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进入21世纪以来,随着世界形势和作战对象的变化,反恐战争、特种部队作战、地区性局部冲突已经成为重要的战争形式。单兵火箭由于体积小、重量轻、携带方便,非常适合这些作战模式。如何提高单兵火箭弹作战效能及毁伤威力,是单兵火箭的发展方向。 单兵火箭弹配备空炸引信可改变单兵火箭弹的起爆方式,从而大大提高毁伤威力。如果单兵火箭弹配备高精度炸点控制的空炸引信,从以前单纯的杀伤有生点目标发展成为以杀伤有生面目标为主,能够在目标上空或者侧面起爆,依靠横向飞散的弹丸破片和钢珠杀伤隐蔽在工事内部或建筑物后面的目标,可大大提高单兵火箭弹的作战效能与毁伤威力。因此,开展单兵火箭弹引信炸点精确控制关键技术的研究对提高弹药精确打击能力具有重要意义。 本文以某型单兵火箭弹项目为背景,针对单兵火箭弹炸点精确控制技术开展研究,本文所做的主要工作和研究成果如下: 建立了单兵火箭弹的弹道运动数学模型、对其气动特性进行了仿真分析以及根据数学模型和气动参数仿得到弹丸运动的飞行轨迹,为控制炸点起爆时间修正公式推导、炸点精度分析等提供了理论基础。 研究了引信自主测速技术。由于单兵火箭弹初速散布大,导致炸点精度低,所以引信需要加载自主测速功能,通过初速修正来提高炸点精度。设计了一种单兵火箭弹与发射筒电磁耦合弹载自主测速方法;基于分子电流理论对矩形磁铁磁场建立模型,推导出磁场分布解析式,并从有利于测速波形的角度对矩形磁铁充磁方向、数量、间距等参数设计进行了解析和实验优化;对复杂测速信号处理技术、高精度定时技术进行了研究;通过测速存储试验数据拟合得到弹丸测速位置的速度与炮口速度的关系。 对基于测得初速的引信控制炸点起爆时间修正技术进行了研究。提出了三种控制炸点起爆时间修正方法,包括指数规律修正方法、反比例修正方法、平均速度修正方法,并通过弹道仿真分析对三种修正方法的修正精度进行了比较,得出采用反比例修正方法的修正精度最优的的结论。最后通过弹道仿真对比分析了使用和未使用本文研究的测速修正引信两种情况下,初速跳动对弹丸炸点定距精度的影响,从而得到使用本文测速修正引信后,在射程为400m位置处引信定距精度从11.78m提高到1.53m,在最大射程600m位置处引信定距精度从16.92m提高到2.47m。 利用AHP法建立了基于武器系统的单兵火箭弹炸点精度分配模型,计算出各影响因素的精度权重,解决了引信控制精度与武器系统其它误差要素之间的关联程度,并进行了定量计算,为引信炸点控制精度的分析设计提供了理论指导;对引信中的测速精度、计时精度进行了分析设计;对测速、计时、测速修正、射角、弹形系数、弹丸质量、空气压力、湿度、温度、风速等对炸点精度的影响因素进行了仿真分析,并结合系统精度分配结果,对各因素提出相应的控制要求。 对发射前电容储能和涡轮电机接力供电技术进行了研究,设计了一种发射前电容储能和涡轮电机复合电源,从理论和吹风实验说明复合电源能够实现无缝接力,为引信提供所有需要的电能量。 靶场试验表明,单兵火箭弹应用本文研究的测速修正引信,炸点精度得到了显著的的提高,在400m位置处,单兵火箭弹引信空炸炸点从原来的散布范围为±12.6m缩小到±2.7m。 本文的研究成果为单兵火箭弹空炸引信提供了设计参考和理论依据,为进一步研究奠定了基础。