學科前沿論文

淺談現(xiàn)代戰(zhàn)場上的新型彈藥一末敏彈的發(fā)展、工作原理及參數(shù)測量因為和班級另外兩位同學一起參加了科研訓練，課題就是末敏彈穩(wěn)態(tài)掃描參數(shù)記錄儀，所以就借此機會淺談一下末敏彈的發(fā)展情況及其工作原理，同時對末敏彈穩(wěn)態(tài)掃描參數(shù)記錄儀的研究意義和測量需求作簡要的認識說明。摘要：在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，坦克的大量使用和坦克性能的不斷提高，使反坦克的任務日益加重。對地面炮兵，除了要求它繼續(xù)完成傳統(tǒng)的火力壓制和支援任務之外，還要求它具有對裝甲目標實施遠距離間瞄射擊的能力。以前的常規(guī)火炮不能有效地遠距離打坦克。研制定型的常規(guī)子母彈，雖然賦予了火炮一定的遠距離反裝甲能力，但由于命中概率和破甲后效的限制，仍然不能滿足未來戰(zhàn)爭的需要。末端敏感彈是一種既適用于間瞄射擊、又能對遠距離裝甲目標實施有效攻擊的武器系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用了現(xiàn)代火炮發(fā)射技術、爆炸形成彈丸戰(zhàn)斗部技術、紅外和毫米波探測技術、信號處理技術以及其他領域內一些高新技術。該系統(tǒng)與其他武器系統(tǒng)相比，具有某些不可比擬的優(yōu)點，如結構簡單，不需要復雜的制導系統(tǒng)可以像常規(guī)炮彈一樣使用；發(fā)射后不用管，減輕了操作人員的負擔；效率比較高，對裝甲目標來說，使用末敏彈的效果幾乎等于使用幾十倍常規(guī)炮彈。關鍵詞：末敏彈、反坦克Abstract:Inmodernwarfare,alargenumberoftanksandtankperformanceusingcontinuousimprovementtoanti-tanksmissionisincreasing.Artilleryontheground,inadditiontorequireittocontinuetocompletethetraditionalfiresuppressionandsupporttasks,alsocalledarmoredtargetsithasonthedistancebetweentheFiringability.Previouslong-rangeconventionalartillerycannoteffectivelyfighttanks.Shapedthedevelopmentofconventionalclusterbombs,althoughgiventhelong-rangeanti-armorgunsomeability,butbecauseofthehitprobabilityandSunderaftereffectrestrictionsstillcannotmeettheneedsoffuturewars.Endofthesensitivemissileisaimingnotonlyapplytoroomshooting,butalsoonlong-rangeattackarmoredtargetseffectiveweaponssystems.Thesystemapplicationofmodernartilleryfiringtechnology,explosiveformedprojectilewarheadtechnology,infraredandmillimeter-wavedetectiontechnology,signalprocessingtechnology,andanumberofotherhigh-techfields.Thesystemiscomparedwithotherweaponssystems,withsomeunparalleledadvantagessuchassimplestructure,noguidancesystemcanbeascomplexastheuseofconventionalartilleryshells;launchandleave,reducingtheburdenontheoperator;moreefficient,againstarmoredtargets,theuseoftheeffectofsensitivityProjectilealmostequaltoseveraltimestheuseofconventionalartilleryshells.Keyword:sensorfuzedmunition、anti-tank末敏彈發(fā)展國內外末敏彈的發(fā)展情況不一，以下是幾種具有代表性的末敏彈。美國M898式155mm炮射反裝甲末敏彈研制項目的正式稱謂叫“裝甲敏感與毀傷技術彈藥”，它的英文縮寫SADARM，在國內通常被翻譯為“薩達姆”?！八_達姆”末敏彈的研制早在1979年就已開始，后來因為技術問題幾經(jīng)起落，最終于1997年成功定型裝備，其基本載體是常規(guī)155mm底凹子母彈彈丸，每發(fā)炮彈可攜帶兩顆末敏子彈，使用M109A6等39倍口徑155mm火炮最大射程可達23千米，是一種對敵方自行火炮陣地和裝甲部隊集結地域進行遠程壓制的高效反裝甲武器。德國的SMArt155末敏彈，它的研制開始于80年代末，1994年5月緊接著“薩達姆”成功完成了性能演示實驗，90年代末定型為DM702（末敏子彈型號DM1490）末敏彈裝備德軍炮兵。瑞典的BONUS（伯納斯）最特別，無論是結構還是旋轉掃描方式都和前兩者有很大不同?！安{斯”末敏彈是博福斯AB公司80年代最早開發(fā)的，后來法國GIAT公司也參與研制?，F(xiàn)在，“伯納斯”末敏彈也已設計定型，并且發(fā)展出雙色紅外和毫米波復合敏感兩種型號子彈。我國對于末敏彈技術，早在“七五”期間就已開展預研工作，在“八五”和“九五”期間作為重點研究課題。進入90年代后，通過引進俄羅斯“龍卷風”300mm遠程火箭炮及其彈藥技術，反裝甲末敏彈也被一同引進。有關人士通過對2008年2月科技日報一篇《韓珺禮：青春在彈道上閃耀》報道的分析，證明我國仿制的莫基弗3M已經(jīng)進入武器級應用，通過公開新聞研判，這種末敏彈于2003年夏天進入定型試驗，2004年取得成功。07年11月，總裝備部駐京某研究所在西北靶場，我軍使用國產(chǎn)300毫米遠程火箭炮發(fā)射雙波段熱成像末敏彈，進行了攻擊真實裝甲集群目標試驗，并獲得了圓滿成功?；鸺诎l(fā)射試驗射程大約50公里，目標群為一個3000x200米長方形區(qū)域內，均勻設置了12輛坦克裝甲目標，半數(shù)以上目標被摧毀，此項試驗標志著我軍炮兵進入了遠程精確打擊的時代。末敏彈工作原理以末敏彈作課題研究，首先我們要了解末敏彈的工作原理。末敏彈利用常規(guī)火炮發(fā)射精度較高的特點，把末敏母彈發(fā)射到目標區(qū)上空后，在裝甲目標上空約800米拋出子彈，在200米處形成穩(wěn)態(tài)掃描，末敏彈在降落傘作用下以10米/秒左右的速度以接近鉛垂方向穩(wěn)速下落，為保證120米范圍內搜索目標，是子彈彈體軸線與鉛垂方向成一約三十度的夾角，即掃描角，同時為了提高搜索效率，還要求彈軸在空中繞鉛垂線以約4轉/秒的轉速旋轉，轉動過程中末敏彈的內側面始終面向旋轉軸，形成所謂的“月亮式運動”(LunarMotion)，然后炸彈在空中一邊旋轉下落，一邊搜索目標，一旦發(fā)現(xiàn)目標，即刻啟動引信，引爆炸藥射出自鍛成型彈芯摧毀目標。末敏彈下落掃描過程如圖1所示：圖1末敏彈工作原理示意圖末敏彈穩(wěn)態(tài)參數(shù)掃描記錄儀的研究意義及測量原理末敏彈穩(wěn)態(tài)參數(shù)掃描記錄儀是末敏彈研究過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，末敏彈設計和定型的關鍵內容之一，它的設計直接關系到末敏彈能否實時實地的擊中目標。通過對穩(wěn)態(tài)掃描參數(shù)的測試數(shù)據(jù)進行處理，就能夠再現(xiàn)末敏彈在空中的運動姿態(tài)。掃描記錄儀被用來測量末敏彈的落速、掃描角和轉速。下面只對轉速，掃描角的測量原理作簡要分析：由法拉第電磁感應定律可知，當一個線圈在一平行磁場中以勻速轉動時，其線圈向周期的改變方向和磁場的夾角，則感生電動勢為一正弦波，其周期就是線圈的旋轉周期。這種旋轉線圈的轉身測量方法也稱為測量發(fā)電機，而掃描角的測量主要是利用線圈相對于磁場方向投影面積的改變引起的信號幅度的變化來實現(xiàn)的。地磁傳感器由三組線圈組成，分別利用A,B,C表示，每組繞多匝以增加有效面積，其有效面積分別用S，S，S表示。線圈A，B，C兩兩互相垂直，A與末敏彈的軸線ABC垂直，線圈C在經(jīng)過懸掛點與彈軸線的平面內，線圈B與線圈C垂直的平面內，采用線徑為0.8mm的銅漆包線繞制而成。線圈安裝方式如下圖2所示

圖2末敏彈線圈安裝示意圖A線圈圖2末敏彈線圈安裝示意圖A線圈B線圈C線圈地球存在地磁場，設測量點的地磁場磁感應強度矢量為B，磁偏角為D，磁傾角為I，地磁場水平分量和垂直分量如圖3所示:BcosI:/B /BsinI地圖3地磁場分量示意圖在測量區(qū)取一坐標系Qxyz,y軸垂直地面向上，x軸位于過磁感應強度矢量B的鉛垂平面內并與y軸垂直，方向與B在水平面內的投影方向一致，z按右手法則定義。其坐標系如下圖4所示：

XOzXOz圖4測量坐標系示意圖設A線圈的單位法向矢量為n,B線圈的單位法向矢量為nB,C線圈的單位法向矢量為n,n、n、n滿足右手法則，以彈體對稱中心O為彈體坐標原點，x軸方CABC b b向與n一致，xb與水平面間夾角為0，抬頭為正，xb在水平面的投影與x軸間的夾角為w，右偏為正，J方向與n一致，j與通過x軸的鉛垂面間的夾角為y，右滾為正，bB bbz按照右手法則定義（與n方向一致）。bC測量參考坐標系到彈體坐標系的轉換矩陣為-coS)siny

sir0siny-coS)siny

sir0sinycosy+coysiny

-sin9sinysiny+cowcosyL(y,0，w)=-sir0cowco呀+sinysinycoS0cosysir0cowsiny+sinycosy-coS)siny彈體坐標系下n彈體坐標系下n可表示為na,b，測量坐標系下nAnA,廣L-inA,b=LtnA,bcos0cosw

sin0一cos0sinw

-sin0cowco阱+si叫sin/n=Irn= coS9cos/B,r B,bsin0sinwcos/+co叩sin/siri9cowsin/+siiwcos/n=In= -co妙sin/C,r Cb(4)-siri9sinwsin/+cowcos/(4)根據(jù)物理學知識，某一面積s的磁通量定義為①=jB-dS (5)s由于磁屏蔽的原因，彈內的磁場并非嚴格平行，穿過線圈A,B,C的磁感應強度是不相等的，根據(jù)地磁的相對穩(wěn)定性及彈殼對稱性，假設穿過線圈A,B,C的磁感應強度B,B,B方向相同，而且在彈旋轉的過程中，各組線圈在磁場作用下的平均效果等效于一個磁感應強度方向和大小都不變的定常磁場。令s，s，s分別表示平面線圈ABCA,B,C的有效面積。以線圈A為例，磁感應強度B在測量坐標系下表示為BacosIB=一BsinIA A0于是得t時刻穿過平面線圈A的磁通量大小為(6)⑺(8)⑼(10)(11)①=BS(cos。cosIcos(6)⑺(8)⑼(10)(11)AAA同理可分別得出t時刻穿過B、C的磁通量如下：①=BS(-sin0cosIcosw—sinIcos0)BBB①=BScosIsinwCCC把0和當作常數(shù)將上面各式對t求導，得出：e=3BScos0cosIsin(?t)e=?BSsin0cosIsin(列)￡=3BScosIco