全自由飛子母彈拋撒分離試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全自由飛拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，包括發(fā)射裝置、鎖緊機(jī)構(gòu)、解鎖機(jī)構(gòu)、高速攝像機(jī)和多通道精確同步控制儀，發(fā)射裝置固定于風(fēng)洞支撐系統(tǒng)上，用于逆風(fēng)向發(fā)射母彈，鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊線和彈簧，鎖緊線徑向橫穿過母彈內(nèi)部將子彈綁緊在母彈的外周，彈簧用于給子彈施加脫離母彈的力，解鎖機(jī)構(gòu)為前端帶鉤的鋼絲，其帶鉤的一端位于鎖緊線橫于母彈內(nèi)的部分之前，其另一端端固定在發(fā)射裝置上，高速攝像機(jī)設(shè)置于風(fēng)洞之外，多通道精確同步控制儀也設(shè)置于風(fēng)洞之外。本發(fā)明用于研究子彈從母彈拋撒分離過程中的子彈和母彈的動(dòng)態(tài)飛行運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)態(tài)分離氣動(dòng)特性及其相互影響和干擾，進(jìn)而為子母彈拋撒優(yōu)化設(shè)計(jì)和子彈的拋撒分布分析提供參考。
【專利說明】全自由飛子母彈拋撒分離試驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全自由飛拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)用于風(fēng)洞中母彈自由飛行的過程中，子彈從母彈上拋撒分離的試驗(yàn)系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]子母彈用于對(duì)付集群目標(biāo)，作為大縱深、大面積的壓制兵器，已廣泛的配置于炮彈、航彈、火箭彈和導(dǎo)彈上，其種類繁多，用途廣泛，發(fā)展迅速，成為世界各國(guó)十分關(guān)注的熱點(diǎn)。子母彈分離氣動(dòng)特性，是子母彈研制中的關(guān)鍵技術(shù)之一，分離時(shí)刻母彈的飛行狀態(tài)(飛行馬赫數(shù)、攻角、側(cè)滑角等)，以及子彈的拋射速度、排列及拋射方式等，都對(duì)子彈群落點(diǎn)分布的形狀、拋撒面積大小及其均勻程度存在影響，并進(jìn)而影響子母彈毀傷目標(biāo)的效果。對(duì)子母彈分離氣動(dòng)特性進(jìn)行研宄，實(shí)現(xiàn)對(duì)子母彈分離時(shí)刻不同的飛行狀態(tài)及拋射狀態(tài)下子母彈分離過程的動(dòng)態(tài)飛行運(yùn)動(dòng)軌跡及動(dòng)態(tài)飛散特性進(jìn)行預(yù)測(cè)，能為子母彈拋撒優(yōu)化設(shè)計(jì)和子彈的拋撒分布分析提供參考。風(fēng)洞試驗(yàn)是當(dāng)前氣動(dòng)研宄的最主要手段，尤其是涉及子母彈分離的動(dòng)態(tài)過程的模擬，采用風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性是數(shù)值模擬無法替代的。在風(fēng)洞中實(shí)現(xiàn)母彈和子彈在分離前后及分離過程中均全部處于自由飛行的狀態(tài)下的本試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠較為真實(shí)的在風(fēng)洞中模擬實(shí)際飛行狀態(tài)下的子母彈分離過程及其相互影響和干擾，較好的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞中對(duì)多個(gè)子彈從母彈分離的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行模擬，以及實(shí)現(xiàn)研宄初始拋射參數(shù)等對(duì)拋射過程的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)子母彈分離氣動(dòng)特性進(jìn)行研宄。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明技術(shù)解決的問題是:提供一種全自由飛(母彈和子彈在分離前后及分離過程中均全部處于自由飛行的狀態(tài)下)子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)子母彈分離氣動(dòng)特性的研宄，對(duì)多塊子彈在同時(shí)從母彈分離的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行模擬，并使用高速攝像機(jī)對(duì)整個(gè)分離過程和分離后子彈的飛行軌跡進(jìn)行拍攝記錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)子母彈分離過程的動(dòng)態(tài)飛行運(yùn)動(dòng)軌跡及動(dòng)態(tài)飛散特性進(jìn)行預(yù)測(cè)，為子母彈拋撒優(yōu)化設(shè)計(jì)和子彈的拋撒分布分析提供參考。
[0004]本發(fā)明的全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)包括發(fā)射裝置、鎖緊機(jī)構(gòu)、解鎖機(jī)構(gòu)、高速攝像機(jī)和多通道精確同步控制儀，所述發(fā)射裝置固定于風(fēng)洞支撐系統(tǒng)上，用于逆風(fēng)向發(fā)射母彈，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊線和彈簧，所述鎖緊線徑向橫穿過所述母彈內(nèi)部將子彈綁緊在所述母彈的外周，所述彈簧用于給子彈施加脫離所述母彈的力，所述解鎖機(jī)構(gòu)為前端帶鉤的鋼絲，其帶鉤的一端位于所述鎖緊線橫于所述母彈內(nèi)的部分之前，其另一端固定在所述發(fā)射裝置上，通過觸發(fā)所述發(fā)射裝置發(fā)射出所述母彈，所述鉤能夠鉤掛在所述鎖緊線上，并將所述鎖緊線扯斷，所述高速攝像機(jī)設(shè)置于風(fēng)洞之外，用于從風(fēng)洞的觀察窗對(duì)所述母彈和所述子彈的飛行軌跡進(jìn)行拍攝記錄，所述多通道精確同步控制儀也設(shè)置于風(fēng)洞之外，用于同時(shí)控制所述發(fā)射裝置和所述高速攝像機(jī)。
[0005]優(yōu)選所述子彈為兩個(gè)，所述鎖緊機(jī)構(gòu)通過所述鎖緊線依次從所述子彈彈身上的孔、彈簧中間的孔和所述母彈彈身上的孔穿過，至另一側(cè)的所述彈簧和所述子彈彈身上的孔穿出后，將所述彈簧壓縮至設(shè)計(jì)狀態(tài)加以鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)將所述子彈鎖緊在所述母彈上。
[0006]優(yōu)選所述子彈為多個(gè)。
[0007]優(yōu)選所述多通道精確同步控制儀通過控制所述發(fā)射裝置和所述高速攝像機(jī)同步或延時(shí)啟動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分離瞬間及分離后子彈和母彈在風(fēng)洞觀察窗范圍內(nèi)的飛行軌跡進(jìn)行拍攝記錄。
[0008]優(yōu)選所述多通道精確同步控制儀具有7個(gè)延時(shí)通道。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為:
[0009]1、本發(fā)明在風(fēng)洞中實(shí)現(xiàn)母彈和子彈在分離前后及分離過程中均全部處于自由飛行的狀態(tài)，能夠較為真實(shí)的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞中模擬實(shí)際飛行狀態(tài)下的子母彈分離過程及其相互影響和干擾，較好的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞中對(duì)多個(gè)子彈從母彈分離的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行模擬。
[0010]2、本發(fā)明采用的全自由飛方式，使得母彈在發(fā)射前處于發(fā)射裝置內(nèi)，這將起到有效保護(hù)母彈不受風(fēng)洞流場(chǎng)建立過程中的啟動(dòng)載荷沖擊，防止子彈在解鎖機(jī)構(gòu)啟動(dòng)前即被風(fēng)洞啟動(dòng)載荷吹走或造成鎖緊機(jī)構(gòu)松動(dòng)，從而影響分離過程的模擬效果。因此無需像母彈處于固定狀態(tài)下的半自由飛試驗(yàn)一樣，需要采取防止氣動(dòng)載荷沖擊的措施，這是本試驗(yàn)系統(tǒng)的全自由飛方式相較于半自由飛試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為全自由飛拋撒風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為全自由飛拋撒分離解鎖機(jī)構(gòu)示意圖。
[0013]符號(hào)說明
[0014]1-子彈、2-母彈、3-模型發(fā)射裝置、4-風(fēng)洞支撐系統(tǒng)、5-高速攝像機(jī)、6-多通道精確同步控制儀、7-風(fēng)洞觀察窗、8-鎖緊線、9-彈簧、10-解鎖絲

【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明為一種全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，包括全自由飛拋撒分離解鎖系統(tǒng)、高速攝像機(jī)5、多通道精確同步控制儀6。核心部分為全自由飛拋撒分離解鎖系統(tǒng)，其包括:子彈1、鎖緊線8、彈簧9、解鎖絲10和母彈2。
[0016]本發(fā)明采用全自由飛方式，即在風(fēng)洞中使得母彈2和子彈1在分離前后及分離過程中均全部處于自由飛行的狀態(tài)，從而能夠較為真實(shí)的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞中模擬實(shí)際飛行狀態(tài)下的子母彈分離過程及其相互影響和干擾，較好的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞中對(duì)多個(gè)子彈1從母彈2分離的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行模擬。
[0017]在分離試驗(yàn)前，需先將模型發(fā)射裝置3安裝固定在風(fēng)洞支撐系統(tǒng)4上，子彈1也需事先鎖緊在母彈2上。通過下述方式鎖緊子彈1:將子彈1與母彈2之間的彈簧壓緊至設(shè)計(jì)狀態(tài)，用鎖緊線依次從子彈1彈身上的孔、彈簧9中間的孔以及母彈2彈身上的孔穿過，至另一側(cè)的彈簧9和子彈1彈身上的孔穿出后鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)子彈1與母彈2之間的鎖緊。根據(jù)需要，可在母彈2周身布置若干組子彈1，其排列方式可以自由安排。
[0018]解鎖則由解鎖絲10實(shí)現(xiàn)。解鎖絲10是一端彎成鉤狀的鋼絲，其帶鉤的一端位于母彈2彈體內(nèi)鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊線8之前，尾端則固定在模型發(fā)射裝置3上，待多通道精確同步控制儀6發(fā)出發(fā)射指令后，母彈2從模型發(fā)射裝置3中加速發(fā)射進(jìn)流場(chǎng)，鎖緊機(jī)構(gòu)加速至一定速度時(shí)沖擊解鎖絲10，被解鎖絲10的反作用力將鎖緊線8拉斷，從而將鎖緊機(jī)構(gòu)解鎖，由于子彈與母彈之間為預(yù)壓緊的彈簧9，因此在鎖緊機(jī)構(gòu)解鎖的情況下，子彈將在彈簧9預(yù)緊力的作用下隨即從母彈2上飛出，從而實(shí)現(xiàn)拋撒分離。發(fā)射裝置3固定于風(fēng)洞支撐系統(tǒng)4上，用于逆風(fēng)向發(fā)射母彈。子彈1與母彈2之間的分離參數(shù)可通過對(duì)彈簧9參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算和改變彈簧9相對(duì)子彈1質(zhì)心的位置來實(shí)現(xiàn)。分離參數(shù)一般包括分離速度和角速度，因此通過設(shè)計(jì)彈簧絲直徑d、彈簧中徑D、彈簧圈數(shù)η等參數(shù)來設(shè)計(jì)彈簧剛度系數(shù)Κ，以及彈簧壓縮變形量ΔΧ使子彈獲得所需的分離速度。彈簧9相對(duì)于子彈1質(zhì)心的作用位置，可使子彈1獲得相應(yīng)的角速度。如彈簧9作用位置位于子彈1質(zhì)心的前方，則子彈1將獲得順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角速度；如作用于子彈1質(zhì)心的后方，則子彈1將獲得逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角速度；如作用于子彈1質(zhì)心上，則無角速度，子彈1平飛與母彈2分離。
[0019]高速攝像機(jī)5通過對(duì)風(fēng)洞觀察窗范圍內(nèi)進(jìn)行拍攝，實(shí)現(xiàn)對(duì)子彈1和母彈2在觀察窗范圍內(nèi)飛行過程的觀察和記錄，因此母彈2縮比模型尺寸大小應(yīng)保證其在分離過程完成之前不能飛出觀察窗范圍內(nèi)，以便高速攝像機(jī)5能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)分離過程進(jìn)行拍攝和記錄；同時(shí)應(yīng)保證子彈1縮比后的尺寸與觀察窗的大小比例適當(dāng)，子彈1尺寸過小將難以觀察其飛行狀態(tài)。多通道精確同步控制儀6和高速攝像機(jī)5均設(shè)置在流場(chǎng)之外。多通道精確同步控制儀6同時(shí)控制安裝在風(fēng)洞內(nèi)的支撐系統(tǒng)4上的模型發(fā)射裝置3和處于風(fēng)洞外對(duì)觀察窗范圍進(jìn)行拍攝的高速攝像機(jī)5，使二者同步或延時(shí)啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)子彈1與母彈2分離過程及分離后子彈1的動(dòng)態(tài)飛行軌跡及動(dòng)態(tài)飛散特性進(jìn)行拍攝記錄。該儀器具有7個(gè)延時(shí)通道，可以實(shí)現(xiàn)7路不同時(shí)間的延時(shí)和保持，其延時(shí)時(shí)間和保持時(shí)間均可在0?100秒之間隨意設(shè)定，可精確到毫秒。
[0020]以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括發(fā)射裝置、鎖緊機(jī)構(gòu)、解鎖機(jī)構(gòu)、高速攝像機(jī)和多通道精確同步控制儀，所述發(fā)射裝置固定于風(fēng)洞支撐系統(tǒng)上，用于逆風(fēng)向發(fā)射母彈，所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊線和彈簧，所述鎖緊線徑向橫穿過所述母彈內(nèi)部將子彈綁緊在所述母彈的外周，所述彈簧用于給子彈施加脫離所述母彈的力，所述解鎖機(jī)構(gòu)為前端帶鉤的鋼絲，其帶鉤的一端位于所述鎖緊線橫于所述母彈內(nèi)的部分之前，其另一端固定在所述發(fā)射裝置上，通過觸發(fā)所述發(fā)射裝置發(fā)射出所述母彈，所述鉤能夠鉤掛在所述鎖緊線上，并將所述鎖緊線扯斷，所述高速攝像機(jī)設(shè)置于風(fēng)洞之外，用于從風(fēng)洞的觀察窗對(duì)所述母彈和所述子彈的飛行軌跡進(jìn)行拍攝記錄，所述多通道精確同步控制儀也設(shè)置于風(fēng)洞之外，用于同時(shí)控制所述發(fā)射裝置和所述高速攝像機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述子彈為兩個(gè)，所述鎖緊機(jī)構(gòu)通過所述鎖緊線依次從所述子彈彈身上的孔、彈簧中間的孔和所述母彈彈身上的孔穿過，至另一側(cè)的所述彈簧和所述子彈彈身上的孔穿出后，將所述彈簧壓縮至設(shè)計(jì)狀態(tài)加以鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)將所述子彈鎖緊在所述母彈上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述子彈為多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述多通道精確同步控制儀通過控制所述發(fā)射裝置和所述高速攝像機(jī)同步或延時(shí)啟動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分離瞬間及分離后子彈和母彈在風(fēng)洞觀察窗范圍內(nèi)的飛行軌跡進(jìn)行拍攝記錄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的全自由飛子母彈拋撒分離風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述多通道精確同步控制儀具有7個(gè)延時(shí)通道。
【文檔編號(hào)】G01M9/00GK104483089SQ201410770767
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】蔣增輝, 宋威, 賈區(qū)耀 申請(qǐng)人:中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院