末端防御制导炮弹发展现状及关键技术分析

随着低成本小型化抗高过载制导控制技术、信息技术等技术逐步走向成熟,使得在传统小口径防空高炮武器系统上发展末端防御制导炮弹成为可能。另一方面,新时代的军事斗争形势要求末端防御弹药具有更高的射击精度和打击距离,也推动着末端防御制导炮弹的快速发展。通过对美、俄等军事强国末端防御制导炮弹发展现状、典型装备、发展思路等的梳理,对涉及到的系统总体技术、低成本高精度制导控制技术、高效毁伤及引战配合技术、弹体抗高过载结构设计技术等相关关键技术进行了分析和探讨,以期为同行业相关发展研究提供一定的启示和借鉴。

旋转控制固定鸭舵的导航初始化与控制算法研究

针对制导迫击炮弹的固定翼鸭舵导航初始化,设计了基于GPS信息的衰减记忆法扩展卡尔曼滤波算法,用于实时求解固定翼鸭舵的气动力合成矢量,然后结合固定翼鸭舵的气动数学模型,设计了固定翼鸭舵的导航初始化算法。并在直流电子负载系统的基础上设计了鸭舵的旋转控制算法,通过仿真试验验证了依靠GPS提供的位置速度信息和鸭舵滚转角速度信息可以快速实现固定翼鸭舵的导航初始化,为旋转控制固定翼鸭舵的工程应用,提供了理论参考。

迫弹一维弹道修正引信平面阻力器的空气阻力算法

依据设计的一维弹道修正引信平面阻力器改装的某型迫弹(简称"一维修正迫弹")空气阻力的简捷测量试验数据,分析了一维弹道修正引信平面阻力器与"一维修正迫弹"的空气阻力、空气阻力系数的关系及影响,推导出其扩增空气阻力系数与一维弹道修正引信平面阻力器展开时的面积之间关系的数学模型,从而建立了一种定量计算"一维修正迫弹"的空气阻力系数和空气阻力的理论方法。

基于涡轮发电机的迫弹发射参数辨识

针对现有引信定高测距方法在城市、山区等作战环境中应用及弹药发射参数辨识方法的不足,提出基于涡轮发电机的迫击炮弹发射参数辨识定高方法。迫弹发射参数辨识运用引信上已有涡轮发电机作为速度传感器,运用少量极具辨识价值的速度信息开展辨识,涵盖涡轮发电机停转与不停转两种情况。试验表明:基于涡轮发电机的迫弹发射参数辨识方案可行,算法计算量小,易于工程实现,对开展引信弹道辨识定高具有基础性作用。

基于气动参数辨识的弹道风速估计算法设计

首先介绍低空风分布,确定风速估算范围。然后,以射程预测为主要研究目标,通过弹上传感器信息分析飞行过程中的实时气动阻力,对比在无风条件下的气动阻力理论值,采用气动参数辨识算法实时估算纵向风的近似风速,从而提高射程预测的精度。估算过程中,采用最小二乘算法计算不同风速下的气动阻力系数常值项,利用迭代算法求取气动阻力系数常值项为理论值时所对应的设定纵向风,即实际纵向风的近似值。最后通过仿真试验给出了估算算法的分析结果,该算法可以实时估算风速用于射程预测,并具有运算速度快,计算负荷小等优点,适合于工程实际应用。

一维弹道修正引信DCM启动时间快速计算方法研究

根据一维射程修正技术与迫弹特性,分析了弹丸在配备阻尼修正机构前后的阻力系数变化规律,提出一种一维弹道修正引信DCM启动时间快速计算方法,即利用射程修正量与阻尼片作用时间的关系,粗略估算出阻尼片的张开时间,然后重新计算弹道,根据计算出的目标射程与预测弹道落点射程的差值的正负来精确算出阻尼片的张开时间。仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。

迫击炮弹一维射程修正引信技术研究

研制一维弹道修正引信技术的基本目的是在不给士兵增加后勤负担的情况下 ,提高迫击炮间接射击的有效性。射程修正模块作为迫击炮弹引信的一个灵巧武器 ,能减小射程误差 ,提高其打击毁伤效率。现代微电子、传感器和电源方面的技术进步使得用迫击炮引信进行一维射程修正成为可能。本文主要针对迫弹弹道修正引信射程修正技术涉及的关键问题进行了初步研究 ,为进一步开展设计工作奠定基础。

双旋静稳定弹的共振不稳定研究

由于双旋弹的鸭舵和弹体相对旋转,非对称固定翼鸭舵方位角的改变干扰了双旋弹角运动的周期,如果这个干扰的频率与弹体自由摆动的频率相同就会发生共振,共振的出现使攻角突增或发散,造成飞行不稳,这种不稳定称为共振不稳定。本文分析了双旋静稳定弹角运动方程,讨论了共振不稳定的特性。研究可知,攻角运动的振幅与固定翼鸭舵的转速和双圆运动的两个频率有关,固定翼鸭舵转速的不合理可能引起攻角运动的发散,而保持固定翼鸭舵转速远离双圆运动2个频率可以有效避免双旋弹的共振不稳定。

固定翼鸭舵式双旋弹的制导控制算法研究

从降低制导武器成本和体积的角度出发,在GPS接收机和x轴陀螺仪等少量信息的基础上,根据双旋弹的抛物线飞行特性,提出一种基于调整固定翼鸭舵控制力矢量方向进行弹道修正的制导算法。此种制导方式并不需要精确的弹体姿态信息,通过GPS接收机数据估算弹体的当前姿态,并通过弹体的静稳定裕度保证飞行稳定性,实现落点偏差的有效修正。最后在分析姿态信息采集算法的误差范围的基础上,对制导控制算法的适用性进行了分析与验证。

末段修正迫弹脉冲修正方案研究

文中对末段修正迫弹脉冲修正技术进行了研究,提出了四象限脉冲修正方案和高频照射脉冲修正方案,分别进行了脉冲发动机组布局设计和脉冲修正策略设计,建立了相应的数学模型;四象限脉冲修正方案由于没有准确的目标方位信息,会造成脉冲推力损失和脱靶量增大;通过使用脉冲发动机提前工作角,高频照射脉冲方案能使脉冲作用力的合力作用在正确的修正方向上,有利于减少脱靶量,提高修正精度。

迫击炮弹近弹原因的故障树分析

通过对造成迫击炮弹近弹问题的因素进行故障树分析,按照建立故障树、故障树的定性分析和故障树的定量计算的步骤分析出这些影响顶事件各级事件的重要程度,从而在产品设计及使用过程中应当特别注意避开这些因素,以免发生近弹。

基于Matlab的尾翼弹尾翼张开的运动分析与仿真

针对高速滑膛远程榴弹,要保证其飞行稳定性,必须采用张开式超口径尾翼稳定装置。本文对尾翼弹的尾翼稳定装置中活塞、尾翼片进行运动分析,根据其运动过程建立相应的数学模型,然后利用计算机对数学模型进行求解,根据解出的数据来验证该改进方案的可行性。

迫击炮弹气动力三维数值模拟

本文主要介绍用有限差分法计算一种带有尾翼的特殊弹丸在有攻角时三维绕流流动，通过求解三维 Ｎ Ｓ方程得到流场流动参数，并通过对物面处压力和应力的积分，得到弹丸诸气动力系数．其计算结果可供设计人员参考．

迫弹配用近炸引信杀伤能力分析

文章通过建立迫弹杀伤能力计算模型,结合靶场试验数据,对迫弹采用预制破片和近炸引信后的杀伤能力进行了深入的分析,得到了许多有益的结论。所建立的模型和得到的结论,对于正确评价产品性能,改进弹药设计以及指导部队作战都具有重要意义。

迫击炮弹外弹道辨识方法

根据一维射程修正技术与迫击炮弹特性 ,提出了一种新的弹道辨识方法 ,即通过弹丸初速和弹道上最小速度值来确定弹丸射程。仿真结果验证了该方法的可行性和正确性。

迫弹开舱结构设计技术探讨

探讨迫弹开舱结构的相关设计技术,研究可供参考的一般开舱结构设计思路和方法。文中通过对不同弹形的迫弹载体的结构特性分析,结合有效载荷的装填特点和出舱后的作用方式及要求,列举了前、后两种开舱方式共三例开舱结构类型,并就各例的特点、作用机理及运用等进行了较为详细地论述。

迫击炮弹基本药管低温发射安全性分析

研究了某型迫击炮弹基本药管发射安全性的评估方法。分析了迫击炮弹尾管炸裂原因,建立了一种预测迫击炮弹尾管炸裂发生概率的方法,通过统计推断出其低温最大尾管压服从正态分布,计算了尾管炸裂概率。结果表明该迫击炮弹尾管炸裂概率较大,通过改进基本药管,消除了尾管炸裂隐患。建立的尾管炸裂概率预测方法可用于迫击炮弹基本药管的发射安全性分析。

火箭增程迫弹外弹道参数优化设计

建立了以推进剂质量为目标函数，并同时满足火箭增程迫弹射程及密集度指标的数学模型，采用约束变尺度优化法，对火箭增程迫弹外弹道参数进行了优化设计，通过优化计算得到了满足设计指标的最少推进剂质量、发动机点火时间、发动机工作时间及发动机质量系数等参数值，将对火箭增程迫弹的初步设计具有参考价值。

迫击炮弹弹道一致性检验与设计探讨

探讨迫击炮弹弹道一致性检验与设计技术,研究可供参考的设计控制方法。基于弹箭弹道一致性检验原理和方法,阐述了迫击炮弹弹道一致性的理论设计方法。其实质是通过外弹道计算,使两种弹的弹道差小于一致性设计控制限。结合设计实例,以成对交叉检验法为基础,给出了具体的设计控制和检验过程。试验结果表明,所阐述的设计控制方法是有效的,有一定的实用价值。

远程制导迫弹滑翔增程弹道方案研究

以满足迫击炮的远程化打击为研究背景,本文提出了以火箭助推+滑翔增程的远程制导迫弹弹道方案,建立了弹道方程组模型,在此基础上对滑翔增程弹道进行研究。理论分析及数字仿真表明,滑翔增程能力主要取决于弹体的升阻比以及最大弹道高。通过提高弹体升阻比和优化最大弹道高设计,远程制导迫弹能够实现较强的弹道增程,满足远程化打击作战需求。