全自由飞子母弹抛撒分离试验系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种全自由飞抛撒分离风洞试验系统，包括发射装置、锁紧机构、解锁机构、高速摄像机和多通道精确同步控制仪，发射装置固定于风洞支撑系统上，用于逆风向发射母弹，锁紧机构包括锁紧线和弹簧，锁紧线径向横穿过母弹内部将子弹绑紧在母弹的外周，弹簧用于给子弹施加脱离母弹的力，解锁机构为前端带钩的钢丝，其带钩的一端位于锁紧线横于母弹内的部分之前，其另一端端固定在发射装置上，高速摄像机设置于风洞之外，多通道精确同步控制仪也设置于风洞之外。本发明用于研究子弹从母弹抛撒分离过程中的子弹和母弹的动态飞行运动轨迹、动态分离气动特性及其相互影响和干扰，进而为子母弹抛撒优化设计和子弹的抛撒分布分析提供参考。
【专利说明】全自由飞子母弹抛撒分离试验系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全自由飞抛撒分离风洞试验系统，应用于风洞中母弹自由飞行的过程中，子弹从母弹上抛撒分离的试验系统和方法。
【背景技术】
[0002]子母弹用于对付集群目标，作为大纵深、大面积的压制兵器，已广泛的配置于炮弹、航弹、火箭弹和导弹上，其种类繁多，用途广泛，发展迅速，成为世界各国十分关注的热点。子母弹分离气动特性，是子母弹研制中的关键技术之一，分离时刻母弹的飞行状态(飞行马赫数、攻角、侧滑角等)，以及子弹的抛射速度、排列及抛射方式等，都对子弹群落点分布的形状、抛撒面积大小及其均匀程度存在影响，并进而影响子母弹毁伤目标的效果。对子母弹分离气动特性进行研宄，实现对子母弹分离时刻不同的飞行状态及抛射状态下子母弹分离过程的动态飞行运动轨迹及动态飞散特性进行预测，能为子母弹抛撒优化设计和子弹的抛撒分布分析提供参考。风洞试验是当前气动研宄的最主要手段，尤其是涉及子母弹分离的动态过程的模拟，采用风洞试验结果的真实性和可靠性是数值模拟无法替代的。在风洞中实现母弹和子弹在分离前后及分离过程中均全部处于自由飞行的状态下的本试验系统，能够较为真实的在风洞中模拟实际飞行状态下的子母弹分离过程及其相互影响和干扰，较好的实现在风洞中对多个子弹从母弹分离的动态过程进行模拟，以及实现研宄初始抛射参数等对抛射过程的影响，实现对子母弹分离气动特性进行研宄。
【发明内容】
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[0003]本发明技术解决的问题是:提供一种全自由飞(母弹和子弹在分离前后及分离过程中均全部处于自由飞行的状态下)子母弹抛撒分离风洞试验系统，以实现子母弹分离气动特性的研宄，对多块子弹在同时从母弹分离的动态过程进行模拟，并使用高速摄像机对整个分离过程和分离后子弹的飞行轨迹进行拍摄记录，从而实现对子母弹分离过程的动态飞行运动轨迹及动态飞散特性进行预测，为子母弹抛撒优化设计和子弹的抛撒分布分析提供参考。
[0004]本发明的全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统包括发射装置、锁紧机构、解锁机构、高速摄像机和多通道精确同步控制仪，所述发射装置固定于风洞支撑系统上，用于逆风向发射母弹，所述锁紧机构包括锁紧线和弹簧，所述锁紧线径向横穿过所述母弹内部将子弹绑紧在所述母弹的外周，所述弹簧用于给子弹施加脱离所述母弹的力，所述解锁机构为前端带钩的钢丝，其带钩的一端位于所述锁紧线横于所述母弹内的部分之前，其另一端固定在所述发射装置上，通过触发所述发射装置发射出所述母弹，所述钩能够钩挂在所述锁紧线上，并将所述锁紧线扯断，所述高速摄像机设置于风洞之外，用于从风洞的观察窗对所述母弹和所述子弹的飞行轨迹进行拍摄记录，所述多通道精确同步控制仪也设置于风洞之外，用于同时控制所述发射装置和所述高速摄像机。
[0005]优选所述子弹为两个，所述锁紧机构通过所述锁紧线依次从所述子弹弹身上的孔、弹簧中间的孔和所述母弹弹身上的孔穿过，至另一侧的所述弹簧和所述子弹弹身上的孔穿出后，将所述弹簧压缩至设计状态加以锁紧，从而实现将所述子弹锁紧在所述母弹上。
[0006]优选所述子弹为多个。
[0007]优选所述多通道精确同步控制仪通过控制所述发射装置和所述高速摄像机同步或延时启动，能够实现对分离瞬间及分离后子弹和母弹在风洞观察窗范围内的飞行轨迹进行拍摄记录。
[0008]优选所述多通道精确同步控制仪具有7个延时通道。本发明与现有技术相比的有益效果为:
[0009]1、本发明在风洞中实现母弹和子弹在分离前后及分离过程中均全部处于自由飞行的状态，能够较为真实的实现在风洞中模拟实际飞行状态下的子母弹分离过程及其相互影响和干扰，较好的实现在风洞中对多个子弹从母弹分离的动态过程进行模拟。
[0010]2、本发明采用的全自由飞方式，使得母弹在发射前处于发射装置内，这将起到有效保护母弹不受风洞流场建立过程中的启动载荷冲击，防止子弹在解锁机构启动前即被风洞启动载荷吹走或造成锁紧机构松动，从而影响分离过程的模拟效果。因此无需像母弹处于固定状态下的半自由飞试验一样，需要采取防止气动载荷冲击的措施，这是本试验系统的全自由飞方式相较于半自由飞试验的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为全自由飞抛撒风洞试验系统的结构示意图。
[0012]图2为全自由飞抛撒分离解锁机构示意图。
[0013]符号说明
[0014]1-子弹、2-母弹、3-模型发射装置、4-风洞支撑系统、5-高速摄像机、6-多通道精确同步控制仪、7-风洞观察窗、8-锁紧线、9-弹簧、10-解锁丝
【具体实施方式】
[0015]本发明为一种全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，包括全自由飞抛撒分离解锁系统、高速摄像机5、多通道精确同步控制仪6。核心部分为全自由飞抛撒分离解锁系统，其包括:子弹1、锁紧线8、弹簧9、解锁丝10和母弹2。
[0016]本发明采用全自由飞方式，即在风洞中使得母弹2和子弹1在分离前后及分离过程中均全部处于自由飞行的状态，从而能够较为真实的实现在风洞中模拟实际飞行状态下的子母弹分离过程及其相互影响和干扰，较好的实现在风洞中对多个子弹1从母弹2分离的动态过程进行模拟。
[0017]在分离试验前，需先将模型发射装置3安装固定在风洞支撑系统4上，子弹1也需事先锁紧在母弹2上。通过下述方式锁紧子弹1:将子弹1与母弹2之间的弹簧压紧至设计状态，用锁紧线依次从子弹1弹身上的孔、弹簧9中间的孔以及母弹2弹身上的孔穿过，至另一侧的弹簧9和子弹1弹身上的孔穿出后锁紧，从而实现子弹1与母弹2之间的锁紧。根据需要，可在母弹2周身布置若干组子弹1，其排列方式可以自由安排。
[0018]解锁则由解锁丝10实现。解锁丝10是一端弯成钩状的钢丝，其带钩的一端位于母弹2弹体内锁紧机构的锁紧线8之前，尾端则固定在模型发射装置3上，待多通道精确同步控制仪6发出发射指令后，母弹2从模型发射装置3中加速发射进流场，锁紧机构加速至一定速度时冲击解锁丝10，被解锁丝10的反作用力将锁紧线8拉断，从而将锁紧机构解锁，由于子弹与母弹之间为预压紧的弹簧9，因此在锁紧机构解锁的情况下，子弹将在弹簧9预紧力的作用下随即从母弹2上飞出，从而实现抛撒分离。发射装置3固定于风洞支撑系统4上，用于逆风向发射母弹。子弹1与母弹2之间的分离参数可通过对弹簧9参数的设计计算和改变弹簧9相对子弹1质心的位置来实现。分离参数一般包括分离速度和角速度，因此通过设计弹簧丝直径d、弹簧中径D、弹簧圈数η等参数来设计弹簧刚度系数Κ，以及弹簧压缩变形量ΔΧ使子弹获得所需的分离速度。弹簧9相对于子弹1质心的作用位置，可使子弹1获得相应的角速度。如弹簧9作用位置位于子弹1质心的前方，则子弹1将获得顺时针旋转的角速度；如作用于子弹1质心的后方，则子弹1将获得逆时针旋转的角速度；如作用于子弹1质心上，则无角速度，子弹1平飞与母弹2分离。
[0019]高速摄像机5通过对风洞观察窗范围内进行拍摄，实现对子弹1和母弹2在观察窗范围内飞行过程的观察和记录，因此母弹2缩比模型尺寸大小应保证其在分离过程完成之前不能飞出观察窗范围内，以便高速摄像机5能够实现对整个分离过程进行拍摄和记录；同时应保证子弹1缩比后的尺寸与观察窗的大小比例适当，子弹1尺寸过小将难以观察其飞行状态。多通道精确同步控制仪6和高速摄像机5均设置在流场之外。多通道精确同步控制仪6同时控制安装在风洞内的支撑系统4上的模型发射装置3和处于风洞外对观察窗范围进行拍摄的高速摄像机5，使二者同步或延时启动，从而实现对子弹1与母弹2分离过程及分离后子弹1的动态飞行轨迹及动态飞散特性进行拍摄记录。该仪器具有7个延时通道，可以实现7路不同时间的延时和保持，其延时时间和保持时间均可在0?100秒之间随意设定，可精确到毫秒。
[0020]以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。
【权利要求】
1.一种全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，其特征在于:包括发射装置、锁紧机构、解锁机构、高速摄像机和多通道精确同步控制仪，所述发射装置固定于风洞支撑系统上，用于逆风向发射母弹，所述锁紧机构包括锁紧线和弹簧，所述锁紧线径向横穿过所述母弹内部将子弹绑紧在所述母弹的外周，所述弹簧用于给子弹施加脱离所述母弹的力，所述解锁机构为前端带钩的钢丝，其带钩的一端位于所述锁紧线横于所述母弹内的部分之前，其另一端固定在所述发射装置上，通过触发所述发射装置发射出所述母弹，所述钩能够钩挂在所述锁紧线上，并将所述锁紧线扯断，所述高速摄像机设置于风洞之外，用于从风洞的观察窗对所述母弹和所述子弹的飞行轨迹进行拍摄记录，所述多通道精确同步控制仪也设置于风洞之外，用于同时控制所述发射装置和所述高速摄像机。
2.根据权利要求1所述的全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，其特征在于:所述子弹为两个，所述锁紧机构通过所述锁紧线依次从所述子弹弹身上的孔、弹簧中间的孔和所述母弹弹身上的孔穿过，至另一侧的所述弹簧和所述子弹弹身上的孔穿出后，将所述弹簧压缩至设计状态加以锁紧，从而实现将所述子弹锁紧在所述母弹上。
3.根据权利要求1所述的全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，其特征在于:所述子弹为多个。
4.根据权利要求1所述的全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，其特征在于:所述多通道精确同步控制仪通过控制所述发射装置和所述高速摄像机同步或延时启动，能够实现对分离瞬间及分离后子弹和母弹在风洞观察窗范围内的飞行轨迹进行拍摄记录。
5.根据权利要求1?4中任意一项所述的全自由飞子母弹抛撒分离风洞试验系统，其特征在于:所述多通道精确同步控制仪具有7个延时通道。
【文档编号】G01M9/00GK104483089SQ201410770767
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】蒋增辉, 宋威, 贾区耀 申请人:中国航天空气动力技术研究院