[发明专利]一种检测弹丸在膛内运动规律的方法

说明书

本发明公开了一种检测弹丸在膛内运动规律的方法，通过在弹丸引信部中心安装一激光光源，并辅以CCD传感器，光幕靶和靶纸；当弹丸在身管内运动时，激光光源由于与弹丸同轴，且有弹带约束，所以激光光斑在靶纸上的运动轨迹可以反映弹丸在身管内的运动过程，后续通过对弹载三轴加速度记录仪，CCD传感器和高速摄像数据进行处理即可还原出弹丸在膛内运动轨迹。

技术领域

本发明属于火炮内弹道技术领域，涉及一种检测弹丸在膛内运动规律的方法，具体地说，涉及一种基于高速摄像与弹载加速度记录仪的检测弹丸在膛内运动规律的方法。

背景技术

火炮作为一种成本较为低廉且支援较为迅速直接的武器必将在现代战争中发挥越来越重要的作用；因此如何进一步提高火炮的射击精度成为制约火炮发展的首要问题。影响火炮射击精度的因素有弹丸起始扰动、瞄准误差、气象观测误差、测地误差、装填条件、人工操作误差等，随着新技术在火炮系统上的广泛应用，新型的火控系统以及观察测量系统等大大的提高了火炮对于目标的瞄准、探测和测距的精度以及发射时气象条件的探测；新的制造工艺、新设备以及高性能计算机的引进也极大的减小了弹炮产品在制造时的固有误差，人为操作性误也在相应减少，在这种情况下，如何通过揭示弹丸在身管内的运动规律进而科学的设计弹丸及火炮身管的结构就成为当务之急。

现阶段首要问题是如何通过弹药与火炮结构的科学设计，从而使得火炮的射击精度得到进一步的提高。

弹丸的发射过程是一个极其复杂的动力学过程。发射过程中，弹丸与身管内壁发生复杂的相互作用，具体表现为弹丸既要在膛压的推动下沿炮管轴线平动，又要在膛线的导转作用下绕炮管轴线转动。由于弹丸在身管内运动的时间极短，温度压力极高，且射击环境恶劣，目前尚无有效的试验手段能够获取发射时弹丸在身管内的运动规律

目前在火炮发射动力学仿真研究中，由于带膛线身管的建模较为复杂，且计算效率低，使得模型求解精度不高。所以在国内外大多数的研究当中都选择将弹丸略去，通过研究身管的后座过程以及炮口的振动特性来预测弹丸在膛内的运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测弹丸在膛内运动规律的方法。该方法以高速摄影与弹载加速度记录仪为基础，通过数据处理后，可还原弹丸在膛内的运动规律。

其具体技术方案为：

一种检测弹丸在膛内运动规律的方法，包括以下步骤：

在弹丸引信部中心安装一激光光源，在炮口一定距离处树一靶纸，用于高速摄像捕捉光斑运动轨迹；当弹丸在身管内运动时，激光光源由于与弹丸同轴，且有弹带约束，所以激光光斑在靶纸上的运动轨迹可以反映弹丸在身管内的运动过程。

进一步，以弹丸越过光幕靶的信号为CCD传感器与高速摄像机的中止信号，在数据处理阶段，利用弹载三轴加速度记录仪可以解算出弹丸在膛内的运动时间；以高速摄像以及CCD传感器记录的终点时刻向前追溯利用弹载三轴加速度记录仪解算出的弹丸在膛内的运动时间，这段时间即为计算所需时间。

进一步，对于高速摄像所捕获的画面在数据分析中应用超分辨率图像复原和序列数据融合等技术将坐标的分辨率提高至0.001mm。

进一步，当靶纸与炮口之间的距离远大于弹丸长度时，理论计算夹角与实际夹角之间的误差极小，当两者之间的距离相差100倍时，误差在千分之五以下。

进一步，CCD传感器采样率与高速摄像机采样率相同，且三轴弹载加速度测试仪采样率应为CCD传感器与高速摄像机采样率的整数倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果：