CN103926048B - 侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明具体为一种侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台，解决了现有子弹飞行试验没有合理设备的问题。试验底座上固定有伸缩支杆，伸缩支杆上固定有上连接杆和下连接杆，下连接杆上设置有高压喷气嘴，上连接杆上固定有高速电机，高速电机下方的输出轴上连接有弹丸转动轴，弹丸转动轴的下端面开有弹丸孔，弹丸孔内放置有弹丸顶块和弹丸弹簧，弹丸转动轴上开有环形槽且穿有插杆，环形槽内套有弹性张紧绳，插杆尾部设置有配重块，伸缩支杆上设置有以其轴心转动的强力磁铁，伸缩支杆上固定有左右移动的弱磁铁和高速摄像机。本发明能模拟子弹在空中低速、稳定飞行并通过磁力模拟侧向力对弹丸飞行姿态的影响，获得弹丸稳定和不稳定的结构数据。
Description
技术领域
本发明涉及弹丸飞行姿态领域，尤其涉及一种模拟试验台，具体为一种侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台。
背景技术
在国防和工业生产领域中，弹丸空气动力学实验分实物实验和模型实验两大类。实物实验如导弹实弹发射实验和飞机飞行实验等，不会发生模型和环境等模拟失真问题，一直是鉴定弹丸、飞行器气动性能和校准其他实验结果的最终手段，这类实验的费用昂贵，条件也难控制，而且不可能在产品研制的初始阶段进行，故空气动力学实验一般多指模型实验。
模型实验尽管有局限性，但有如下四个优点：1、能比较准确地控制实验条件，如气流的速度、压力、温度等；2、实验在室内进行，受气候条件和时间的影响小，模型和测试仪器的安装、操作、使用比较方便；3、实验项目和内容多种多样，实验结果的精确度较高；4、实验比较安全，而且效率高、成本低。因此，此类实验在空气动力学的研究、各种飞行器的研制方面，以及在工业空气动力学和其他同气流或风有关的领域中，都有广泛应用。
我国的空气动力学试验在军事研究方面早已深入，尤其是对机载导弹等大型导弹进行的风洞试验。但是，此类实验在研究子弹飞行方面还很少涉及。此设计的试验台通过模拟弹丸飞行中以不同飞行速度和出膛转速，来研究扰动对子弹的影响，很好的弥补了这一空白。
发明内容
本发明为了解决现有子弹飞行试验没有合理设备的问题，提供了一种侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台。
本发明是采用如下技术方案实现的：侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台，包括试验底座和位于其右方的高压储气瓶，试验底座上固定有竖直设置的伸缩支杆，伸缩支杆上固定有上连接杆和下连接杆，下连接杆上设置有与高压储气瓶连通的高压喷气嘴，上连接杆上固定有高速电机，高速电机下方的输出轴上连接有弹丸转动轴，弹丸转动轴的下端面开有上部内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔，弹丸孔的下部放置有外柱面为齿状结构的弹丸顶块，弹丸孔的上部放置有两端分别与弹丸顶块和弹丸转动轴连接的弹丸弹簧，弹丸转动轴的外圆柱面上开有环形槽和与弹丸孔连通的插孔，插孔内穿有插入弹丸顶块齿槽中的插杆，环形槽内套有与插杆尾部连接的弹性张紧绳，插杆尾部设置有配重块，伸缩支杆上设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆，弹丸固定杆上固定有位于弹丸转动轴下部周围的强力磁铁，伸缩支杆上固定有高度位于弹丸转动轴与高压喷气嘴之间且水平设置的伸缩调节杆，弹丸转动轴周围设置有固定在伸缩调节杆外端的弱磁铁和与弱磁铁在同一水平面的高速摄像机。
该试验台通过高压喷气嘴喷出气体流速大小可调节的高速流体，模拟弹丸飞行中速度的不断变化；弹丸安装在弹丸顶块下侧的弹丸孔中，高速电机带动弹丸转动轴高速旋转，当弹丸转速达到一定值时，弹丸从弹丸转动轴内部射入到高速流动的空气场中做高速陀螺运动；弹丸在高速流动的空气场中做减速运动，最终，弹丸所受的空气阻力与重力平衡，弹丸在高速流动的空气场中达到稳定状态，只做陀螺运动，此时，通过弱磁铁对弹丸实行侧向力干扰，高速摄像机记录弹丸在不同侧向力下角度偏转值，克服了现有子弹飞行试验没有合理设备的问题。
试验底座下端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆，球帽螺杆的下端套有橡胶减震垫，球帽螺杆上固定有调节旋钮，用于保证试验台的稳定性能。
高压储气瓶与高压喷气嘴之间依次设置有高压气泵控制阀、高压储气瓶压力表、流量调节阀、高压喷气嘴压力表，对高速流体的流速大小进行调节。
本发明结构设计合理可靠，快速准确的模拟子弹在空中低速、稳定飞行并通过磁力模拟侧向力对弹丸飞行姿态的影响，而且可以模拟弹丸在空中以不同速度、出膛转速飞行时，侧向力大小对弹丸飞行姿态的影响，同时结合自由飞行（靶道）试验和风洞试验的优点，能较好的控制气体的温度、速度和压力等参数，获得弹丸稳定和不稳定的结构数据，具有结构简单、加工方便且数据处理较简单的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中弹丸转动轴处的结构示意图。
图中：1-试验底座，2-高压储气瓶，3-伸缩支杆，4-上连接杆，5-下连接杆，6-高压喷气嘴，7-高速电机，8-弹丸转动轴，9-弹丸孔，10-弹丸顶块，11-弹丸弹簧，12-环形槽，13-插孔，14-插杆，15-弹性张紧绳，16-配重块，17-弹丸固定杆，18-强力磁铁，19-伸缩调节杆，20-弱磁铁，21-高速摄像机，22-球帽螺杆，23-橡胶减震垫，24-调节旋钮，25-高压气泵控制阀，26-高压储气瓶压力表，27-流量调节阀，28-高压喷气嘴压力表。
具体实施方式
侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台，包括试验底座1和位于其右方的高压储气瓶2，试验底座1上固定有竖直设置的伸缩支杆3，伸缩支杆3上固定有上连接杆4和下连接杆5，下连接杆5上设置有与高压储气瓶2连通的高压喷气嘴6，上连接杆4上固定有高速电机7，高速电机7下方的输出轴上连接有弹丸转动轴8，弹丸转动轴8的下端面开有上部内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔9，弹丸孔9的下部放置有外柱面为齿状结构的弹丸顶块10，弹丸孔9的上部放置有两端分别与弹丸顶块10和弹丸转动轴8连接的弹丸弹簧11，弹丸转动轴8的外圆柱面上开有环形槽12和与弹丸孔9连通的插孔13，插孔13内穿有插入弹丸顶块10齿槽中的插杆14，环形槽12内套有与插杆14尾部连接的弹性张紧绳15，插杆14尾部设置有配重块16，伸缩支杆3上设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆17，弹丸固定杆17上固定有位于弹丸转动轴8下部周围的强力磁铁18，伸缩支杆3上固定有高度位于弹丸转动轴8与高压喷气嘴6之间且水平设置的伸缩调节杆19，弹丸转动轴8周围设置有固定在伸缩调节杆19外端的弱磁铁20和与弱磁铁20在同一水平面的高速摄像机21。
试验底座1下端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆22，球帽螺杆22的下端套有橡胶减震垫23，球帽螺杆22上固定有调节旋钮24；高压储气瓶2与高压喷气嘴6之间依次设置有高压气泵控制阀25、高压储气瓶压力表26、流量调节阀27、高压喷气嘴压力表28。
具体实施过程中，使用前，转动调节旋钮24改变橡胶减震垫23与试验底座1的距离，使试验台架达到稳定状态；打开高压气泵控制阀25并关闭流量调节阀27，为当高压储气瓶2储气至高压储气瓶压力表26大于103兆帕时，停止储气。
安装时，将弹丸推入弹丸孔9内，弹丸带动弹丸顶块10压缩弹丸弹簧11，同时在弹性张紧绳15的作用下，插杆14插入弹丸顶块10的齿槽中，随后转动弹丸固定杆17使强力磁铁18靠近弹丸，强力磁铁18产生的强磁场磁化弹丸转动轴8和弹丸，弹丸转动轴8和弹丸之间的磁场力提供弹丸的摩擦力，使弹丸在无其他外力的条件下和弹丸转动轴8保持同步转速。
当高速电机7的转速达到一定转速时（此转速足以为弹丸提供摩擦力克服重力，使弹丸不被掉下来，但不足以使插杆14和配重块16因离心力克服弹性张紧绳15弹力产生形变），将弹丸固定杆17转离弹丸转动轴8，继续调大转速，当高速电机7转速达到某一值时，插杆14和配重块16产生的离心力克服弹性张紧绳15弹力产生形变，弹丸弹簧11伸长推动弹丸顶块10撞击弹丸，最终将弹丸推入到高速气体流场中。
所述的高速气体流场可以通过调节流量调节阀27开闭程度控制高压喷气嘴6气体压力值大小，从而间接控制气体流场中的气体流速。在试验台系统中，高压喷气嘴6处气体压力可从高压喷气嘴压力表28中读取，气体流速可通过伯努利方程计算得出。
式中：为气嘴压力表读取压力值；为气体密度；为重力常数；为喷气嘴距离压力表相对高度；为气体流速；为常数。
弹丸因受空气阻力和重力等影响，最终在高速气体流场中做稳定的陀螺运动，此时通过调节伸缩调节杆19的长短控制弱磁铁20与弹丸的距离，进而控制弱磁铁20对弹丸侧向力大小，并通过高速摄像机21拍摄，为后期的数据处理提供资料。
Claims (2)
1.一种侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台，其特征在于：包括试验底座（1）和位于其右方的高压储气瓶（2），试验底座（1）上固定有竖直设置的伸缩支杆（3），伸缩支杆（3）上固定有上连接杆（4）和下连接杆（5），下连接杆（5）上设置有与高压储气瓶（2）连通的高压喷气嘴（6），上连接杆（4）上固定有高速电机（7），高速电机（7）下方的输出轴上连接有弹丸转动轴（8），弹丸转动轴（8）的下端面开有上部内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔（9），弹丸孔（9）的下部放置有外柱面为齿状结构的弹丸顶块（10），弹丸孔（9）的上部放置有两端分别与弹丸顶块（10）和弹丸转动轴（8）连接的弹丸弹簧（11），弹丸转动轴（8）的外圆柱面上开有环形槽（12）和与弹丸孔（9）连通的插孔（13），插孔（13）内穿有插入弹丸顶块（10）齿槽中的插杆（14），环形槽（12）内套有与插杆（14）尾部连接的弹性张紧绳（15），插杆（14）尾部设置有配重块（16），伸缩支杆（3）上设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆（17），弹丸固定杆（17）上固定有位于弹丸转动轴（8）下部周围的强力磁铁（18），伸缩支杆（3）上固定有高度位于弹丸转动轴（8）与高压喷气嘴（6）之间且水平设置的伸缩调节杆（19），弹丸转动轴（8）周围设置有固定在伸缩调节杆（19）外端的弱磁铁（20）和与弱磁铁（20）在同一水平面的高速摄像机（21）。
2.根据权利要求1所述的侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台，其特征在于：试验底座（1）下端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆（22），球帽螺杆（22）的下端套有橡胶减震垫（23），球帽螺杆（22）上固定有调节旋钮（24）。
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