用激光干涉仪测量弹丸在膛内的速度

测量弹丸在炮管中的运动速度是研究发射药内弹道效率的重要手段;是炮、弹设计所关心的重要问题之一。弹丸在炮管内经过发射,其速度从零到出炮口时每秒1千多米,速度变化大,在几毫秒内完成此过程。因为弹丸在炮管内运动,直接观察、测量是较困难的。     

一种测量弹丸膛内攻角变化的激光高速摄影系统

弹丸在膛内的攻角变化及其影响因素是发射动力学研究的重要内容,而测量弹丸膛内攻角变化则是实现此项研究的前提,并见过不少这方面的报导。本文介绍一种采用激光源及高速摄影机的测量系统。此系统的特点是:(1)能同时测量弹丸的攻角,转速及炮管的振动等参量随时间的变化规律。(2)可以实现白天拍照。(3)光路系统不用抛物面镜,使成本大大降低。调整并配置摄影光学系统,从而充分利用底片来记录所需的信息。经过射击实验,已获得了弹丸的膛内攻角曲线,证明该系统是可行的。     

混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响

根据串联战斗部对混凝土目标的毁伤模式,将其前、后级的作用过程进行分解,结合前级对目标的预破坏,运用数值模拟分析了混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响,并通过实验进行了部分验证。结果表明:相同靶体开孔深度一定条件下,随着开孔数量的增加,弹丸的侵深逐渐增加,但当开孔数量增大到一定程度时,其对弹丸侵深的提高并不是很明显;当弹丸侵深未超过开孔深度时,随开孔数量增加,弹丸侵彻过载明显下降,而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔数量对弹丸侵彻过载的影响则不大。相同靶体开孔数量一定条件下,随着开孔深度的增加,弹丸的侵深逐渐增加;当弹丸侵深未超过开孔深度时,弹丸的侵彻过载出现明显的下降段,且开孔越深,下降段越长;而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔深度对弹丸侵彻过载的影响则不大。研究结果可为串联战斗部的前、后级优化设计提供参考。     

一维弹道修正弹飞行稳定性研究

为分析一维弹道修正弹阻力片不同修正能力下,其打开后对弹丸飞行稳定性的影响大小,以某型100mm一维弹道修正弹为研究对象,运用Simulink软件建立了6自由度刚体弹道模型,通过设置不同仿真条件,利用阻力片打开后弹丸攻角变化、陀螺稳定性判据、动态稳定性判据判断弹丸飞行稳定性。求出了在阻力片分别产生原来弹丸阻力系数3倍、4倍、5倍阻力下,为保证弹丸飞行稳定应控制阻力片打开后产生的新的静力矩的极限值应分别小于原弹丸静力矩的3倍、3.5倍、4倍。通过研究阻力片打开时间对弹丸飞行稳定性的影响,结果表明,阻力片打开时间越晚其对弹丸飞行稳定性的影响越大;分析了阻力片一定修正能力下,以不同射角射击时为保证阻力片打开后弹丸飞行稳定性,阻力片最晚打开时间。     

用于一级轻气炮的弹速激光测量系统

 研制了用于Φ57 mm一级轻气炮的激光测速系统，采用红光LD作光源，PIN作为光电探测器，并研制了专用前置放大器，整个系统集成于炮管延长段中，不仅具有结构简单紧凑、抗振动、易于准直，而且避免了弹丸的自由飞，保持了极小的碰撞角。采用该系统已成功地测量了非标准异型弹丸和非金属弹丸的速度，速度测量的相对不确定度小于0.2%。     

二级轻气炮遮挡式激光光幕测速系统

 研制了用于测量二级轻气炮毫米级弹丸速度的遮挡式激光测速系统。该系统主要包括测速平台和激光测速仪,采用红光半导体激光器作光源,硅光电二极管为光电探测器。测速平台安装于炮管测速段,具有结构简单紧凑、抗振动、激光光幕易于准直和测量等特点。激光光幕高度为20 mm,避免了弹丸偏离轴线过多时因无法遮断光束导致的测速失败。运用该测速系统进行了一系列二级轻气炮测速实验,成功测量了金属弹丸和非金属弹丸的速度,测速范围为1.58～4.51 km/s。将测量数据与磁测速系统测量数据进行比较,结果表明,该激光测速系统的测量精度高、稳定性好、灵敏度高、抗干扰性强、适用范围广。     

一种研究运动动态特性及变形的光学方法在弹道学中的应用

本文介绍了一种测量运动及变形的光学方法,该方法适用于各种弹道研究问题。测试装置由毫瓦功率的He-Ne激光器、光束成型装置、探测系统以及快速数据获取和处理装置组成。光束成型装置产生一个所需的激光光带,光带的宽度可以根据试验的要求调整。活动目标穿过光带,减弱的光强由一个光电探测器系统接收。一个快速瞬变记录器接收该信号并将其存入一个软盘。通过对炮管的运动、弹丸的飞行、目标的命中以及炸药起爆后金属板或柱面位移的研究,证明这种方法是有效的。     

HL-1M弹丸云分析和安全因子初步测量

在HL－1M装置上用高速二维成像CCD相机观测了弹丸的注入和消融过程,获得了一次放电的大量高时间分辨率（曝光时间为0.1us）的多幅度多次曝光的弹丸消融云照片,并对HL－1M等离子体的q分布进行了初步测量。描述了基于消融云倾斜角观测进行q分布测量的实验布局、基本问题和结果。根据照片分析了弹丸注入效果,讨论了弹丸与等离子体相互作用的物理机制。     

HL-1M装置弹丸和分子束加料的粒子输运研究

研究了IL-1M装置上弹丸和分子束加料的粒子输运。在研究粒子输运时拟合了粒子源分布,利用调制送气模型研究了分子束送气时的粒子输运。由弹丸注入后较长时间内密度的自然衰减研究了粒子输运,给出了一种简单的研究弹丸注入后粒子输运的方法。计算表明,分子束和弹丸注入改善了等离子体的粒子输运特性。将计算结果与实验测量进行了比较。     

声光信号融合的外弹道参数测量方法研究

分析了弹丸激波马赫角在超声速飞行物体研究中的意义,指出现代靶场测试中针对激波马赫角的测试手段的不足。给出了一种全新的激波马赫角、弹丸速度以及弹丸飞行距离的测量方法。通过分析激波声学压电传感器接收到激波的时间,以及高速目标探测器接收到超音速飞行弹丸遮光时间,结合两种探测器的位置空间信息,构建了一种基于声光双信号的外弹道参数测试系统的数学模型。建立仿真模型分析,基于声光双信号的弹丸马赫角的误差低于0.6%。实验结果表明,对于超音速飞行的弹丸,基于声光信号探测系统检测弹道参数测量系统具有较高的测量精度。为后续的多信号探测外弹道参数奠定了基础。     

不同头形弹丸对薄钢靶穿甲机理的数值模拟

为了研究弹丸头部形状以及初速对薄钢靶穿甲机理的影响，本文针对平头和球头弹丸对薄钢靶的穿甲问题，采用数值模拟的方式，基于文献试验数据和材料参数，利用LS-DYNA软件对质量m=38．5g，φ12．7mm的平头和球头弹丸以V0=200～900m／s的初速分别正穿ht=1．6mm和ht=3．2mm厚的靶板进行了数值模拟研究，主要讨论了弹丸头部形状、初速以及靶板厚度对弹丸穿靶机理的影响，并分析了弹靶撞击的结构响应和材料响应，通过研究获得了上述因素弹丸穿靶机理影响的认识。主要结果如图1和图2(局部放大)所示。研究结果表明：     

二级轻气炮弹丸速度过程测量实验技术研究

 针对二级轻气炮发射管的特性，设计了测量景深长达13 m的光纤探头，选择条纹常数为100 m/s的高灵敏度激光干涉测速仪，结合任意反射面激光干涉测速技术进行了实验，测量了发射口径Φ32 mm、长度12 m的二级轻气炮弹丸发射过程，测得弹丸运动距离11.3 m时的速度为3 960 m/s，与磁测速的结果一致，通过实验测得的速度历史，进而获得弹丸在发射管内的加速度过程，为炮内弹道研究提供了更直接的实验数据。     

基于转镜跟踪目标的分析与计算

基于高速CCD相机主光轴的转镜弹道同步跟踪系统,研究了高速飞行弹丸飞行姿态和飞行速度的问题,利用转镜的反射原理和转镜运动规律,建立了转镜随弹丸运动的时空关系模型和转镜运动参数的数学模型,并推导转镜运动参数与弹丸飞行速度和弹道距转镜中心垂直高度之间的数学关系;在理论分析的基础上,用MATLAB分析了转镜视场内的弹道宽度随时间变化的规律以及转镜转角和角加速度随时间变化的规律,得到在某一时刻转镜视场的大小以及转镜参数的变化曲线;给出了转镜尺寸、扫描速率曲线和最大离散速度等主要参数的计算方法,分析了它们对整个跟踪系统的影响。针对系统设置参数为h=150 m, v=300 m/s时进行仿真,仿真结果表明本系统可实现对高速弹丸的同步跟踪。     

终点弹道段飞行弹丸中波红外触发技术研究

在靶场测试领域,触发器主要用于探测弹丸出射时产生的物理现象,并输出弹丸击发零时刻触发信号,以启动不同的后续弹道测试设备工作,实现多参数的同步。现有触发器易受环境影响,体积较大不易搬运,使用局限性较大。为解决以上局限性,通过研究飞行弹丸在终点弹道段红外辐射特性,选择合适的中波红外探测器,设计中波红外触发器,通过光学结构对中波红外信号聚集,聚焦在PbSe探测器的光敏面上,设计相应的信号处理电路,实现对弹丸的准确探测。经实验验证,该触发器能够在35 m内对弹丸进行有效探测,输出可靠触发信号,探测灵敏度高,具有良好的环境适应性和可靠性。     

平衡炮实验弹丸膛内过载计算模型及应用

 针对平衡炮的具体结构特点,为了精确计算弹丸膛内过载变化过程,利用经典内弹道法对某口径的平衡炮进行了仿真计算,得出了内弹道诸元随时间的变化曲线,再根据膛压与过载的关系,推导出了过载随时间变化的曲线图,理论计算与实验结果相吻合,该计算方法可为此类火炮的内弹道参数评估和弹丸设计提供依据。     

圆形阵列光电探测系统双目标识别方法

针对双弹丸同时着靶情况下的立靶坐标测量问题,提出一种圆形阵列光电探测系统的双目标识别方法.采用光电探测器件组成1个圆形的探测阵列,并将3个发光角度均为60°的扇形一字线激光器均匀设置于圆形探测阵列上组成探测光幕.当2发弹丸同时穿过探测光幕时,会在圆形探测阵列上产生6个弹丸投影,通过信号处理电路识别6个弹丸投影的中心位置...     

狭缝照相机设计的初步尝试

一前言 狭缝照相机每次可得一张非常清晰的大尺寸照片,取得弹丸在某特定空间的飞行姿态,研究弹丸部件分离变形及其损坏机理,测定弹丸的偏航和章动角,转速及飞行速度;另外,当作一般扫描摄影用时可测得弹丸的加速度和弹丸碰靶时的负加速度。这些资料和参数对于兵器的设计和改进、定型生产和装备作战部队都是至关紧要的依据。而采用     

弹丸爆炸驱动过程中层裂控制的研究

在弹丸爆炸驱动过程中,对厚度大于一定尺寸的弹丸,为降低弹丸内部负压以避免其层裂,通常对弹丸前端进行封装。研究发现,在爆炸产生的加载脉冲下,封装后的弹丸可能产生两次负压。一次负压的产生仅与选择的封装材料有关,二次负压的产生同时还与封装材料的厚度有关。通过理论推导得到了在给定弹丸材料和封装材料的情况下,为使弹丸不产生一次负压,加载冲击波和卸载稀疏波波后压力应满足的临界条件;同时导出了一次负压为零时,在弹丸不产生二次负压的条件下,封装材料厚度的临界值。采用AUTODYN有限元软件,对钢、铝弹丸封装材料不同的情况进行数值模拟,验证理论解的正确性;另外还对比研究了三角形冲击波加载的情况。研究结果可为弹丸爆炸驱动过程中封装材料的设计提供参考。     

斜入射弹丸速度测量系统研究

天幕靶是用于测量弹丸速度较为普遍的光学测量仪器。在测量弹丸速度时,要求弹道垂直于天幕靶的靶面,当弹道不垂直预定靶面时,弹丸飞越两个天幕靶靶面的实际距离与两靶靶距存在一定的误差,斜入射角度越大误差越大。提出了一种用6个天幕构成天幕阵的速度测量系统。当弹丸以任意方向穿越6个天幕时,测时仪记录弹丸穿越各个天幕的时间间隔,根据这些时间间隔便可以求出弹丸的速度值和速度的飞行方向。该方案解决了弹丸斜入射时速度测量不准的问题,特别适用于枪弹末速度的测量。     

HL—1M多发弹丸注入的CCD摄像触发方式的改进

多发弹丸加料是为稳态聚变堆提出的,它可以控制放电等离子体密度分布,改善约束性能和提高密度极限,是国际受控核聚变研究的重要内容之一。在实验中CCD相机可以用于研究弹丸与等离子体相互作用的许多复杂物理现象,用它拍摄弹丸在等离子体中消融云的照片是研究弹丸消融过程极其有效的手段。1999年用改进后的8发氢弹丸加料系统在水平方向上注入HL－1M等离子体,用SensiCam360LF型CCD相机在弹丸发射线连接法兰轴线上端,进行弹丸消融云的拍摄,观察弹丸的消融过程。