弹道枪测试系统的优化方案

弹道枪加载应变率范围为103～105 s-1，加载过程是，先将待测试样通过弹托安装于发射药筒，再将试样与药筒装入弹道枪尾部枪管，最后安装用于击发药筒底火的枪栓。药筒底火被枪栓击发后，发射药迅速燃烧产生高温高压气体，推动试样沿枪管不断加速，最终将试样以一定速度发射出去。试样发射初速一般通过调整发射药量或种类进行调节。

基于弹道枪研究活性毁伤材料冲击引发化学响应行为的一般思路：将具有一定几何形状的活性毁伤材料试样以一定速度发射，与距弹道枪有一定距离且具有一定特性（材料、厚度、强度）的靶板撞击，通过高速摄影系统、高瞬态测温系统、动态压力测试系统等记录活性毁伤材料试样与靶板作用的速度、温度、压力等物理参量，分析试样撞击靶板过程中的力学与化学耦合响应行为。

弹道枪系统测试原理如图5.1所示，测试系统主要由弹道枪、测速系统、高速摄影系统、靶板和靶架等组成。其中，弹道枪口径包括7.62 mm、12.7 mm和14.5 mm等，目的是满足不同直径试样的测试要求。测速系统主要由测速靶和计时仪组成，测速靶从形式上主要分为网靶、箔靶、光电靶等，从工作原理上则可分为通靶和断靶两类。高速摄影系统主要用于对试样与靶板的作用过程及试样冲击反应行为进行记录。靶架用于在特定位置安装固定不同材料的靶板。实验中，在布设测试系统各设备时，一般以弹道枪射击线为参考基准，测速网靶和靶板与弹道枪射击线对齐，高速摄影角度与距离依据拍摄画面要求布设。典型弹道枪、材料试样与发射药筒装配如图5.2所示。

图5.1　弹道枪系统测试原理

1—弹道枪；2—试样；3—测速网靶；4—高速摄影仪；5—靶板；6—靶架

图5.2　典型弹道枪、材料试样与发射药筒装配

弹道枪测试系统通过发射药驱动待测试样，一般适用于野外环境靶场测试。另外一种可在通常实验室条件下应用的小型枪发射系统测试原理如图5.3所示，测试系统主要由轻气枪、测速仪、靶板、靶架、高速摄影系统和防护箱等组成。实验测试原理：试样通过气枪发射，以一定速度与防护箱内固定于靶架的靶板碰撞，使试样在高速冲击下激活并发生化学反应。(www.xing528.com)

图5.3　小型枪发射系统测试原理

1—轻气枪；2—测速仪；3—靶板；4—靶架；5—防护箱；6—PMMA窗口；7—高速摄影仪；8—闪光灯；9—材料试样

试样发射速度通过光电式测速仪进行测量。同时，试样经过测速仪第一道光电门产生的电信号还可作为触发信号，启动高速摄影、闪光灯工作。为保证人员和设备安全，靶板、靶架安装于防护箱内。防护箱正对气枪的一侧预留开孔，试样通过开孔进入防护箱内，与靶板碰撞。防护箱正面设置观测窗口，高速摄影系统可通过观测窗口对活性毁伤材料试样的碰撞过程进行记录。小型枪发射系统实物布置如图5.4（a）所示，光电式测速仪如图5.4（b）所示。

图5.4　小型枪发射系统

1—轻气枪；2—测速仪；3—防护箱；4—靶板；5—第一道光电门；6—第二道光电门