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CN110020488B - 一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法 - Google Patents

一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法 Download PDF

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CN110020488B
CN110020488B CN201910293806.7A CN201910293806A CN110020488B CN 110020488 B CN110020488 B CN 110020488B CN 201910293806 A CN201910293806 A CN 201910293806A CN 110020488 B CN110020488 B CN 110020488B
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谭嘉懿
郭嘉晟
俎华璐
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Central South University
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Abstract

本发明公开了一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，属于智能子弹技术领域，本发明在城市反恐、巷战等典型复杂坏境下，无人机等智能平台将逐渐主宰战场，搭载了曲线弹道智能子弹系统的智能平台在探测目标实时位置后智能选择最优曲线攻击弹道，按定制轨迹曲线飞行的智能子弹，以非常规角度打击隐蔽目标，也可以根据多个敌方目标(如小型无人机)位置分布选择曲线弹道，实现多目标的连续串联攻击。该智能子弹系统可配合医疗弹、窃听弹、图像获取弹等智能子弹，利用曲线弹道大幅提升实用性；可搭配新型单兵作战系统实现智能打击；更可配合无人机群等群体智能平台完成曲线弹道火力封锁及智能覆盖杀伤等多战术任务。

Description

一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法
技术领域
本发明属于智能子弹技术领域，具体涉及一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法。
背景技术
在复杂多变的反恐形势下，城市反恐、近身巷战逐渐成为国防主战场。采用无人机等智能平台可以迅速发现目标，却往往不能及时有效杀伤目标，造成战局失控或者攻防效率低下。在此背景下，应用智能平台搭载有效提高杀伤的智能子弹系统，能瞬间改变战场规则，实现“察打一体化”，破敌于不备。
现代智能子弹技术主要向子弹多功能化、弹道轨迹调控等智能化方向发展。前者包括医疗弹、窃听弹、图像获取弹等；后者的典型代表是弹道实时修正弹，其原理与导弹类似，即利用制导控制技术实时改变飞行轨迹实现精确命中。目前各国在智能子弹的研发上颇有成效，阻止它们大规模走向战场的不是技术问题，而是经费问题，毕竟这些弹药可不便宜。如何在现有成熟的子弹体系上进行低成本的智能化升级、改造以千万计的原有“笨”弹就显得意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，以非常规角度打击隐蔽目标或者实现串联攻击，从而提高杀伤。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，包括以下步骤：
(1)智能平台获取实时目标位置后，根据任务要求和智能子弹曲线弹道数据选择最优曲线攻击弹道；
(2)根据不同发射装置的子弹出膛速度及热量数据，合理设计铜基记忆合金组分，以满足所需智能子弹尾翼要求；
(3)按照所需尾翼形状改变压模，对预先焊接在铜合金弹头的铜基记忆合金尾翼快速编辑成型；
(4)折叠尾翼后子弹正常上膛，打出子弹，铜基记忆合金尾翼获取出膛热量后发生马氏体相变恢复成所编辑形状；
(5)合金尾翼展开后将改变智能子弹弹道，引导子弹按定制轨迹曲线飞行，完成多角度打击。
作为优选，所述铜基记忆合金由以下组分按重量百分比组成：Cu 72～93wt.％，Al5～13wt.％，Mn 2～15wt.％，各成分的质量百分比之和为100％。
进一步，所述铜基记忆合金由以下组分按重量百分比组成：Cu 83～87wt.％，Al11～13wt.％，Mn 2～4wt.％，各成分的质量百分比之和为100％。
作为优选，所述智能平台为小型无人机、机器人和无人车中的一种。
本发明一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，在城市反恐、近身巷战等复杂环境下，系统由小型无人机或其他智能平台搭载，基于目标实时位置智能选择最优曲线攻击弹道，快速编辑记忆合金尾翼形状,利用热弹性马氏体相变，实现尾翼形状回复,尾翼获取出膛热量记忆展开后引导智能子弹按定制轨迹曲线飞行，以非常规角度打击隐蔽目标或者实现串联攻击。
本发明的有益效果为：
1)本发明采用的铜基记忆合金，存在热弹性马氏体相变，合金记忆回复率达到100％，精确回复所设计尾翼形状。
2)铜基记忆合金相变点合适，确保出膛展开。
3)铜基记忆合金导热性好，确保快速形状编辑及快速记忆回复。
4)铜基记忆合金刚度高，确保尾翼展开后形状稳定。
5)铜基记忆合金力学性能合适，利于尾翼形状编辑。
6)铜基记忆合金与弹体材料之间可焊接，利于普通子弹的智能化升级。
附图说明
图1为铜基记忆合金的扫描电镜图。
图2为铜基记忆合金的X-ray衍射图。
图3为铜基记忆合金的原子结构计算图。
图4为铜基记忆合金尾翼的设计原理。
图5为智能子弹按定制轨迹曲线飞行的模拟图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
符合以下要求的记忆合金体系均可以使用：
1)存在热弹性马氏体相变；
2)合金记忆回复率高(达到100％)；
3)合金相变点合适(相变点为60度至200度)；
4)合金导热性好(导热系数高，一般需要大于50W/m·K)；
5)合金刚度高(弹性模量大，一般需要大于40GPa)；
6)合金力学性能合适(利于形状快速编辑)；
7)合金与弹体材料之间可焊接；
其中，列举以下3种合金成分作为记忆合金：
1)CuAlMn系合金Cu 72～93wt.％，Al 5～13wt.％，Mn 2～15wt.％；
2)CuZnAl系合金Cu 67.5～86wt.％，Zn 14～28.0wt.％，Al 0～4.5wt.％；
3)CuAlNi系合金Cu 81～83wt.％，Al 14～14.5wt.％，Ni 3～4.5wt.％。
下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明。
本发明实施例一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，包括以下步骤：
(1)无人机获取实时目标位置后，根据任务要求和智能子弹曲线弹道数据选择最优曲线攻击弹道；
(2)根据不同发射装置的子弹出膛速度及热量数据，合理设计铜基记忆合金组分、相变点及合金强度等，记忆合金的微观形貌如图1所示，晶体结构如图2、图3所示，以满足所需智能子弹尾翼要求；
铜基记忆合金(SMA)由以下组分按重量百分比组成：Cu 83～87wt.％，Al11～13wt.％，Mn 2～4wt.％，各成分的质量百分比之和为100％，采用常规的制备工艺制成；
(3)按照所需尾翼形状改变压模，对预先焊接在铜合金弹头的铜基记忆合金尾翼快速编辑成型；
通过温控压模将合金温度升高至Af点以上，根据最终弹翼所需形状改变压模进行短时间热压，然后迅速降温到Mf点以下，为下一步折叠尾翼做准备；
(4)折叠尾翼后子弹正常上膛，打出子弹，铜基记忆合金尾翼获取出膛热量后发生马氏体相变恢复成所编辑形状，如图4所示；
(5)合金尾翼展开后将改变智能子弹弹道，引导子弹按定制轨迹曲线飞行，完成多角度打击，如图5所示。
图1为铜基记忆合金典型马氏体浮突的扫描电镜图；图2为铜基记忆合金的X-ray衍射图；图3为铜基记忆合金的原子结构排布示意图；由图1～3所示可知该铜基记忆合金马氏体浮突组织非常明显，马氏体结构同样接近于N18R，计算得到的晶格常数为a＝0.4415nm，b＝0.5231nm，c＝3.811nm，β＝89.7°。基面原子较合理的分布为：Ⅰ位置原子为：3/25Mn+22/25Cu；Ⅱ位置原子为：3/25Al+22/25Cu；Ⅲ位置原子为：21/25Al+4/25Cu。
图4为铜基记忆合金尾翼的设计原理，由图4所示可知通过温控压模实现记忆合金尾翼的预处理，然后将其折叠贴覆于子弹，当出膛获取热量后将实现记忆回复，从而达到预先编辑的所需尾翼形状。利用双程记忆效应或者相变滞后等可以使展开后的尾翼实现再变形。
图5为智能子弹按定制轨迹曲线飞行的模拟图，由图5可知通过尾翼的形状及角度设计，可以改变子弹在飞行过程中的受力状态，调整子弹重力与空气中升力之间的平衡关系，从而实现曲线弹道。
本发明在城市反恐、巷战等典型复杂坏境下，无人机等智能平台将逐渐主宰战场，搭载了曲线弹道智能子弹系统的智能平台在探测目标实时位置后智能选择最优曲线攻击弹道，按定制轨迹曲线飞行的智能子弹，以非常规角度打击隐蔽目标，也可以根据多个敌方目标(如小型无人机)位置分布选择曲线弹道，实现多目标的连续串联攻击。该智能子弹系统可配合医疗弹、窃听弹、图像获取弹等智能子弹，利用曲线弹道大幅提升实用性；可搭配新型单兵作战系统实现智能打击；更可配合无人机群等群体智能平台完成曲线弹道火力封锁及智能覆盖杀伤等多战术任务。

Claims (4)

1.一种曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 智能平台获取实时目标位置后，根据任务要求和智能子弹曲线弹道数据选择最优曲线攻击弹道；
(2) 根据不同发射装置的子弹出膛速度及热量数据，合理设计铜基记忆合金组分，以满足所需智能子弹尾翼要求；
(3) 按照所需尾翼形状改变压模，对预先焊接在铜合金弹头的铜基记忆合金尾翼快速编辑成型；
所述的按照所需尾翼形状改变压模具体操作过程为：通过温控压模将合金温度升高至Af点以上，根据最终弹翼所需形状改变压模进行短时间热压，然后迅速降温到Mf点以下，
(4) 折叠尾翼后子弹正常上膛，打出子弹，铜基记忆合金尾翼获取出膛热量后发生马氏体相变恢复成所编辑形状；
(5) 合金尾翼展开后将改变智能子弹弹道，引导子弹按定制轨迹曲线飞行，完成多角度打击。
2.根据权利要求1所述的曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，其特征在于，所述铜基记忆合金由以下组分按重量百分比组成：Cu 72~93wt.%，Al 5~13wt.%，Mn 2~15wt.%，各成分的质量百分比之和为100%。
3.根据权利要求2所述的曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，其特征在于，所述铜基记忆合金由以下组分按重量百分比组成：Cu 83~87wt.%，Al 11~13wt.%，Mn 2~4wt.%，各成分的质量百分比之和为100%。
4.根据权利要求1所述的曲线弹道智能子弹的轨迹定制方法，其特征在于，所述智能平台为小型无人机、机器人和无人车中的一种。
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