远程制导迫弹滑翔增程弹道方案研究

以满足迫击炮的远程化打击为研究背景,本文提出了以火箭助推+滑翔增程的远程制导迫弹弹道方案,建立了弹道方程组模型,在此基础上对滑翔增程弹道进行研究.理论分析及数字仿真表明,滑翔增程能力主要取决于弹体的升阻比以及最大弹道高.通过提高弹体升阻比和优化最大弹道高设计,远程制导迫弹能够实现较强的弹道增程,满足远程化打击作战需求.     

火炮弹药技术改进的三个方向

增程弹药提高火炮的射程,除了延长火炮身管、增加药室容量之外,对弹丸的改进也是重要的方面。目前应用于弹丸的增程技术主要是火箭助推技术、弹底排气技术和全膛增程技术。火箭助推技术是最早应用的增程技术,即在弹丸底部加装火箭发动机,通过火箭发动机的适时点火来增加弹丸速度、提高射程。但这种方式存在着很大的不稳定性,如火箭发动机点火的早晚、推力的大小,都会对弹道产生影响。弹底排气技术是通过在弹丸底部加装排气装置,以此破坏弹丸底阻涡流,来增大射程。由于底排装置不会赋予弹丸任何推力,因此与火箭助推技术相比,效果相当稳定,弹     

滑翔增程弹飞行弹道

增程技术是弹箭技术重点发展方向之一,而滑翔增程是目前采用的较为有效的一种弹箭增程技术.阐述了滑翔增程弹的飞行过程,建立了滑翔弹的方案弹道模型和控制方程,对其飞行弹道特性进行了分析.仿真计算表明,滑翔弹道与常规弹道在升弧段上是一致的,而在降弧段上则出现了较大的差别;弹丸飞行速度沿全弹道的变化规律和最大射程角出现新变化;控制弹道很好地逼近了方案弹道,说明其控制方法是可行的,对滑翔增程弹的研制有一定的参考意义.     

滑翔增程弹道的分段最优控制

描述了滑翔增程火箭弹的原理,飞行过程以及受力情况,实时处理的方法以及优势。编制了飞行弹道的数学模型,通过编制程序,进行数值仿真计算,结果表明在弹道的滑翔段,不同分段数控制弹丸的增程效果不一样,存在一个最优分段数。分段数在128次时,不仅计算过程相对简单,且增程效果达到最优弹道的98%。而且还得到了分段数与增程效果的关系曲线,为战场的实时处理提供了数据依据。     

某型末制导炮弹惯导飞行角运动研究

为研究某型末制导炮弹惯性飞行过程的稳定性,建立该炮弹在惯导飞行阶段有控弹道攻角运动方程.基于该攻角运动方程,求解方程特征根推导出末制导炮弹自由运动的稳定性条件,并给出舵片偏转控制力对弹体强迫作用的解,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素.分析结果表明,惯性飞行过程中,舵面参数以及弹丸转动角速度是影响飞行稳定的主要因素,舵片偏转过程与弹丸共振条件无关.     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

增程火箭助飞鱼雷

增程火箭助飞鱼雷是新型的远程反潜武器。“米拉斯”、“超依卡拉”、“海长矛”代表了下一代助飞鱼雷的发展方向。本文介绍了当今先进的火箭助飞鱼雷的现状和发展趋势,由此可看到未来反潜武器的火箭助飞鱼雷将朝着增程、巡航与弹道相结合的道路发展,为解决三弹共架共库的问题,增程火箭助飞鱼雷最终是采用垂直发射的方式发射。     

某攻坚弹立靶密集度问题研究

针对某攻坚弹立靶密集度散布偏大问题,在分析了该攻坚弹结构特点和发射过程的基础上,采用故障树分析方法和对比分析方法对立靶密集度散布偏大原因进行分析,最终确定攻坚弹尾翅片卡槽缺口由直角改变为弧形,导致攻坚弹尾翅箍在膛内提前脱落,尾翅片提前张开,碰撞变形环或制动环,使弹丸在膛内受到扰动力,飞行时偏离了正常轨迹,是立靶密集度散布偏大的根本原因,并对此进行了试验,试验结果和分析结果一致。     

炮射盘旋侦察弹气动特性研究

通过对炮射侦察弹盘旋飞行质点弹道方程组的模型仿真,依据侦察弹战术、技术指标的要求,计算、分析和比较了不同升力系数下弹丸盘旋飞行时的弹道图形,结果表明在升阻比为3 8442时,侦察弹的气动布局最为理想。     

某底排火箭复合增程弹解体弹丸飞行阻力特性分析

某底排火箭复合增程弹为分体式结构,战斗部与发动机壳体通过螺纹联接,一次试验中弹丸在火炮约束期和半约束期内发生解体现象,弹体在与发动机壳体螺纹连接的根部发生断裂,通过对参试弹丸的相关参数和弹道跟踪雷达测得速度-时间曲线研究,以1943年空气阻力定律和炮兵用标准气象条件为研究方法,对解体前、后级弹丸的弹道参数和飞行阻力特性进行分析计算,还原了解体弹丸的实际弹道参数和飞行阻力特性,通过对分析结果与试验结果进行对比,分析结果与试验测得结果吻合较好,文中提到的研究方法可为弹丸弹道解体或零部件脱落的故障归零提供理论依据,在工程实际应用中有一定的参考价值。     

脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1 550 m/s和1 750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。     

基于连续波雷达微多普勒效应的弹丸转速测试方法

针对目前弹丸转速测试方法的局限,提出了一种新的弹丸转速测试方法,利用连续波雷达探测弹丸旋转产生的微多普勒效应,建立了弹丸旋转运动引起的雷达回波微多普勒调制数学模型,推导了微多普勒频率与弹丸转速的解析关系,给出了弹丸转速微多普勒数据的实测方案,并通过弹丸旋转微动辨识与数字解调技术,提取出弹丸转速,经靶场试验验证,测试效果良好。     

惯性弹体运动预测建模

基于弹道方程的理论建立了来袭惯性弹体的运动预测模型和识别模型,一方面为防空作战从战术前沿拓展到中程以上拦截提供模型基础,另一方面为前沿防空中拦截榴弹、火箭弹类小型目标提供出精度更高的预测模型。最后,研究中成功给出了弹体运动状态预测及识别的计算结果,并得到了真实射表的验证。模型普遍适用于所有来袭惯性弹体的运动。     

横向运动板对长杆弹变形及运动影响的数值研究

利用Ls—DYNA软件对钨合金长杆弹垂直侵彻单层和双层横向运动钢板进行了数值计算。通过分析长杆弹的塑性变形、速度降、动能降和横向速度，得到了单层和双层板横向运动速度与影响长杆弹侵彻能力因素的关系。仿真结果表明：随着运动板速度的增加，运动板对长杆弹的侵蚀加剧，长杆弹的速度降、动能降增大；运动板相同速度下，虽然单层板的冲击能使长杆弹获得较大横向速度，但双层板比单层板对长杆弹的干扰效果更明显。     

Effects of Wind on Steady-state Scan Characteristics and Hit Probability of Terminal-sensitive Projectile

The wind effects on steady-state scan characteristics and hit probability of terminal-sensitive projectile were discussed in this paper. Considering wind as the constitutions of the average wind and the impulsive wind, a simplified wind field model was established for the ballistic calculation of the steady-state scan phase; under the windy condition, the effects of the range wind and the beam wind on the steady-state scan characteristics of the terminal-sensitive projectile were analyzed in detail and its hit probabilities for a certain armored target were calculated. The calculated results show that, when the wind speed exceeds a certain value, the hit probabilities of terminal-sensitive projectile drop rapidly; the wind effects must be considered in the application of the terminal-sensitive projectiles. This paper provides some theoretical references for the fire wind speed correction and the global structure optimization of the terminal-sensitive projectile.     

横向运动板对长杆弹侵彻的偏转作用

弹体的攻角直接影响其侵彻能力,而横向运动板能使弹体发生偏转改变攻角,间接影响弹体的侵彻能力。在一定条件下,推导长杆弹在单层横向运动板作用下的偏转模型,并利用有限元仿真软件ANSYS／LS-rDYNA对长杆弹侵彻横向运动板的过程进行数值模拟。通过对偏转模型及仿真结果的分析,发现两者较为相符。研究结果显示：长杆弹侵彻横向运动板时,弹体会发生偏转,偏转的角速度先增后减,最后为0rad／s,此时偏转角最大;弹体速度方向也会发生偏转,其最终偏转角与弹体轴线的偏转角接近。     

钢管在冲击荷载作用下的变形与失效破坏

为研究钢管在弹体侵彻过程中的变形特点,基于ANSYS/LS-DYNA软件,采用Johnson-Cook模型,模拟了半球形弹体以不同速度正向冲击钢管时的非线性动力响应情况。结果表明：弹体速度越小,钢管的抗侵彻性能越好;弹体速度越接近临界破坏速度,钢管降低弹体速度的能力就越明显;弹体冲击钢管时,钢管上表面比下表面更容易产生大变形,消耗更多的弹体动能,并在抗侵彻过程中伴有局部凹陷、蝶形变形和贯穿现象。实验结果可为圆柱壳结构钢管在冲击荷载作用下的耗能分析提供参考。     

旋转弹体高速入水水中弹道的模拟方法

针对旋转弹体高速入水特点,从弹体运动的动力学方程和相似理论出发,提出了模拟旋转弹体高速入水水中弹道的马赫相似实验方案.该方案在大气环境条件下,能够实现原型和模型两系统的主要相似准数相等.     

利用数字狭缝摄像技术估计弹丸速度和攻角

针对目前靶场中胶片式狭缝摄影技术的缺点和数字化改进的难点,提出了基于线阵摄像机的数字狭缝摄像技术来估计弹丸速度和攻角.该方法首先利用单台标定的摄像机配合双像器获取弹丸的立体影像,提取有限个控制点,计算弹丸速度、姿态等的初始估计值.然后利用弹丸的模拟成像与实际成像的轮廓匹配构建最优化模型,对初始估计值进行优化,最后获得弹丸的速度和攻角.通过试验验证了该方法估计弹丸速度和攻角的精确性.