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２００８年第２２卷第１期测试技术学报（总第６７期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＥＳＴＡＮＤＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．２２Ｎｏ．１２００８（ＳｕｍＮｏ．６７）文章编号：１６７１—７４４９（２００８）０１—００１７—０７基于大靶面光幕靶３０ｍｉｔｔ口径弹丸速度测试技术倪晋平，蔡荣立，田会，冯斌（西安工业大学光电工程学院，陕西西安７１００３２）摘要：针对室内外全天候条件下用光幕靶测试大口径弹丸速度的需求，本文研究了一种新型大靶面光幕靶．采用红外发光二极管阵列作为发光光源，红外光电二极管线阵列组成接收装置，铝合金型材作为结构支撑架，构建的光幕靶探测区域面积最大可以到３ｍＸＩｍ，探测敏感面长度为１ｍ，且该长度可以任意扩展．文中给出了大靶面光幕靶的光幕结构以及电路的详细设计．用１２．７ｍｒｓ。
１４．５ｍｍ以及３０ｒｉｌｌ弹丸进行了实弹试验验证，结果表明；设计的光幕靶能抗炮口火光的干扰，对无曳光或曳光较弱的的弹丸能可靠的工作．对曳光较强的弹丸尚无法测试，文中对该问题进行了分析，提出下一步工作思路．关键词：速度测量；大靶面光幕靶，弹丸ｌ靶场中图分类号：ＴＪ８１＋０．６ｆＴＪ０１２．３＋６文献标识码：ＡＶｅｌｏｃｉｔｙＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ３０ｍｍ－ＣａｌｉｂｅｒＦｌｙｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓＢａｓｅｄｏｎＬａｒｇｅＡｒｅａＬｉｇｈｔＳｃｒｅｅｎｓＮＩＪｉｎｐｉｎｇ，ＣＡＩＲｏｎｇｌｉ，ＴＩＡＮＨｕｉ，ＦＥＮＧＢｉｎ（Ｓｃｈｏｏｌｏｆ０ｐｔｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｌａｒｇｅ－ｃａｌｉｂｅｒｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓｗｉｔｈｌｉｇｈｔｓｃｒｅｅｎｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅ—ｓｉｇｎｅｄｎｏｖｅｌｌａｒｇｅ—ａｒｅａｌｉｇｈｔｓｃｒｅｅｎｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇｉｎｆｒａｒｅｄｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ，ｉｎｆｒａｒｅｄｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｏｄｅｓａｎｄａｎａｌｕｍｉｎｕｍ－ａｌｌｏｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｆｒａｍｅ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇａｒｅａｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｓｃｒｅｅｎｃａｎｒｅａｃｈ３ｍ×１ｍ，ａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｌｉｎｅａｒａｒｒａｙｉｓｌｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｎｌｉｍｉｔｅｄｌｙｅｘｔｅｎｄｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｃｒｅｅｎｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｏｆ１２．７ｍｍ，１４．５ｍｍａｎｄ３０ｍｍ－ｃａｌｉｂｅｒｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｌｉｇｈｔｓｃｒｅｅｎｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｐｒｏｈｉｂｉｔｉｎｇｔｈｅｇｕｎｐｏｉｎｔｌｉｇｈｔａｎｄｃａｎｗｏｒｋｒｅｌｉａｂｌｙｆｏｒｌｉｇｈｔｔｒａｃｅｒｓｗｉｔｈｗｅａｋｌｉｇｈｔｂｕｔｎｏｔｆｏｒｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｉｇｈｔｔｒａｃｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｌｏｃｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｌａｒｇｅ—ａｒｅａｌｉｇｈｔｓｃｒｅｅｎ；ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ；ｓｈｏｏｔｉｎｇｒａｎｇｅ０引言在武器装备的研制和生产中，弹丸飞行速度和射频是需要经常测试的关键参数．光幕靶‘卜１０３作为常规靶场测试上述参数的生产校验仪器，已逐步替代线圈靶成为骨干仪器．光幕靶是一种区截装置，能敏感弹丸到达光幕的时刻，两台光幕靶与一台测时仪共同组成一套测速系统．目前国内靶场普遍使用的小靶面光幕靶，弹丸穿过的有效靶面一般不超过７００ｍｍ×８００ｍｍ，比如ＸＧＫ一９１—１型光幕靶有效面积为３３０ｍｍ×４００ｍｍ，奥地利的Ｂ４７０，Ｂ４７１光幕靶‘７３的有效靶面为６００ｍｍＸ８００ｍｍ，这些靶用于测试·收稿日期：２００７—０２—２６作者简介ｔ倪晋平（１９６５－），男，教授，主要从事光电测试技术、盲信号处理、阵列信号处理等研究．１８测试技术学报２００８年第１期１２．７ｍｍ口径以下小口径弹丸能够满足要求，用于测试口径大于１２．７ｍｍ的弹丸时，因靶面小，存在安全隐患．国外有几家研制靶场测速仪器的公司，如ＯＥＬＨＥＲＲＥＡＲＣＨ公司、ＰＲＯＴＯＴＹＰＡ公司、ＫＵＲＩＩＥＩＴ公司，设计有大靶面的光幕靶，但国内仅进口了奥地利的Ｂ４７１．由于进口仪器价值昂贵，测试单位未用于测试大口径弹丸．国内虽然有研究者设计了靶面较大的光幕靶，测试小口径弹丸时工作正常，但在测试１２．７ｍｍ以上口径弹丸时，容易受到炮口火光的干扰，测试数据异常．测试曳光弹时，由于弹尾曳光的光干扰，造成测试数据异常．大口径弹丸的测速一般在室外进行，采用天幕靶测速，测速点距离炮口较远，这样可以减弱炮口火光对天幕靶的影响．天幕靶因受自然光的限制，无法在夜间和室内使用，虽然配置人工光源天幕靶也可以使用，但人工光源与天幕靶配对很难布置，靶距很难精确标定，造成测速误差增大．现代兵器技术的发展为靶场提出了新的测试需求，靶场迫切需要一种能全天候工作的大靶面测速光幕靶，实现对１２．７ｍｍ～３０ｍｍ口径弹丸速度的全天候测试，以保证生产的正常进行．光幕形成原理与结构设计常规的光幕靶构成的测速系统由两台光幕靶和一台测时仪组成嘲，也可以不用测时仪直接采用数采嘲．测速系统中的核心部件是光幕靶．两台光幕靶前后相距一定距离放置在预定弹道上，光幕靶的探测面与弹道垂直．当弹丸飞过光幕靶的探测面时，弹丸遮住一部分到达接收器件的光线，从而引起接收圈１光幕靶结构示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｖｉｅｗｏｆｏｆ器件光电流的变化，光幕靶中的光电转换电路放大和处理该微弱变化的信号，最终输出一个电压脉冲信号，该信号的前沿代表弹丸某位置到达或触及光幕的时刻，测时仪记录弹丸飞过两台光幕靶的时间．构成光幕的主体是发射装置（也叫光源）和接收装置．本文设计的发射装置的功能是形成朝一个方向发光的线光源，接收装置接收线光源的光能量，在发射装置与接收装置间形成厚度均匀的光幕ｎ州．发射装置与接收装置用连接杆固定在一起，形成一个整体，如图１所示．图１中，发射装置中发光器件阵列有效发光长度为１。
1．弹丸设计全过程：论证阶段，方案阶段，工程样机阶段，设计定型阶段2．对弹丸的试验内容：弹丸结构特征数测定，弹丸发射强度试验，弹丸外弹道性能及射击精度试验，威力试验3．弹丸设计说明书：是反映弹丸结构及技术设计的基本文件4．产品图包括：弹丸的零件图或零件毛坯图，部件图，装药弹体图，弹丸标记图，靶场试验用图5．对弹丸的要求：战术技术要求，生产经济要求6．战术技术要求包括：弹丸的威力，弹道性能，射击精度，射击和勤务时的安全性，长期储存的安定性7．生产经济要求:弹丸结构工艺性,弹丸极其组件统一化,原材料资源丰富8．一般认为具有78J动能的破片即可使人员遭到杀伤9．二次烧伤效应：常规弹丸的热辐射对人员的伤害是有限的，对人员的杀伤大部分是由于爆炸引起环境火灾而致10．直射距离：是指最大弹道高不超过目标高（目前定为2米）的最大射程11．有效射程：是指在直射距离以内保证击毁给定目标的最大射程12．弹丸的统一化：是指将数种战斗性能兼备于同一弹丸上13．弹丸零件的统一化：是指将弹丸上各种组成零件通用于不同类型的弹丸上14．弹丸总体方案的选择：弹丸口径的选择，弹种的选择，结构类型的选择，质量大小的选择15．弹种的选择原则：欲摧毁或杀伤的目标性质，弹丸的现有技术水平与利用新技术的途径16．弹丸稳定方式分为旋转稳定和尾翼稳定17．设计弹丸中选择质量的两种情况:1火炮已定,要求为此炮配用新弹,以满足既定的战术技术要求.在这种情况下,所设计的内弹道条件(膛压、初速)必须满足适应该火炮的强度条件。
2.设计新炮和新弹。
因此，设计弹丸的质量不受火炮强度条件的限制。
但是，弹丸质量的大小会直接影响到将来相应的新炮的机动性。
在这种情况下，要求选用的弹丸质量，既要满足战术技术要求，又要使火炮具有良好的机动性（最轻便）。
18．火炮强度的限制条件：炮管强度限制条件，炮架强度限制条件19．装填条件：即弹丸质量和发射药性能、质量、几何形状以及药室容积的综合作用20．作E—m曲线，根据曲线形状选择最有利的弹丸质量21．旋转稳定弹丸结构设计包括：确定弹丸的基本尺寸，确定弹丸的结构特点及零件，选择装填炸药，选择引信，选择弹体及零件材料，绘制弹丸设计草图22．弹丸外形结构：弹头部，圆柱部，弹尾部，上下定心部，弹带，闭气环23．母线形状：以抛物线母线最有利而以椭圆形母线最差。
第二章弹丸内外弹道性能试验§2–1 弹丸初速的测定所谓初速（用0υ表示），并不是弹丸脱离炮口瞬间的实际飞行速度（用gυ表示），而是在假设弹丸脱离炮口后仅受空气阻力和重力作用的条件下，由后效区外某弹道段上的实际飞行速度外推到炮口，弹丸应具有的理想速度。
这是一个并不存在的虚拟速度。
由于炮口燃气流在后效期内对弹丸仍有一定的加速作用，所推出的初速将比炮口的实际速度要大三个基本要素（弹道系数C b，初速0υ，射角0θ）之一，是进行弹道计算的初始参量。
在进行弹道计算，密集度分析，特别是偏制射表时，都必须精确测定初速0υ及其散布0υE，而在测定跳角，弹道系数，直射距离以及其它许多弹道试验中，也往往要求同时提供初速υ，以便进行计算与分析。
初速的测定，实际上可归结为如何测量弹道上某点的弹丸飞行速度以及如何由它推算出初速两问题。
测量弹丸飞行速度的方法很多。
从物理原理分，有平均速度法及瞬时速度法；从测量仪器及技术的类型来分，则有电测法与光测法。
目前，最常用的标准方法是电子测量仪测速法和多普勒雷达测速法，它们都是采用平均速度法原理的电测方法。
这里重点介绍电子测时仪测速法。
一、电子测时仪测速方法假定弹道的某一限区间内，弹丸的飞行速度是线性变化的，则该段弹道中点的瞬时速度υ等于该区间的平均速度，即：υ（2–1）=υs/=t式中υ–––弹丸在该区间的平均速度s–––该段弹道的长度t–––弹丸飞行s段花费的时间实际弹丸的速度变化虽不是线性的，但只要截取的弹道区间不太长，弹丸的速度都近为线性变化，其中点瞬时速度都可以用该段的平均速度代替。
实践证明，它具有足够的准确性。
电子测时仪测速就是基于这种原理，利用区截装置来确定弹道段起止位置，利用电子记时仪器记录该段飞行时间的一种测量弹丸速度的方法。
1．区截装置它是一种成对使用的探测器。
它的作用是准确确定弹道区间的起止位置，及时可靠地感受弹丸到达和离开该区间的时刻，并产生感应信号，触发测时仪器开始和停止记时。
