪光强度与碰撞角度关系

为了测量超高速碰撞过程中产生的闪光现象,进而研究相近碰撞速度、不同入射角度(弹道与靶板平面的夹角)条件下超高速碰撞产生闪光在整个物理过程的闪光强度随时间的变化规律,设计了适用于瞬态闪光测量的光学高温计测量系统。通过二级轻气炮加载LY12球形铝弹丸,运用设计的瞬态高温计测量系统分别进行了入射角度为30°,45°,60°和90°相近碰撞速度条件下碰撞LY12铝靶产生闪光现象的测量。获得了平均碰撞闪光强度峰值与碰撞角度的关系,平均碰撞闪光强度峰值随碰撞角度的减小而增大,碰撞角度为30°时表现更为明显。     

不同准直角双轴闪光照相

 为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度,结合不同准直角下散射不同的特性,提出了不同准直角的双轴闪光照相布局,并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重,且主要来于前保护器件,需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布,结果远优于单轴照相23％的均方根误差。     

双天幕靶交汇测量弹丸飞行参数原理

提出了两种新型天幕靶的设计原理。采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件,将狭缝光阑板设计成"N"字和"三"字形,就可以分别构造出"N"字和"三"字形光幕。两台完全相同的天幕靶正交放置在弹道上,配合数据采集仪和计算机,依据数据采集仪记录的弹丸穿过各光幕的时间和光幕的几何参数,计算出弹丸的飞行参数。介绍了天幕靶的结构和光路设计以及测量原理,给出了测量公式。设计的天幕靶能够用于靶场,实现对弹丸速度、着靶坐标、飞行方向角的单项测量和多项同时测量。     

多路声靶外弹道综合测试系统

本文报道了利用声靶定位原理构成的外弹道综合测试系统。系统以人机对话的方式,可按多靶系统工作也可使用其中任意一靶单独工作。它是轻武器弹丸外弹道性能分析的一种新型综合分析系统,具有“一弹多参数”的测试功能,为外弹道研究提供了一种新型手段。该系统对一组弹(一般为20发)的测量可获得几乎包括弹丸质心运动的所有参数,所给出的曲线拟合度均在0.99以上。系统的整机功能及自动化程度是目前其它靶道测试设备无法比拟的。     

超高速碰撞LY12铝靶产生闪光辐射的速度及角度效应

为了研究超高速碰撞产生闪光辐射的速度及角度效应,利用建立的瞬态光纤高温计测量系统结合二级轻气炮加载系统,进行了6种实验条件下的超高速碰撞实验。每组实验使用一组光纤探头,基于实验所获原始数据结合标定,通过Matlab编程处理得到了给定实验条件及光纤探头安装条件下,超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光辐射与碰撞速度和弹丸入射角度的关系。实验结果表明,超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光辐射在温度峰值出现前近似与碰撞速度和弹丸入射角度(弹道与靶板平面的夹角)正弦乘积的平方成正比;碰撞闪光辐射在温度峰值出现后近似与碰撞速度和弹丸入射角度正弦乘积的0.75次幂成正比,与理论推导结果基本吻合。     

便携式150kV闪光X光源研制及应用

基于快前沿Mini-Marx发生器拓扑结构和冷阴极反射靶真空X射线二极管一体化设计研发出了紧凑型便携式150kV闪光X光源系统。介绍了设计的Mini-Marx发生器和闪光X光二极管,给出了相应的实验结果。该闪光X光源系统获得了距光源25cm处剂量大于7.7×10-6 C/kg、1m处穿透铝大于60mm、焦斑1~3mm可调的闪光X射线。该闪光X光源和成像单元组成的闪光照相具有系统体积小、运行可靠的特点。     

斜入射弹丸着靶位置立靶测量原理

常规的立靶测量装置要求弹道垂直预定靶面,当弹道不垂直预定靶面时,得到的测量结果是错误的。在终点弹道,有时很难保证靶面垂直飞行弹道。提出了一种由多光幕阵列组成的光幕立靶,可以实现小于70°入射角的弹丸着靶坐标的测量,不要求飞行弹道垂直靶面。在X和Y方向分别采用四个成固定角度的光幕来实现入射角度的测量,一次射击可得到弹丸的速度、速度方向上的空间角和着靶位置坐标。     

高能闪光照相光源位置测量

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。     

冲击波进入抗道入口时流动过程的彩色纹影观测

用160×200~(mm)的方形激波管产生0.5kg/cm~2至4.3kg/cm~2的入射平面波,传入斜角为90°、60°、45°和26.5°四种地下拐折抗道重型。用单次闪光纹影照相、高速摄影机分幅纹影照相以及彩色纹影照相观测了冲击波进入抗道后的流动图案。试验拍摄到入射冲击波进入抗道后的波的绕射、反射和波后的旋涡,得到了抗道中新生平面冲击波形成位置和入口冲击波压力及抗道斜角之间的关系。     

高能闪光照相中影响光程确定的几个因素

 利用闪光照相基本原理和成像原理，在直接记录法和转换屏记录法的情况下，研究了闪光照相中影响X射线在材料中光程确定的主要因素。结果表明，影响光程确定的几个因素是：散射效应、光源角分布效应、立体角效应和能谱效应。对于高能闪光照相，散射效应是影响光程确定的最主要因素，散射的存在使光程的测量值比实际值降低20%～40%。因此必须在做CT之前，对散射的影响进行修正。     

闪光照相条件下相对质量吸收系数的测量

 介绍了闪光照相中X光传播规律的等效单能模型。针对闪光照相出光重复性差、能谱测量困难的特点提出了相对质量吸收系数的概念。阐述了闪光照相中相对质量吸收系数的测量原理和方法。在闪光照相实验设备上采用整条D～L曲线对钨材料相对质量吸收系数进行了测量，得到的实验结果为1.23，与数值模拟结果1.26符合较好。