炮口速度的测定

一、相关方法原理弹丸飞出炮口后，经过后效期作用达到炮口初速度V。这个炮口初速度V并非弹丸脱00离炮口瞬间的实际飞行速度，而是在假设弹丸脱离炮口后仅受空气阻力和重力作用的条件下，由后效区外弹道段上的实际飞行速度外推至炮口后的速度，是一个并不存在的理想化的虚拟速度，理论和实践都证明，此时弹丸只受重力和空气阻力的作用，在射角不大的情况下，弹道初始阶段近似于水平直线，重力的影响可以忽略不计。由于弹丸在离开炮口后燃气流在V后效区对弹丸仍有一定的加速作用，所以外推出的初速略大于弹丸的实际瞬时速度g。（一）定距测时法又叫区截测速法，它是弹丸再通过间距为x精确已知的两点时，产生两个信号，并利用它们去控制测试仪器，测出物体通过这段距离的时间，由v算出这段距离的平均速度。装置分为两部分：电子测时仪和区截装置。1、接触靶通过通、断电信号来测时。例如：箔靶（通靶）铜丝靶（断靶）。铝箔靶是在2层很薄的铝箔（或锡箔）中间夹一层泡沫塑料并用胶水粘联而成，靠弹头穿过靶时的瞬间接触使2层铝箔（或锡箔）短路来工作的，是一种通靶，弹丸通过第一个靶时开始计时，通过第二个靶时停止计时。靶距可选择为5〜10m，是以平均速度近似代替弹丸初速度。铜丝网靶是用细铜丝制成的栅网状网靶，是靠弹头穿过网靶瞬间“碰断”栅丝工作的，故属断靶，其原理与箔靶相同。2、非接触靶弹丸过靶时，改变靶的磁场、光场或电场等物理量，使靶给出一个电信号，来控制测时仪器的启动和停止。（1）线圈靶线圈靶是根据电磁感应原理制作的非接触式测速靶，结构有2种：单线圈靶，需将弹头磁化；双线圈靶，即在感应线圈外绕一层励磁线圈，这种靶不需磁化弹头，但需要接12〜23V的直流电源用于产生直流磁场。（2）天幕靶及光幕靶光电靶由光学系统、光敏元件、处理电路及机械结构4部分组成，按测试参数可将光电靶分为光电测速靶和光电立靶，在光电测速靶中按光源又可分为使用自然光源的天幕靶和使用人工光源的光幕靶，天幕靶按测试方式可分为水平天幕靶、仰角天幕靶，按天幕靶的光学系统视场大小可分为普通靶和广角天幕靶。无论是哪一种光电靶，其基本工作原理都相同，物镜下有一狭缝，作为光阑，使光学系统的视场变成具有一定厚度的扇形幕，称之为天幕，单镜头天幕的视场角为24°，光阑下是光敏元件，天幕相当于一个虚设的靶面。当飞行弹丸穿过此天幕时，遮住了进入狭缝的部分光，这样就使到达光敏元件的光通量发生变化，在电路中会产生一正比于该光通量变化的电信号，此信号经处理电路放大整形，最后输出一脉冲信号，将这一脉冲信号收集并进行相应处理就可以得到弹丸初速度。以上介绍的定距测时法得出的速度是两区截装置平均速度，可以认为其近似为初速度，也可以利用外弹道公式计算推到初速。（二）多普勒测速法由多普勒效应测速。设弹丸运动速度与电磁波辐射方向一致，发射波频率f，反射波频0率f，之差f,1d01jf。九0d01jf。九0d由此可以推导出弹丸运动速度v。火炮测速雷达由天线、发射机、接收机、启动器、终端处理器、电源等组成。它是按照多普勒效应原理来测定火炮初速的。火炮测速雷达测速时通常配置在火炮近旁或装在炮身上。当雷达置放在炮身上时，雷达发射电磁波的方向与弹丸飞行的方向一致，此时弹丸的径向速度就是弹丸飞行速度。当雷达配置在火炮近旁时，适当地选择雷达天线的位置，并使雷达发射电磁波的方向与弹丸飞行的方向近乎一致，即可近似认为弹丸的径向速度与弹丸飞行速度相等。终端处理器依据弹丸飞过初始段内多个点的飞行速度推算出弹丸飞出炮口瞬间的速度，这个速度即为火炮初速。火炮测速雷达测速的范围为50〜2000m/，测速的中间误差为火炮表定初速的0.1%~0.5%。火炮测速雷达于20世纪50年代由电子测速仪发展而来。早期的测速雷达体积大，重量重。如丹麦的DR【532测速雷达（托马电子工业公司生产的雷达测速仪）高达2米，天线高4米，重1000千克。70年代，火炮测速雷达实现小型化，如丹麦的“DR810”测速雷达只重13千克，同时期还出现通过测量弹丸在炮膛内最后一段的运动速度以测定炮弹初速的雷达，如美国的“630B”测速雷达，它测速精度高，受炮口冲击波影响小。随着雷达技术的发展和计算机技术的应用，火炮测速雷达将向提高测速精度和可靠程度并更加小型化的方向发展。我国70年代自行研制了640型雷达，主要用于火炮外弹道实验。（三）各种方法的比较接触式测量方法是靠接触进行测量，此方法原理简单，但测量受火炮本身影响较大，由于火炮发射时通常伴有大量的烟雾、火光、离子尘埃等，因此常产生过零点提取困难等问题，造成精度下降。此外，多数接触式测量方法中的区截靶方法是在测量的弹道上近距离设立2个靶，通过测量弹丸穿过2个靶的时间差来计算此区间的平均速度，并以此速度代替瞬时速度，但是此方法要破坏炮膛结构，因此，这种方法只适用于武器装备实验等场合使用，难以在部队得到推广。非接触式测量方法较接触式测量方法有了重大改进，测量效率也有了显著提高，例如线圈靶测速方法是在弹丸上安装一个测速传感器，并使用通讯设备装置对火炮弹丸初速进行测量，这种方法通常用于射程修正引信，不适合部队使用。毫米波测速方法是使用测速雷达对外弹道中的一段进行测量，一般采用多谱勒效应对弹道特定位置上的瞬时速度进行测量，然后根据外弹道方程进行反推。这几种方法中，区截靶测速方法的造价最低，但组织实施比较复杂，通常要求破坏身管；线圈靶测速方法测量成本较高，不能对普通弹药的炮口初速进行测量，不适合部队推广使用；毫米波雷达测速方法不需要破坏身管，精度较高，适合部队使用。二、国内研制测速装置的单位（一）西安尊道科技有限责任公司其产品之一Ares炮弹初速度测量雷达。其性能指标如下：测速范围：600m/s~2200m/s.测速精度：±0.5m/s.微波频率：K波段。电源电压：10~16伏，工作电流：0.6A工作环境：-40〜80°C可以在2秒钟内承受500度空气。抗冲击：正面可承受5mm钢球10米高度自由落下的撞击，其他方向可承受20mm钢球10米高度自由落下的撞击。上海考达电子有限公司经销美国YEMA电子公司猫头鹰系列测速雷达，是YEMA公司在中国总代理。技术指标工作性能(1)测速精确度：1m/s。测速范围：0〜1500m/s。每分钟测100发炮弹。电气参数⑴工作电压：标称值+12VDC，最大值+16V，最小值+10.5V。工作电流：工作电压为+12VDC时，工作电流三1A。微波发射频率：K波段24GHz。微波发射功率P。：<30mWo极化方式：右旋园极化。(6)接收机二极管额定烧毁功率：100mWo机械参数圆筒型外壳；尺寸：申90mmxllOmm；重量：0.