引信环境分析、测试与迫弹引信安全系统设计研究

论文摘要

引信安全性一直是引信设计、生产与使用过程中的关键性能之一。本文结合引信安全系统的发展现状及需求开展研究。进行了引信环境的分类与综合分析，引信环境信息的特征分析，提出了引信安全系统设计中对环境信息的选用方法。在环境测试方面开展了引信外弹道环境、出炮口环境的敏感理论与测试方法研究。最后构建了引信机电式安全系统的系统框架，并结合迫击炮弹引信开展了机电式安全系统的设计。 引信环境的综合分析着重从对引信安全状态的影响入手，提出了引信安全系统的三种状态以及环境与引信安全状态转变之间的关系，从而定义了两类引信环境：S环境和Q环境。并对引信寿命周期内的勤务处理与使用环境及其特征进行了分析。 从提高引信安全性的角度提出了完备引信安全系统的概念，并提出引信安全系统环境是影响安全系统状态的外在、内在因素的总和。引信环境信息的特征及其相互间的关系是影响引信安全系统安全性能的主要因素，研究中定义并分析了环境信息的一系列特征：可测性／可表征性、时间／空间特性、能量强度／能量密度特性、频率／周期特性和互质性等，根据环境信息特征提出了引信安全系统设计中对环境的选用方法。提出了故障保险的设计原理及实现方式。 对环境的测试是利用环境的前提，文章开展了引信外弹道环境参数敏感理论与测试试验研究，重点针对引信飞行外弹道段的空气压力、温度、旋转等参数进行了分析，设计了用于引信环境参数敏感的方案及弹载存储测试系统，针对选定的敏感参数进行了静态风洞吹风与动态射击测试试验，获得了弹道飞行中的压力、温度、旋转等环境数据。 定义了出炮口环境并建立了基于磁探测的炮口环境测试理论，开展了引信出炮口环境的测试方法研究，设计了可进行引信出炮口环境敏感的测试系统并开展了试验研究。提出了利用出炮口信息作为引信安全系统工作第二环境的方法并进行了抗干扰设计。 文章最后作为应用给出了迫击炮弹引信机电式安全系统的构成框架，开展了迫击炮弹引信机电式安全系统的系统设计、电路设计和电源设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 环境敏感在引信中的地位
• 1.2.2 引信技术的发展对环境敏感的需求
• 1.2.3 环境敏感对引信及弹药发展的推动
• 1.3 国内外技术发展及研究现状
• 1.3.1 安全系统及相关技术的发展
• 1.3.2 引信环境敏感理论及技术的发展
• 1.3.3 新型环境力的研究与开发
• 1.4 本文研究内容及行文结构
• 2 引信环境综合分析
• 2.1 引言
• 2.2 引信环境的作用及其分类
• 2.3 引信勤务处理环境分析
• 2.3.1 正常勤务处理环境
• 2.3.2 意外勤务处理环境
• 2.4 勤务处理环境对引信的效应及其模拟
• 2.4.1 勤务处理对引信的效应
• 2.4.2 勤务处理环境的模拟
• 2.5 引信使用环境分析
• 2.5.1 自身惯性力环境
• 2.5.2 与发射基的交互环境
• 2.5.3 与战斗部的交互环境
• 2.5.4 与弹道环境的交互环境
• 2.5.5 与目标场的交互环境
• 2.5.6 与目标的交互环境
• 2.5.7 使用中意外环境分析
• 2.6 本章小结
• 3. 引信安全系统对环境选用方法研究
• 3.1 安全系统定义及扩展
• 3.1.1 定义
• 3.1.2 安全系统环境的扩展
• 3.2 安全系统对环境信息的要求
• 3.2.1 环境与预定使用条件的相关性
• 3.2.2 环境可测性
• 3.2.3 抗干扰性
• 3.2.4 其它性能
• 3.3 环境信息的特征分析
• 3.3.1 可获得性/可表征性
• 3.3.2 时间/空间特性
• 3.3.3 能量强度/能量密度特性
• 3.3.4 频率/周期特性
• 3.3.5 互质性
• 3.4 环境选用中的原则
• 3.4.1 独特性原则
• 3.4.2 时间/空间序列性原则
• 3.4.3 冗余保险双环境的互质性原则
• 3.4.4 窗口原则
• 3.4.5 状态反馈利用原则
• 3.5 故障保险设计准则及实现
• 3.5.1 故障保险的指标
• 3.5.2 故障保险的设计原则
• 3.5.3 故障保险的实现技术途径
• 3.6 本章小结
• 4 引信外弹道环境敏感技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 弹道引信表面压力环境研究
• 4.2.1 基本理论
• 4.2.2 引信表面压力仿真
• 4.2.3 压力敏感系统设计
• 4.2.4 吹风试验结果及分析
• 4.2.5 引信弹道压力测试射击试验
• 4.2.6 弹道压力环境的应用分析
• 4.3 引信体温度环境研究
• 4.3.1 气动加热原理
• 4.3.2 空气动力加热的温升计算
• 4.3.3 引信表面温度分析
• 4.3.4 温度动态测试试验
• 4.3.5 弹体温度变化用于引信解保的可行性分析
• 4.4 引信外弹道旋转环境研究
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 弹丸旋转测试理论基础
• 4.4.3 外弹道旋转信息测试及干扰分析
• 4.4.4 试验与结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 引信出炮口环境研究
• 5.1 出炮口特征及检测方法
• 5.1.1 出炮口环境定义及其特征
• 5.1.2 出炮口环境的机械探测方法
• 5.1.3 出炮口环境的磁探测法
• 5.1.4 出炮口环境的静电探测法
• 5.1.5 本研究中采用的方法
• 5.2 弹丸膛内及炮口运动的物理过程及电磁环境息分析
• 5.3 迫弹出炮口信号检测研究
• 5.3.1 炮口磁场分布规律研究
• 5.3.2 出炮口信号检测原理
• 5.3.3 出炮口信号理论计算
• 5.3.4 出炮口感生电动势的计算
• 5.4 出炮口信号测试试验研究
• 5.4.1 测试系统设计
• 5.4.2 出炮口信号测试试验
• 5.5 出炮口信息在引信中的应用分析
• 5.5.1 解除保险第二环境
• 5.5.2 延期解除保险起点
• 5.5.3 电子时间引信
• 5.6 引信出炮口作为第二环境的应用设计
• 5.7 本章小结
• 6 迫弹引信分析及其机电安全系统设计
• 6.1 迫击炮弹引信及环境分析
• 6.1.1 迫击炮及其弹药作战使命分析
• 6.1.2 迫击炮弹引信现状及需求
• 6.1.3 迫击炮弹引信可用第二环境分析
• 6.2 迫击炮弹引信及其安全系统设计
• 6.2.1 总体设计
• 6.2.2 安全系统设计
• 6.2.3 迫弹电子时间引信电路设计
• 6.3 快速供电压电电源研究
• 6.3.1 压电材料产生能量的计算
• 6.3.2 能量的存储效率及改进措施
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 本文创新点
• 7.3 研究展望
• 致谢
• 博士期间发表的论文
• 科研成果
• 博士期间参加科研项目
• 参考文献