1.本发明涉及弹道靶试验技术领域，尤其涉及一种弹道靶自由飞模型的重复使用方法。
背景技术：
2.弹道靶试验时模型自由飞行、无支架干扰、靶室环境真实可控等优点，是获得自由飞行模型气动参数的理想方式之一。由于弹道靶试验时模型飞行速度较高、完整回收难度大，试验时一般不考虑模型回收而是直接拦截破碎，即一个试验模型只能使用一次。而模型的加工成本较高，制作周期较长，严重制约试验效率，且导致试验成本增加，并且拦截破碎模型产生的粉尘和碎片会污染环境，造成资源浪费。
技术实现要素：
3.(一)要解决的技术问题
4.本发明的目的是提供一种弹道靶自由飞模型的重复使用方法，解决现有弹道靶自由飞模型无法完整回收、重复使用的问题。
5.(二)技术方案
6.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种弹道靶自由飞模型的重复使用方法，在第一种实现方式中，包括：
7.模型设计，将模型的主体结构设计为一体结构，且在飞行方向上模型的重心在压心的前方；
8.在试验前，测量并记录模型的物理量参数，并基于模型的几何尺寸、质量、发射速度，在靶室末端设置回收场，回收场位于模型的飞行轨迹上，用于试验时回收模型；
9.在试验后，测量回收的模型的物理量参数，若回收的模型的物理量参数与试验前模型的物理量参数相比，无变化或变化量满足试验要求，则回收后的试验模型能够重复使用。
10.结合第一种实现方式，在第二种实现方式中，回收场包括沿模型的飞行方向呈多级设置的阻燃减速部，且在模型的飞行方向上，各级阻燃减速部的阻燃材料层的材料密度依次增加，相邻的阻燃减速部面接触连接；
11.其中，在模型的飞行方向上，每级阻燃减速部包括至少一个阻燃减速层，且每级阻燃减速部中的阻燃减速层的材料密度相同，相邻的阻燃减速层面接触连接。
12.结合第一种实现方式，在第三种实现方式中，每级阻燃减速部包括一个阻燃减速层。
13.结合第二或第三种实现方式，在第四种实现方式中，各个阻燃减速层同心设置，且在模型的飞行方向上，各个阻燃减速层的截面积依次增加。
14.结合第二至第四种任一实现方式，在第五种实现方式中，每个阻燃减速层均是由多块材料拼接而成，且相邻块之间面接触连接。
15.结合第五种实现方式，在第六种实现方式中，用于拼接每个阻燃减速层的各块材料尺寸相同。
16.结合第六种实现方式，在第七种实现方式中，用于拼接每个阻燃减速层的各块材料均为立方体。
17.结合第二至第七种任一实现方式，在第八种实现方式中，阻燃减速层为阻燃海绵。
18.结合第二至第八种任一实现方式，在第九种实现方式中，每个阻燃减速层均嵌设在固定框内，所述固定框的内侧面与阻燃减速层的外周面接触连接，所述固定框的外周面与所述靶室的内壁面接触；
19.所述固定框的材料密度大于其内嵌设的所述阻燃减速层的材料密度。
20.结合第二至第八种任一实现方式，在第十种实现方式中，在每个阻燃减速层的外周布置偏出阻止部，偏出阻止部的材料密度大于同层级阻燃减速层的材料密度，阻碍模型在回收过程中偏离出回收场。
21.结合第十种实现方式，在第十一种实现方式中，每个所述偏出阻止部均嵌设在固定框内，所述固定框的内侧面与偏出阻止部的外周面接触连接，所述固定框的外周面与所述靶室的内壁面接触；
22.所述固定框的材料密度大于其内嵌设的所述偏出阻止部的材料密度。
23.结合以上任一种实现方式，在本实施方式中，模型的重心与压心的距离不小于模型长度的5％；和/或
24.发射的模型由弹托包裹，且设置在弹托的底部的支撑块与弹托为一体结构。
25.(三)有益效果
26.本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的弹道靶自由飞模型的重复使用方法，通过对模型的结构优化设计，避免模型组装连接处产生的集中应力导致模型损坏。同时还通过对模型重心的设置，使其与压心之间肯特定的位置关系，在满足试验要求的同时，能够使模型飞行更稳定，使模型能够按预定进入回收场，且避免在回收过程中偏离出回收场。基于模型的几何尺寸、质量、发射速度，选择在靶室末端设置具有相适应回收能力的回收场，实现对模型减速并最终无损回收。分别对试验前和回收后的模型进行检测，若回收的模型的物理量参数与试验前模型的物理量参数相比，无变化或变化量满足试验要求，则回收后的试验模型能够重复使用。该方法能够实现弹道靶试验模型的回收及重复使用，回收成功率高，能够有效降低试验成本，提高试验效率，避免资源浪费，减少因模型拦截破碎产生的粉尘和碎片对环境的污染。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
28.弹道靶试验是获得自由飞行模型气动参数的理想方式之一。一般情况下，针对同样的模型一般需要多次试验，以进行验证或达到不同的试验目的。而为了获得试验中模型飞行速度和环境参数对气动力参数的影响，最理想的情况是模型的质心位置、质量、转动惯
量等物理量特征参数完全相同，然而不同模型的加工精度差异很难保证以上物理量特征参数相同。但由于弹道靶试验时模型飞行速度较高、完整回收难度大、成本高，因此，现有技术中，试验模型只能使用一次。造成试验成本增加、资源浪费，并且拦截破碎模型产生的粉尘和碎片会污染环境。而且对试验的结果也有可能造成一定的影响。此外，由于弹道靶气动力试验前需要对模型表面制作特征标记点并扫描关联，导致加工及试验前准备时间长，严重制约试验效率。而若想解决上述问题，至少有两个重要的技术问题需要解决，一是如何保证自由飞模型能够顺利进入回收场；二是在兼顾成本和试验效率情况下，如何使回收场实现模型的无损回收。申请人经过长期研究试验，主要从模型设计、模型回收方面着手，并对回收的模型进行检测，最终实现回收模型的重复使用，降低了模型加工费用。同一模型重复使用，有利于保证试验数据的精度，降低了模型加工精度对试验结果的影响。缩短了试验模型准备时间，提高试验效率。此外，还减少了模型拦截破碎产生的粉尘和碎片对环境的污染。
29.以下通过具体实施例对发明构思和具体方案进一步说明。
30.本发明实施例提供的弹道靶自由飞模型的重复使用方法，需要模型满足一定的要求，具体如下：
31.将模型的主体结构设计为一体结构，可以采用一体加工或者3d打印的方式加工，相比拼接以及现有技术中常用的螺纹连接方式，能够有效避免模型在发射器中加速时以及回收过程中，在模型的连接处应力集中，导致模型的主体结构断裂或破碎。在一些优选实施方式中，在保证模型外形与飞行器几何相似的基础上，其余结构部位进行倒圆处理，一般情况下，视模型尺寸取圆角为0.05mm～2.5mm。
32.将模型设计为：在飞行方向上模型的重心在压心的前方，使模型飞行稳定成功进入回收场，且进入回收场后偏出回收场的概率较低，从而提高回收成功率。为了保证模型具有更好的飞行稳定性，在一些优选实施方式中，模型的重心与压心的距离不小于模型长度的5％，例如，模型的重心与压心的距离为模型长度的5％、6％、8％、10％、14％、20％等。在不影响试验的情况下，一些可选实施方式中，模型设为钝头，即在在不影响试验的情况下，将模型设计为具有钝头外形的模型。钝头外形模型的阻力系数大，模型在回收场中的减速运动距离较短，进一步提高模型回收成功率。
33.在一些优选实施方式中，发射的模型由弹托包裹，弹托在与模型分离时易分开，且不能影响模型的初始弹道。在弹托的底部不设置分体的支撑块，将支撑块与弹托加工成一体，避免弹托和模型分离后，模型飞行过程中可能被后面的支撑块追赶上发生碰撞造成模型损坏，或者模型在回收场中减速，支撑块沿着模型在回收场中运动弹道减速不明显而追上模型发生碰撞造成模型损坏，进而进一步提高模型的无损回收率。
34.模型一般采用强度高的金属或工程塑料，例如钛合金、不锈钢、铝合金、高强度尼龙等。
35.通过上述对模型的结构优化设计，避免模型组装连接处产生的集中应力导致模型损坏。同时还通过对模型重心的设置，使其与压心之间特定的位置关系，在满足试验要求的同时，能够使模型飞行更稳定，使模型能够按预定进入回收场，且避免在回收过程中偏离出回收场。在此基础上，保证模型在靶室内自由飞行足够长距离后在靶室末端且位于模型的飞行轨迹上设置回收场，则是最终实现对试验模型回收的重要保障，其与在先模型结构优化设计共同作用，缺一不可。
36.在本实施例中，根据模型材料承受的屈服强度极限以及模型在回收材料中的减速运动特性，采用软回收的方式进行回收。一般基于模型的几何尺寸、质量、发射速度，选择具有相适应回收能力的回收场设置在靶室末端，实现对模型减速并最终无损回收。
37.在一个实施方式中，回收场包括沿模型的飞行方向呈多级设置的阻燃减速部，且在模型的飞行方向上，各级阻燃减速部的阻燃材料层的材料密度依次增加，以此减少回收场的距离，每级阻燃减速部包括一个阻燃减速层。为了减少阻燃减速层界面处对模型运动的干扰，相邻的阻燃减速层面接触连接，使两个相邻阻燃减速层之间无缝隙且相互之间不产生使各自发生变形。阻燃减速层一般选用密度常见的软质阻燃材料。优选地，阻燃减速层选用阻燃海绵，目前市场上密度15kg/m3～100kg/m3阻燃海绵加工技术成熟，能够满足要求。
38.在一些优选实施方式中，各个阻燃减速层同心设置，且在模型的飞行方向上，各个阻燃减速层的截面积依次增加，例如，各个阻燃减速层的截面均为正方形，各个阻燃减速层的截面中心在一条直线上，在模型飞行方向上，位于前侧的阻燃减速层截面的边长为1.5m，相邻且在后的阻燃减速层的截面边长为2m。在飞行方向上越靠后的阻燃减速层的截面积越大，能够进一步避免模型在进入回收场后偏离出回收场。
39.在一些优选实施方式中，每个阻燃减速层均是由多块材料拼接而成，方便加工且便于回收场的布置以及对损坏部分进行单独替换。为了进一步减少阻燃减速层界面对模型运动的干扰，相邻块之间面接触连接。
40.在一些优选实施方式中，阻燃减速层通过固定框固定，即每个阻燃减速层均嵌设在固定框内，固定框的内侧面与阻燃减速层面接触连接，固定框与靶室连接。固定框的材料密度一般要大于该固定框内嵌设的阻燃减速层的材料密度，固定框既起到固定作用，也起到对靶室的防护作用。优选地，固定框采用木板框。
41.为了进一步提高互换性，降低布置难度，优选地，用于拼接每个阻燃减速层的各块材料尺寸相同。
42.在一些优选实施方式中，用于拼接阻燃减速层的各块材料尺寸为0.5m*0.5m*0.5m的立方体，进一步优选地，优选地，各块材料的尺寸误差小于2mm。
43.在布置回收场之前，对加工/采购的每块材料开展尺寸和质量检测，将每块材料的质量、尺寸、密度标注在其表面，方便回收场的布置。
44.在其他一次实施方式中，根据需要每级阻燃减速部可以包括多个阻燃减速层，例如两个、三个等。在同一个阻燃减速部中的多个阻燃减速层的材料密度相同，例如，其中一个在前的阻燃减速部具有两个阻燃减速层，两个阻燃减速层均采用密封为15kg/m3的阻燃海绵。相邻的在后一个阻燃减速部同样具有两个阻燃减速层，两个阻燃减速层均采用密封为20kg/m3的阻燃海绵。需要说明的是，阻燃减速部的级数以及每级阻燃减速部中阻燃减速层的数量根据实际需要设置，可以通过软件模拟等方式确定。在能够实现模型无损回收的情况下，回收场在飞行方向上的尺寸越小越好。
45.为了进一步防止在回收中模型偏离出回收场，在一些优选实施方式中，在每个阻燃减速层的外周布置偏出阻止部，偏出阻止部的材料密度大于同层级阻燃减速层的材料密度，阻碍模型在回收过程中偏离出回收场。为方便回收场的布置，偏出阻止部的材料采用密度较大的阻燃材料，例如，密度为100kg/m3阻燃海绵。在采用固定框固定阻燃减速层的实施方式中，偏出阻止部设置在阻燃减速层与固定框之间，固定框的材料密度大于该固定框内
嵌设的偏出阻止部的材料密度，偏出阻止部呈框形，该偏出阻止部的框内侧面与阻燃减速层面接触连接，偏出阻止部框外周面与固定框的内侧面之间面接触连接，固定框的外周面与靶室连接，形成径向上由内至外密度依次增加的结构。
46.在试验前，测量并记录模型的物理量参数，并基于模型的几何尺寸、质量、发射速度，将收场设置在靶室末端并位于模型的飞行轨迹上。完成模型的回收后，测量回收的模型的物理量参数，若回收的模型的物理量参数与试验前模型的物理量参数相比，无变化或变化量满足试验要求，则回收后的试验模型能够重复使用。否则不能重复使用或者仅能有限制的使用(不影响试验结果的试验中使用)。
47.试验前后对测量的模型的物理量参数主要有模型外形尺寸、轮廓、质量、质心、转动惯量等，具体根据实际需要而定。例如，对于气动力试验模型，通常在模型表面发黑处理，再通过激光打标的方式制作表面特征标记点，当回收的模型物理量参数没有变化，且模型表面标记点清晰时方可重复使用，任何一个条件不满足，则不适于重复进行同样的气动力试验。
48.本实施例中的弹道靶自由飞模型的重复使用方法，可用于低速、高速(约1500m/s)弹道靶试验。尤其是针对结构和材料强度高、钝头外形、飞行稳定性好的模型无损回收成功率及重复使用率高。
49.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
50.此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。