电磁线圈炮弹丸位置检测技术研究

• 作 者: 王烨
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 多级电磁线圈炮 弹丸 位置检测 双向反射分布函数

电磁发射技术作为新一代的先进发射技术,利用电磁力做功推进弹丸,可以将炮弹推进到更高的速度,满足未来战场对炮弹更高的射程、更短的飞行时间和更强的动能杀伤能力的要求。多级电磁线圈炮中任意一级驱动线圈都存在最佳触发位置,太早或太晚触发都会降低电磁发射的效率。如果驱动线圈的触发提前,就会对发射线圈提供反向拉力;如果触发位置滞后,又会缩短发射体的有效加速时间,从而降低发射体的出口速度。因此,要想准确触发驱动线圈,必须提高发射体位置检测的精度,保证发射体运动到该位置时,触发驱动线圈。本文在深入分析了国内外不同的电磁发射技术位置检测方法优缺点的基础上,根据发射体材料表面散射在半球空间内的分布满足双向反射分布函数(BRDF)的原理,进行了如下的创新性工作:首先,分析了基于BRDF的线圈炮弹丸位置检测原理,推导了探测器输出电压与发射体位置的对应关系式,并建立了位置检测系统模型。采用单一参考测量法,测量铝合金表面的BRDF值,建立铝合金表面散射特性的数学解析模型,并在Trace Pro中进行建模仿真,得到发射体位于不同位置时探测器接收到的光通量的离散数据点,对比理论曲线,验证该方法的正确性。然后,在分析线圈炮的工作原理的基础上,建立了线圈炮的系统方程组。通过电磁场仿真软件,对电磁线圈炮进行静态和动态仿真。通过仿真分析获得了小型三级线圈炮中每一级驱动线圈的最佳触发位置。在此基础上,提出基于BRDF位置检测的控制策略。最后,设计电磁线圈炮弹丸位置检测系统的整体结构。通过Lab VIEW平台,提取光电探测器接收到的信号的幅值,并在上位机中显示。设计实验,将实验结果与理论曲线对比,验证该方法的可行性,为以后弹丸位置检测方法提供新的思路。