炮口速度的測(cè)定

一、相關(guān)方法原理彈丸飛出炮口后，經(jīng)過(guò)后效期作用達(dá)到炮口初速度V。這個(gè)炮口初速度V并非彈丸脫00離炮口瞬間的實(shí)際飛行速度，而是在假設(shè)彈丸脫離炮口后僅受空氣阻力和重力作用的條件下，由后效區(qū)外彈道段上的實(shí)際飛行速度外推至炮口后的速度，是一個(gè)并不存在的理想化的虛擬速度，理論和實(shí)踐都證明，此時(shí)彈丸只受重力和空氣阻力的作用，在射角不大的情況下，彈道初始階段近似于水平直線，重力的影響可以忽略不計(jì)。由于彈丸在離開炮口后燃?xì)饬髟赩后效區(qū)對(duì)彈丸仍有一定的加速作用，所以外推出的初速略大于彈丸的實(shí)際瞬時(shí)速度g。（一）定距測(cè)時(shí)法又叫區(qū)截測(cè)速法，它是彈丸再通過(guò)間距為x精確已知的兩點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)，并利用它們?nèi)タ刂茰y(cè)試儀器，測(cè)出物體通過(guò)這段距離的時(shí)間，由v算出這段距離的平均速度。裝置分為兩部分：電子測(cè)時(shí)儀和區(qū)截裝置。1、接觸靶通過(guò)通、斷電信號(hào)來(lái)測(cè)時(shí)。例如：箔靶（通靶）銅絲靶（斷靶）。鋁箔靶是在2層很薄的鋁箔（或錫箔）中間夾一層泡沫塑料并用膠水粘聯(lián)而成，靠彈頭穿過(guò)靶時(shí)的瞬間接觸使2層鋁箔（或錫箔）短路來(lái)工作的，是一種通靶，彈丸通過(guò)第一個(gè)靶時(shí)開始計(jì)時(shí)，通過(guò)第二個(gè)靶時(shí)停止計(jì)時(shí)。靶距可選擇為5?10m，是以平均速度近似代替彈丸初速度。銅絲網(wǎng)靶是用細(xì)銅絲制成的柵網(wǎng)狀網(wǎng)靶，是靠彈頭穿過(guò)網(wǎng)靶瞬間“碰斷”柵絲工作的，故屬斷靶，其原理與箔靶相同。2、非接觸靶彈丸過(guò)靶時(shí)，改變靶的磁場(chǎng)、光場(chǎng)或電場(chǎng)等物理量，使靶給出一個(gè)電信號(hào)，來(lái)控制測(cè)時(shí)儀器的啟動(dòng)和停止。（1）線圈靶線圈靶是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作的非接觸式測(cè)速靶，結(jié)構(gòu)有2種：?jiǎn)尉€圈靶，需將彈頭磁化；雙線圈靶，即在感應(yīng)線圈外繞一層勵(lì)磁線圈，這種靶不需磁化彈頭，但需要接12?23V的直流電源用于產(chǎn)生直流磁場(chǎng)。（2）天幕靶及光幕靶光電靶由光學(xué)系統(tǒng)、光敏元件、處理電路及機(jī)械結(jié)構(gòu)4部分組成，按測(cè)試參數(shù)可將光電靶分為光電測(cè)速靶和光電立靶，在光電測(cè)速靶中按光源又可分為使用自然光源的天幕靶和使用人工光源的光幕靶，天幕靶按測(cè)試方式可分為水平天幕靶、仰角天幕靶，按天幕靶的光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)大小可分為普通靶和廣角天幕靶。無(wú)論是哪一種光電靶，其基本工作原理都相同，物鏡下有一狹縫，作為光闌，使光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)變成具有一定厚度的扇形幕，稱之為天幕，單鏡頭天幕的視場(chǎng)角為24°，光闌下是光敏元件，天幕相當(dāng)于一個(gè)虛設(shè)的靶面。當(dāng)飛行彈丸穿過(guò)此天幕時(shí)，遮住了進(jìn)入狹縫的部分光，這樣就使到達(dá)光敏元件的光通量發(fā)生變化，在電路中會(huì)產(chǎn)生一正比于該光通量變化的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)處理電路放大整形，最后輸出一脈沖信號(hào)，將這一脈沖信號(hào)收集并進(jìn)行相應(yīng)處理就可以得到彈丸初速度。以上介紹的定距測(cè)時(shí)法得出的速度是兩區(qū)截裝置平均速度，可以認(rèn)為其近似為初速度，也可以利用外彈道公式計(jì)算推到初速。（二）多普勒測(cè)速法由多普勒效應(yīng)測(cè)速。設(shè)彈丸運(yùn)動(dòng)速度與電磁波輻射方向一致，發(fā)射波頻率f，反射波頻0率f，之差f,1d01jf。九0d01jf。九0d由此可以推導(dǎo)出彈丸運(yùn)動(dòng)速度v。火炮測(cè)速雷達(dá)由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、啟動(dòng)器、終端處理器、電源等組成。它是按照多普勒效應(yīng)原理來(lái)測(cè)定火炮初速的。火炮測(cè)速雷達(dá)測(cè)速時(shí)通常配置在火炮近旁或裝在炮身上。當(dāng)雷達(dá)置放在炮身上時(shí)，雷達(dá)發(fā)射電磁波的方向與彈丸飛行的方向一致，此時(shí)彈丸的徑向速度就是彈丸飛行速度。當(dāng)雷達(dá)配置在火炮近旁時(shí)，適當(dāng)?shù)剡x擇雷達(dá)天線的位置，并使雷達(dá)發(fā)射電磁波的方向與彈丸飛行的方向近乎一致，即可近似認(rèn)為彈丸的徑向速度與彈丸飛行速度相等。終端處理器依據(jù)彈丸飛過(guò)初始段內(nèi)多個(gè)點(diǎn)的飛行速度推算出彈丸飛出炮口瞬間的速度，這個(gè)速度即為火炮初速?；鹋跍y(cè)速雷達(dá)測(cè)速的范圍為50?2000m/，測(cè)速的中間誤差為火炮表定初速的0.1%~0.5%。火炮測(cè)速雷達(dá)于20世紀(jì)50年代由電子測(cè)速儀發(fā)展而來(lái)。早期的測(cè)速雷達(dá)體積大，重量重。如丹麥的DR【532測(cè)速雷達(dá)（托馬電子工業(yè)公司生產(chǎn)的雷達(dá)測(cè)速儀）高達(dá)2米，天線高4米，重1000千克。70年代，火炮測(cè)速雷達(dá)實(shí)現(xiàn)小型化，如丹麥的“DR810”測(cè)速雷達(dá)只重13千克，同時(shí)期還出現(xiàn)通過(guò)測(cè)量彈丸在炮膛內(nèi)最后一段的運(yùn)動(dòng)速度以測(cè)定炮彈初速的雷達(dá)，如美國(guó)的“630B”測(cè)速雷達(dá)，它測(cè)速精度高，受炮口沖擊波影響小。隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，火炮測(cè)速雷達(dá)將向提高測(cè)速精度和可靠程度并更加小型化的方向發(fā)展。我國(guó)70年代自行研制了640型雷達(dá)，主要用于火炮外彈道實(shí)驗(yàn)。（三）各種方法的比較接觸式測(cè)量方法是靠接觸進(jìn)行測(cè)量，此方法原理簡(jiǎn)單，但測(cè)量受火炮本身影響較大，由于火炮發(fā)射時(shí)通常伴有大量的煙霧、火光、離子塵埃等，因此常產(chǎn)生過(guò)零點(diǎn)提取困難等問(wèn)題，造成精度下降。此外，多數(shù)接觸式測(cè)量方法中的區(qū)截靶方法是在測(cè)量的彈道上近距離設(shè)立2個(gè)靶，通過(guò)測(cè)量彈丸穿過(guò)2個(gè)靶的時(shí)間差來(lái)計(jì)算此區(qū)間的平均速度，并以此速度代替瞬時(shí)速度，但是此方法要破壞炮膛結(jié)構(gòu)，因此，這種方法只適用于武器裝備實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)合使用，難以在部隊(duì)得到推廣。非接觸式測(cè)量方法較接觸式測(cè)量方法有了重大改進(jìn)，測(cè)量效率也有了顯著提高，例如線圈靶測(cè)速方法是在彈丸上安裝一個(gè)測(cè)速傳感器，并使用通訊設(shè)備裝置對(duì)火炮彈丸初速進(jìn)行測(cè)量，這種方法通常用于射程修正引信，不適合部隊(duì)使用。毫米波測(cè)速方法是使用測(cè)速雷達(dá)對(duì)外彈道中的一段進(jìn)行測(cè)量，一般采用多譜勒效應(yīng)對(duì)彈道特定位置上的瞬時(shí)速度進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)外彈道方程進(jìn)行反推。這幾種方法中，區(qū)截靶測(cè)速方法的造價(jià)最低，但組織實(shí)施比較復(fù)雜，通常要求破壞身管；線圈靶測(cè)速方法測(cè)量成本較高，不能對(duì)普通彈藥的炮口初速進(jìn)行測(cè)量，不適合部隊(duì)推廣使用；毫米波雷達(dá)測(cè)速方法不需要破壞身管，精度較高，適合部隊(duì)使用。二、國(guó)內(nèi)研制測(cè)速裝置的單位（一）西安尊道科技有限責(zé)任公司其產(chǎn)品之一Ares炮彈初速度測(cè)量雷達(dá)。其性能指標(biāo)如下：測(cè)速范圍：600m/s~2200m/s.測(cè)速精度：±0.5m/s.微波頻率：K波段。電源電壓：10~16伏，工作電流：0.6A工作環(huán)境：-40?80°C可以在2秒鐘內(nèi)承受500度空氣?？箾_擊：正面可承受5mm鋼球10米高度自由落下的撞擊，其他方向可承受20mm鋼球10米高度自由落下的撞擊。上?？歼_(dá)電子有限公司經(jīng)銷美國(guó)YEMA電子公司貓頭鷹系列測(cè)速雷達(dá)，是YEMA公司在中國(guó)總代理。技術(shù)指標(biāo)工作性能(1)測(cè)速精確度：1m/s。測(cè)速范圍：0?1500m/s。每分鐘測(cè)100發(fā)炮彈。電氣參數(shù)⑴工作電壓：標(biāo)稱值+12VDC，最大值+16V，最小值+10.5V。工作電流：工作電壓為+12VDC時(shí)，工作電流三1A。微波發(fā)射頻率：K波段24GHz。微波發(fā)射功率P。：<30mWo極化方式：右旋園極化。(6)接收機(jī)二極管額定燒毀功率：100mWo機(jī)械參數(shù)圓筒型外殼；尺寸：申90mmxllOmm；重量：0.