靶场动态试验与性能考核优化

硬目标侵彻引信尚处于研制阶段，根据循序渐进的研究原则，制作了硬目标侵彻引信试验样机，并通过试验验证以下内容：通过火箭橇和125mm攻坚弹侵彻单层厚混凝土靶标和多层靶标数据回收试验，获取了整个弹道过程中的加速度曲线，并对加速度信号进行分析，验证了缓冲材料对侵彻过载峰值的减小效果、惯性开关工作情况、炸点控制策略精度以及存储测试系统工作状况，然后进行了弹体侵彻混凝土靶标靶后定距起爆试验和多层靶标识别起爆试验，验证了试验样机的综合性能。

6.5.2.1　样机介绍

据本书所介绍的技术路线和设计方法，设计完成了硬目标侵彻引信控制与测试一体化设计的硬件电路、引信试验样机，如图6.63所示。其中灌封后的试验样机采用了惯性开关组作为引信炸点冗余控制方法，可以经受10×104g加速度冲击。

图6.63　引信控制电路与测试电路一体化设计电路板与引信产品实物

（a）一体化设计电路板；（b）引信产品实物

6.5.2.2　实弹回收试验

试验条件：靶板有两种，分别为单层试验用厚混凝土靶和多层试验用薄混凝土靶，靶面尺寸都为2m×2m，单层厚目标靶靶厚1.5m，多层靶试验用靶每层靶靶厚0.3m。弹体着靶弹速780m/s，炮口距靶53m，如图6.64所示。

试验现场单层厚靶和多层靶在试验前后的状态如图6.65所示。弹体侵彻单层靶和多层靶侵彻过程中典型的加速度曲线如图6.66所示，回收数据完整表明了引信炸点控制与存储测试一体化设计方案的正确性与可靠性。

以单层目标靶侵彻过程为例，分析回收数据。

发射前装定着靶速度：V0=780m/s

靶后定距起爆：L=2m，装药位置中心距弹头卵形部L1=0.08m，入靶判别阈值8 000g，出靶判别阈值2 000 g。

图6.64　侵彻试验前后的靶标

（a）试验前的靶标；（b）试验后的靶标

图6.65　侵彻试验前后三层薄目标靶板

（a）试验前的靶标；（b）试验后的靶标

图6.66　侵彻单层厚目标靶和三层薄目标靶加速度曲线和惯性开关信号

（a）单层厚目标靶；（b）三层薄目标靶

靶前网靶测速结果是弹着靶速度770.3m/s，与试验前设定的着靶速度780m/s相差1.24%，炮口距靶50m，采用水平发射方式，则弹在空中的飞行时间约为64.9ms。(www.xing528.com)

图6.67所示是一条完整的试验曲线，包括弹体从膛内发射到自由飞行，再到撞击混凝土靶标过程的加速度情况。加速度传感器输出的模拟信号经过硬件调理电路截止频率为2.5 kHz的四阶低通滤波器滤波，滤去了不必要的干扰信号。整个弹道过程中信号噪声比较小，信号很平稳，只是在弹体飞出炮口的时刻存在少许抖动，为弹体正常振动信号，幅值约4 000 g。膛内加速度信号峰值为1.4×104g，膛内时间约12.8ms，出炮口后弹在空中的飞行时间为64.3ms，考虑到弹体本身的长度，则加速度信号中反映的飞行时间与实测结果基本一致。弹体侵彻混凝土时间历程约3.3ms，加速度峰值约4.1×104g，靶后起爆信号给出时刻如图6.67中标记为A的时刻为9.6ms处，靶后约6.3ms起爆。

图6.67　发射及侵彻过程加速度曲线

将整个弹道过程加速度信号进行一次积分，可以得到弹体速度的变化曲线，如图6.68所示。以弹体碰靶时刻为时间轴原点，则弹体出炮口位置为-64.4ms处，对应的弹速为767m/s，与网靶测速结果770.3m/s较为接近。在侵彻过程中，若对应于出靶时刻3.3ms处的弹体出靶速度约为326m/s，则靶后距离2m处起爆时间为6.1ms，即时刻值为9.7ms处，与实际测试时记录的炸点位置9.6ms接近，出现差距的原因是传感器测量误差、计算误差以及实际弹体着靶速度误差等。

对整个弹道过程加速度信号进行二次积分，可以得到弹体位移的变化曲线，如图6.69所示。以弹体碰靶时刻为时间轴和位移轴的原点，弹体出炮口位置-64.4ms处，对应的炮口与靶距离为49.45m，发射前若弹距靶54.5m，则可以得到弹在膛内的位移为5.03m，与实际值较为接近。对应弹体出靶时刻3.3ms处的位移量为1.55m，与靶板实际厚度为1.5m较符合，起爆位置9.6ms处对应的位移量为3.6m，即通过对加速度曲线积分所得炸点位置为靶后2.1m处，与实际相符。

图6.68　对过载曲线的积分

图6.69　整个弹道过程位移曲线

两路惯性开关入靶时刻延迟约0.1ms，出靶时刻提前约1.1ms，靶内开关振荡闭合时间约2.2ms。惯性开关能够感受到弹体出靶信号，达到自适应目标靶厚度的目的，满足引信炸点冗余控制的要求。

6.5.2.3　实弹射击起爆试验

在通过靶后定距起爆回收试验的性能考核后，进行了实弹装药靶后定距起爆试验和多层目标识别起爆试验，如图6.70所示。

靶后定距起爆试验采用与前文介绍的试验相同的试验参数。根据靶前网靶测速，弹体着靶速度为792m/s，根据高速摄影分析，估算出弹体的出靶速度约为340m/s，与之前回收试验中所测数据基本一致。图6.71所示为靶后定距起爆爆炸效果，其中图6.71（a）所示为刚开始起炸时炸点位置图，炸点位置距靶约2.2m；图6.71（b）所示为火药完全起爆效果图。

图6.70　125mm攻坚弹和火箭橇侵彻试验实弹射击现场

图6.71　单层厚靶后定距起爆

（a）爆炸中心点位置；（b）完全起爆

多层目标识别起爆试验采用火箭橇试验平台，靶后定距起爆试验采用前文所介绍的同一试验参数。根据靶前网靶测速，弹体着靶速度为720m/s，根据高速摄影分析，炸点位置与发射前引信所装定的层数一致。图6.72所示为多层靶标侵彻试验爆炸效果，其中图6.72（a）所示为刚开始起炸时炸点位置图，炸点位置位于两层靶中间；图6.72（b）所示为火药完全起爆效果图。通过靶后定距起爆试验验证了引信炸点控制策略的正确性。

图6.72　多层靶标侵彻火箭橇试验

（a）爆炸中心点位置；（b）完全起爆