[发明专利]火炮摇架五自由度振动位移测试方法

说明书

本发明涉及一种射击工况火炮摇架五自由度振动位移测试方法，具体地讲，本发明涉及一种大口径火炮在射击试验时摇架相对于大地沿高低、方向(或称为左右)、前后平动位移，以及摇架高低俯仰和左右摆动角位移测试方法。

技术背景

火炮武器在研制过程中，都要进行射弹散布(也就是射击密集度)性能试验。大口径火炮常进行最大射程地面密集度射击试验。弹丸地面射弹散布也就是火炮射击地面密集度，它是一组射弹散布围绕散布中心的密集程度，是火炮武器系统对目标命中效能的关键性战技指标，也是火炮武器系统效能和作战效能的重要基础性能参数。在现代化高新技术条件下，现代化炮兵战场上对抗的加剧，火炮武器系统的密集度具有十分重要的意义。显然，准确的炮火袭击，准确而快速地歼灭目标是对现代炮兵武器系统的最基本要求。目前，随着战争模式的变化，火炮对付的目标，其速度越来越快。要提高火炮的毁伤效果，提高其射击密集度是达到此目标的主要技术途径之一。在目标运动的未来位置，发射密集的弹丸或碎片，以此攻击运动目标。因此，与以往相比，现代战场对火炮武器系统射击密集度的要求更为突出，世界各国兵器研制部门和使用部门都在研究提高火炮武器系统射击密集度的理论和技术。

高技术条件下的现代战争对火炮武器的要求之一就是高精度、远射程、高机动性。为了提高火炮射程，人们将会采取制导炮弹、增加膛压和加长身管等措施。身管的加长和膛压的增加，直接的效果是火炮结构动力学特性恶化，炮口振动响应显著增加，射击密集度性能下降。为了在较短时间内发射密集的炮弹，人们寻求提高火炮射速的方法。火炮射速提高后，火炮振动加剧，又制约着火炮射击密集度性能的进一步提高。因为，振动响应是影响火炮射击密集度的主要因素，有时它成为首要因素。高机动性的实现，必然要求火炮武器重量轻。火炮重量和火炮射击密集度一直是共生的一对矛盾，一般情况下，火炮重量轻，则其射击密集度就变差。

在火炮武器系统的研制过程中，射击密集度问题一直困扰着火炮武器系统的快速发展，射击密集度指标往往不能达到战技指标要求，需要组织技术攻关，这样既增加了研制经费又拖长了研制周期，这些是制约火炮武器发展的瓶颈问题之一。因此，研究射击密集度问题，对促进我国火炮武器科技的快速发展，显著提高火炮武器性能具有决定性意义。

影响火炮射击密集度因素多种多样，概括起来，主要有火炮内、外弹道因素，火炮结构因素等。目前，开发火炮，根据作战任务的不同，一般重点集中在火炮结构的变形上，如牵引式火炮、履带式火炮、车载式火炮、轮式火炮等不同形式。经过多年的改进完善，火炮内外弹道性能已基本稳定，新型火炮型号研制时，其内外弹道参数直接采用，一般不作变动或修改。多年的火炮开发工程实践和理论分析表明，采用制式弹药开发的火炮，其射击密集度性能主要受火炮结构振动响应大小的影响。

随着现代战争形式的快速变化，自行火炮已成为世界主要军事大国重点发展的火炮武器。起落部分是自行火炮结构的主要部件，起落部分振动响应特性对火炮射击密集度影响最为显著，摇架是起落部分的主要组成部分。火炮射击时，火炮摇架相对于大地会发生六自由度振动响应，其中摇架沿高低、方向、前后平动位移，以及摇架高低俯仰和左右摆动角位移是影响射击密集度的主要因素。由于火炮射击过程振动响应特性的复杂性，以及火炮摇架多自由度振动位移受测试技术的限制，因此，火炮型号研制迫切需要能满足火炮射击时，能抵抗炮口焰和烟雾干扰，且高精度测试摇架相对于大地沿高低、方向、前后平动位移，以及摇架高低俯仰和左右摆动角位移测试方法，以便快速提高火炮关键性能、缩短研制周期、节约研制经费，提升我国火炮武器研制水平。

目前，火炮射击时振动位移测试主要采用一维位移传感器，得到的主要是构件之间的相对量，难于满足摇架多自由度绝对量振动位移测试。尽管也有高速摄影技术可以进行运动物体空间位移测试，但是，由于容易受炮口焰和烟雾的干扰，尤其是烟雾遮蔽火炮时，高速摄影技术应用效果不佳。高速摄影技术受像素的限制，其位移测试精度难于提高。

发明内容

为了解决火炮型号研制时的结构振动位移测试关键技术，特发明一种火炮摇架五自由度振动位移测试方法。

本发明方法分为三步，第一步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架沿高低和前后线位移，第二步，用激光位移跟随器测试火炮射击时摇架沿方向线位移，第三步，根据摇架振动线位移测试结果由计算模块得到摇架俯仰角位移和摇架左右摆动角位移。