[发明专利]一种炮口振动测试系统和测试方法

说明书

本发明公开了一种炮口振动测试系统，具体包括下方测量光路系统(12)、侧方测量光路系统(13)和双线阵CCD信号采集与处理装置(23)，其特征在于：下方测量光路系统(12)包括第一线激光器(14)、第一柱面透镜(15)、第一平面反射镜(18)、第一滤光片(19)、第一成像系统(20)、第一线阵CCD(21)；侧方测量光路系统(13)包括：第二线激光器(24)、第二柱面透镜(25)、第二平面反射镜(28)、第二滤光片(29)、第二成像系统(30)、第二线阵CCD(31)；本发明安装简单、安全性高且适用于不同结构的火炮炮口，尤其在超高射速转管火炮等非常不便于安装或粘贴各种测量辅助物的场合。

技术领域

本发明涉及一种弹幕武器炮口振动测试装置及其测试方法，尤其涉及一种炮口振动测试系统和测试方法。

背景技术

近年来，随着导弹等精确制导武器的突防能力的不断提高，为对精确制导武器进行有效的防御，用于精确制导武器近程防御的弹幕武器也取得了长足发展。比较著名的有美国雷神公司的MK-15“密集阵”、荷兰的“守门员”、澳大利亚的“金属风暴”、俄罗斯的“CADS-N-1”、“卡什坦”，以及我国的“632”、“732”、“1132”、“陆盾”等多管小口径火炮近程低空防御武器系统，在舰船防空、车载机动防空以及地面的重要固定目标对空防御等领域都有广泛的应用^[1]。为有效的履行近程防空拦截作战任务，对弹幕武器的射弹散布要求与常规武器有所区别。与传统火炮要求射击弹着点集中相反，而是要求弹丸散布成一定面积的弹幕，具有一定面积的弹幕有利于覆盖来袭目标可能的弹道轨迹；其次为避免出现被拦截的导弹虽穿过弹幕但仍未被有效拦截的情况，要求具有一定的散布密度，即弹幕武器的弹丸在射击范围内相对均匀散布，才能保证拦截成功概率^[2]。弹幕武器的射弹散布情况是影响其拦截能力的重要因素。

由于弹幕武器具有弹丸散布面积大、短时间发射弹丸数量多、前后弹丸之间的间隔时间短等特点，普通靶板等射弹散布接触式测试方法在大量弹丸的射击后，很难再有效判别弹孔，难以实现对弹幕武器射弹散布的可靠测试^[3]。随着技术的发展以及军事上的迫切需求，弹幕武器的射频还在不断提高，给射弹散布测试技术带来了新的难题。为有效测试弹幕武器射弹散布，迫切需要一种有效靶面大、测试灵敏度和精度高、结构简单实用的非接触式测试方法，要求测试系统必须具有较高的测量精度、灵敏度及高速信号接收与处理能力，同时适应高速或者低速飞行弹丸的测试需要，具有大面积的靶面且易于靶场安装调试。

同时，在射击的过程中，发射药在火炮身管内发生剧烈化学作用，在复杂外力及环境作用下，身管必然会产生振动，影响火炮的射弹散布。弹幕武器通常采用多管形式的小口径转管炮，由于射频快，射击时前后的冲击振动相互影响，不同身管之间射击的振动情况交叉影响，其炮口振动情况比常规火炮更为复杂。由于火炮射击时的测试环境恶劣、振动激励源复杂、加速度大、振动幅度和频率多样等特点，缺乏有效的炮口振动测试手段。

上世纪90年代以来，国内外学者对火炮振动与射弹散布的关系进行了深入的理论分析与实验研究。研究结果表明摇架及身管振动都会对密集度产生影响，炮弹出炮口时的炮口动态射角与火炮的射弹散布的关系密切，是影响火炮射弹散布的重要原因之一。因此，复杂的炮口振动是影响弹幕武器弹丸散布的重要原因之一。研究测试其炮口振动与射弹散布的测试方法，能够为炮口振动与射弹散布相关性研究提供实践支撑。研究相关技术手段测量弹幕武器射弹散布和炮口的振动特性，为弹幕武器振动控制提供技术支撑，对于获取合理的弹幕武器射弹散布参数，提高武器作战效能具有重要意义。对弹幕武器射击时的炮口振动与弹丸散布进行测试，分析炮口振动对弹丸散布的影响程度，对弹幕武器系统的设计与改进研究也有指导意义。

炮口振动对射弹散布有重要影响，由于测试环境恶劣、振动情况复杂，一直是靶场测试领域的研究难点之一，现有的测试手段主要有以下几种。

(1)加速度计