[发明专利]一种弹丸飞行速度和轨迹的测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种弹丸飞行速度和轨迹的测量装置，包括至少一个线阵平面单元，每个线阵平面单元均包括两组设于同一平面内的压力传感器线阵组；每组压力传感器线阵组包括平行间隔设置第一线阵和第二线阵，第一线阵和第二线阵均为由多个沿同一直线等距间隔设置的压力传感器构成的传感器线阵，第一线阵的长度小于第二线阵，其两端位置均不超过第二线阵的端部；两组压力传感器线阵组平行相对设置，第一线阵位于内侧，第二线阵位于外侧。该装置考虑了弹丸飞行方向的影响，测速结果更为精确，且结构简单，易于调整。本发明还提供了一种弹丸飞行速度和轨迹的测量方法，测量精度高，且无需计算机仿真结果辅助。

技术领域

本发明涉及弹道靶实验技术领域，尤其涉及一种弹丸飞行速度和轨迹的测量装置及测量方法。

背景技术

弹道靶是一种实现气动实验模型在静止气体中自由飞行的空气动力学地面实验设备，模型由发射器加速到所需的速度后进入靶室，在惯性和空气动力作用下飞行，沿模型飞行方向设置阴影照相和计时系统，通过测定模型飞经各测量站的空间坐标和所对应的时间，可求解模型运动的速度、轨迹和气动力参数等。其中，弹丸的飞行速度和轨迹是弹道靶实验的重点研究对象。

一般来说，弹道靶的弹丸飞行速度和轨迹数据主要来自于正交光电探测或者正交拍摄站拍摄的图像信息。光电探测系统和正交阴影成像系统等需要额外建造，成本较高，且具有成像视场和探测区域的限制，增加了试验数据的采集难度。在一些区域狭小的测量场地，这些测量设备的安装将成为难题。因此有人提出了通过弹丸激波测量弹丸飞行轨迹的方法，该方法通过压力传感器阵列测量弹丸激波的时域和空域信息，结合CFD等仿真软件的仿真结果，计算弹丸的飞行轨迹。该方法采用的传感器安装方便、成本较低，但需要仿真结果的辅助，较为繁琐；若不进行仿真处理，则通常精度较低，难以得出准确的弹丸飞行速度及轨迹。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用压力传感器阵列测量弹丸激波实现测量弹丸飞行速度和轨迹的测量装置及测量方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种弹丸飞行速度和轨迹的测量装置，包括至少一个线阵平面单元，每个所述线阵平面单元均包括两组设于同一平面内的压力传感器线阵组；每组所述压力传感器线阵组包括平行间隔设置第一线阵和第二线阵，所述第一线阵和所述第二线阵均为由多个沿同一直线等距间隔设置的压力传感器构成的传感器线阵，所述第一线阵的长度小于所述第二线阵，其两端位置均不超过所述第二线阵的端部；两组所述压力传感器线阵组平行相对设置，两条所述第一线阵位于内侧，两条所述第二线阵位于外侧。

优选地，每组所述压力传感器线阵组中，所述第二线阵的长度不小于所述第一线阵长度的二倍。

优选地，每组所述压力传感器线阵组中，所述第一线阵和所述第二线阵间的垂直距离为相邻两个所述压力传感器间距的2～3倍。

优选地，所述第一线阵包括至少三个沿同一直线等距间隔设置的压力传感器。

优选地，包括两个所述线阵平面单元，两个所述线阵平面单元所在的平面相互正交，且二者之间存在重叠区域。

本发明还提供了一种弹丸飞行速度和轨迹的测量方法，采用如上述任一项所述的弹丸飞行速度和轨迹的测量装置进行测量，包括如下步骤：

S1、调整所述弹丸飞行速度和轨迹的测量装置，使水平靶道与线阵平面单元所在的平面平行，且穿过两组相对的压力传感器线阵组之间；调整好后固定所述弹丸飞行速度和轨迹的测量装置的位置；

S2、沿所述水平靶道发射待测弹丸，测量弹丸引起的激波到达所述弹丸飞行速度和轨迹的测量装置中各个压力传感器的时刻；

S3、选定激波到达一个所述线阵平面单元中两条第二线阵而未到达任一第一线阵的一时刻为起始时刻，判断弹丸偏斜倾向，以弹丸偏向的一组压力传感器线阵组为测量组；