侵彻引信加速度传感器高g值探测技术

6.3.2.1　侵彻引信信息获取——高g值高冲击加速度传感器

硬目标侵彻过程中，由于侵彻对象的目标特性千差万别，侵彻引信所采集到的加速度信息也各不相同。而能否正确识别这些特征，是侵彻引信研制和检测过程的重点关注内容。侵彻引信通常是通过采用感知加速度传感器输出的过载信号来识别弹体侵彻状态。

在侵彻过程中所使用的加速度传感器必须满足高g值，通过之前的试验表明，侵彻过程过载高达几万g甚至几十万g，因此为保证能够采集到可靠的加速度信号，加速度传感器的量程必须够大。另外，在侵彻硬目标时，侵彻过程中弹体受到的较大冲击以及靶体的应力波会对传感器产生较大的干扰，这就要求在侵彻引信上安装的加速度传感器必须满足抗高冲击这一特点。

对于正侵彻过程，弹体所受的过载主要沿弹轴方向，只需在沿弹轴方向安装单轴加速度传感器即可测得弹体的相关加速度信息；而对于带空穴的斜侵彻过程，仅沿轴向安装的加速度传感器已经不能测得弹体的相关信息，此时需要安装三轴加速度传感器。

6.3.2.2　侵彻引信炸点控制方法

侵彻引信攻击的目标类型种类多，要求引信能够根据目标类型和目标结构，自动选择对应的工作模式。针对各种不同目标的构造、形态，要求硬目标侵彻引信利用加速度传感器等作为环境信息的敏感元件，能够感知弹体在着靶、侵入、穿透硬目标过程中所承受的来自目标的阻力等信息。侵彻自适应炸点控制技术是本类引信的核心技术。引信根据该环境信息实时识别弹体侵彻目标的历程和相对于目标的位置，完成最佳炸点识别和起爆控制任务，控制战斗部在最佳炸点位置处爆炸，实现对目标的高效毁伤。

（1）引信炸点控制工作模式

弹体对目标的侵彻炸点控制是指引信可以依据所攻击目标的不同，引信控制系统根据传感器信号来适应目标的变化，完成对目标的攻击，并按预定要求，当弹体侵彻到一定深度或一定目标层位置时适时引爆战斗部，达到引信炸点自适应控制的目的。硬目标侵彻引信的炸点控制方法通常有计时起爆控制、空穴识别起爆、计行程起爆控制、定深起爆控制、计层起爆控制、介质识别起爆控制等。

根据最近国外引信年会以及相关防务展获取的信息分析，国外在侵彻引信领域无论是海军、空军还是陆军，其关注点都主要集中在空穴识别起爆控制、计层起爆控制上，而对于计行程起爆控制、定深起爆控制和介质识别起爆控制研究较少，所见之处主要为专利、论文等文献。

（2）高冲击传感器技术

在对侵彻深度控制系统进行研究时，加速度传感器由于具有使用方便、灵敏度高、信噪比高、结构简单、重量轻等优点而被广泛使用。引信控制系统对于侵彻深度的解算是否准确，在很大程度上取决于加速度传感器产生的信号是否准确，是否真实地反映出了弹体在进入靶标后所受到的冲击。只有传感器的信号准确，才能保证对加速度积分得到的速度信号的准确性，才能最终准确地积分出弹体进入靶标的深度，控制弹上火工品工作，达到最佳的作用效果。可见，适合于高冲击环境下的传感器性能关系到整个系统能够正确无误地完成预定的功能。我国研究应用于侵彻环境下超高过载加速度传感器的技术水平仍比较落后，因此，在侵彻引信起爆控制技术中采用辅助控制方法可以有效提高引信作用的可靠性。

6.3.2.3　引信环境信息获取技术

硬目标侵彻引信是通过感知侵彻过程中引信环境信息的变化来识别目标类型、控制起爆时刻，对弹体侵彻过程中引信环境信息的获取是研究硬目标侵彻引信的主要任务之一。在回收试验中，弹载存储测试技术不仅是获取引信环境信息的有效方法，也是监测引信在整个侵彻过程中各项性能参数的重要手段，能够为引信炸点控制的研究提供依据。(www.xing528.com)

加速度传感器的信号调理电路在设计完成后，需要对传感器输出灵敏度进行标定。在标定过程中，由于不同的传感器具有不同的灵敏度，且又希望进入采样的电压输出信号具有相同的电压灵敏度，这中间就要不断地调整硬件电路元件参数来调整输出信号的增益。同时，在某些测试过程中的不同阶段要求有不同输出的灵敏度，要求系统能够随着信号的变化相应地自动改变放大系统的增益，而此时，通过改变硬件上的任何元器件都是不可行的。因此，软件控制的模拟信号增益可调控制在存储测试系统中具有重要的应用价值。

目前对电路模块的保护是从两个方面进行的：加固设计和冲击隔离，即从内部和外部两方面入手提高电路的存活性。加固设计是在振动理论分析、强度分析、冲击试验分析的基础上，设计和筛选出抗冲击性能较好的结构和元器件，是从内部提高测试结构系统的抗高冲击性能，具体是指集成块的抗过载、电路板的排布、灌封材料的性能研究。冲击隔离是采用被动缓冲技术，在电路模块和引信结构系统的底盖间附加隔振缓冲器，使传递到电路结构系统上的冲击加速度峰值下降到起脆值（冲击环境激励下电子设备不损坏时所能承受的最大激励值），即采用适当的缓冲材料和结构，部分吸收电路模块的高冲击动能，将电路模块所承受的加速度值降到其所允许的极限值以内。缓冲材料有弹性缓冲材料和塑性缓冲材料。弹性缓冲材料（如橡胶）适合于多次冲击环境，而塑性缓冲材料（如泡沫铝合金）适合单次冲击。根据侵彻引信具体工作环境，选择合适的缓冲材料，是侵彻引信设计要注意的问题。

6.3.2.4　引信状态检测和引信工作过程记录

作为高价值灵巧弹药，硬目标侵彻引信要求具有发射前各部件工作状态检测和引信工作过程中各重要参数记录功能。在引信研制阶段，通过回收试验，这些功能可以为引信设计提供参考依据；在试验验证阶段，这些功能可以为引信试验效果分析与评判提供最重要的原始数据。

（1）引信状态检测

引信状态检测包括机械保险状态检测、装定工作模式检测、加速度传感器检测、惯性开关组检测等，如图6.17所示。这些检测信号由引信控制电路模块通过装定接口电路模块与制导舱进行数据通信，同时也由与引信控制电路模块一体设计的引信测试电路模块进行数据存储。引信控制电路与测试电路一体化设计时需要注意控制电路与测试电路信号隔离，以防止测试电路对控制电路产生影响。

图6.17　引信控制与测试一体化设计

（2）引信工作过程记录

引信工作过程需要由引信测试电路模块监测各信号在工作过程中的状态变化，采集并记录下来。需要测试记录的数据如图6.18所示。在引信研制阶段，通过回收试验数据，可以得到引信在装定、状态检测、发射、飞行、目标侵彻，以及起爆结果等方面的测试数据，这些数据可以为引信设计提供参考依据；在试验验证阶段，这些功能可以为引信试验效果分析与评判提供最重要的原始数据。

图6.18　引信工作过程中所记录的数据