侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103926048 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103926048 A (21)申请号 201410180616.1 (22)申请日 2014.04.30 G01M 9/00(2006.01) (71)申请人 中北大学 地址 030051 山西省太原市尖草坪区学院路 3 号 (72)发明人 张红艳 殷帅 马铁华 裴东兴 范锦彪 刘俊 杨军艺 王振富 (74)专利代理机构 太原科卫专利事务所 ( 普通 合伙 ) 14100 代理人 朱源 (54) 发明名称 侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台 (57) 摘要 本发明具体为一种侧向扰动对飞行弹丸作用 。

2、模拟试验台， 解决了现有子弹飞行试验没有合理 设备的问题。 试验底座上固定有伸缩支杆， 伸缩支 杆上固定有上连接杆和下连接杆， 下连接杆上设 置有高压喷气嘴， 上连接杆上固定有高速电机， 高 速电机下方的输出轴上连接有弹丸转动轴， 弹丸 转动轴的下端面开有弹丸孔， 弹丸孔内放置有弹 丸顶块和弹丸弹簧， 弹丸转动轴上开有环形槽且 穿有插杆， 环形槽内套有弹性张紧绳， 插杆尾部设 置有配重块， 伸缩支杆上设置有以其轴心转动的 强力磁铁， 伸缩支杆上固定有左右移动的弱磁铁 和高速摄像机。 本发明能模拟子弹在空中低速、 稳 定飞行并通过磁力模拟侧向力对弹丸飞行姿态的 影响， 获得弹丸稳定和不稳定的结构。

3、数据。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103926048 A CN 103926048 A 1/1 页 2 1. 一种侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台， 其特征在于 ： 包括试验底座 （1） 和位于 其右方的高压储气瓶 （2） ， 试验底座 （1） 上固定有竖直设置的伸缩支杆 （3） ， 伸缩支杆 （3） 上 固定有上连接杆 （4） 和下连接杆 （5） ， 下连接杆 （5） 上设置有与高压储气瓶 （2） 连通的高压 喷气嘴 （6。

4、） ， 上连接杆 （4） 上固定有高速电机 （7） ， 高速电机 （7） 下方的输出轴上连接有弹丸 转动轴 （8） ， 弹丸转动轴 （8） 的下端面开有上部内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔 （9） ， 弹 丸孔 （9） 的下部放置有外柱面为齿状结构的弹丸顶块 （10） ， 弹丸孔 （9） 的上部放置有两端 分别与弹丸顶块 （10） 和弹丸转动轴 （8） 连接的弹丸弹簧 （11） ， 弹丸转动轴 （8） 的外圆柱面 上开有环形槽 （12） 和与弹丸孔 （9） 连通的插孔 （13） ， 插孔 （13） 内穿有插入弹丸顶块 （10） 齿槽中的插杆 （14） ， 环形槽 （12） 内套有与插杆 （14）。

5、 尾部连接的弹性张紧绳 （15） ， 插杆 （14） 尾部设置有配重块 （16） ， 伸缩支杆 （3） 上设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆 （17） ， 弹 丸固定杆 （17） 上固定有位于弹丸转动轴 （8） 下部周围的强力磁铁 （18） ， 伸缩支杆 （3） 上固 定有高度位于弹丸转动轴 （8） 与高压喷气嘴 （6） 之间且水平设置的伸缩调节杆 （19） ， 弹丸 转动轴 （8） 周围设置有固定在伸缩调节杆 （19） 外端的弱磁铁 （20） 和与弱磁铁 （20） 在同一 水平面的高速摄像机 （21） 。 2. 根据权利要求 1 所述的侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台， 其特征在于 ： 试验。

6、底 座 （1） 下端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆 （22） ， 球帽螺杆 （22） 的下端套有橡胶减震垫 （23） ， 球帽螺杆 （22） 上固定有调节旋钮 （24） 。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台， 其特征在于 ： 高 压储气瓶 （2） 与高压喷气嘴 （6） 之间依次设置有高压气泵控制阀 （25） 、 高压储气瓶压力表 （26） 、 流量调节阀 （27） 、 高压喷气嘴压力表 （28） 。 权 利 要 求 书 CN 103926048 A 2 1/3 页 3 侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台 技术领域 0001 本发明涉及弹丸飞行姿态领域， 尤其。

7、涉及一种模拟试验台， 具体为一种侧向扰动 对飞行弹丸作用模拟试验台。 背景技术 0002 在国防和工业生产领域中， 弹丸空气动力学实验分实物实验和模型实验两大类。 实物实验如导弹实弹发射实验和飞机飞行实验等， 不会发生模型和环境等模拟失真问题， 一直是鉴定弹丸、 飞行器气动性能和校准其他实验结果的最终手段， 这类实验的费用昂贵， 条件也难控制， 而且不可能在产品研制的初始阶段进行， 故空气动力学实验一般多指模型 实验。 0003 模型实验尽管有局限性， 但有如下四个优点 ： 1、 能比较准确地控制实验条件， 如气 流的速度、 压力、 温度等 ； 2、 实验在室内进行， 受气候条件和时间的影响小。

8、， 模型和测试仪器 的安装、 操作、 使用比较方便 ； 3、 实验项目和内容多种多样， 实验结果的精确度较高 ； 4、 实 验比较安全， 而且效率高、 成本低。 因此， 此类实验在空气动力学的研究、 各种飞行器的研制 方面， 以及在工业空气动力学和其他同气流或风有关的领域中， 都有广泛应用。 0004 我国的空气动力学试验在军事研究方面早已深入， 尤其是对机载导弹等大型导弹 进行的风洞试验。但是， 此类实验在研究子弹飞行方面还很少涉及。此设计的试验台通过 模拟弹丸飞行中以不同飞行速度和出膛转速， 来研究扰动对子弹的影响， 很好的弥补了这 一空白。 发明内容 0005 本发明为了解决现有子弹飞行。

9、试验没有合理设备的问题， 提供了一种侧向扰动对 飞行弹丸作用模拟试验台。 0006 本发明是采用如下技术方案实现的 ： 侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台， 包括 试验底座和位于其右方的高压储气瓶， 试验底座上固定有竖直设置的伸缩支杆， 伸缩支杆 上固定有上连接杆和下连接杆， 下连接杆上设置有与高压储气瓶连通的高压喷气嘴， 上连 接杆上固定有高速电机， 高速电机下方的输出轴上连接有弹丸转动轴， 弹丸转动轴的下端 面开有上部内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔， 弹丸孔的下部放置有外柱面为齿状结构的 弹丸顶块， 弹丸孔的上部放置有两端分别与弹丸顶块和弹丸转动轴连接的弹丸弹簧， 弹丸 转动轴的外圆柱面上开。

10、有环形槽和与弹丸孔连通的插孔， 插孔内穿有插入弹丸顶块齿槽中 的插杆， 环形槽内套有与插杆尾部连接的弹性张紧绳， 插杆尾部设置有配重块， 伸缩支杆上 设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆， 弹丸固定杆上固定有位于弹丸转动轴下部周围的 强力磁铁， 伸缩支杆上固定有高度位于弹丸转动轴与高压喷气嘴之间且水平设置的伸缩调 节杆， 弹丸转动轴周围设置有固定在伸缩调节杆外端的弱磁铁和与弱磁铁在同一水平面的 高速摄像机。 0007 该试验台通过高压喷气嘴喷出气体流速大小可调节的高速流体， 模拟弹丸飞行中 说 明 书 CN 103926048 A 3 2/3 页 4 速度的不断变化 ； 弹丸安装在弹丸顶块下侧的。

11、弹丸孔中， 高速电机带动弹丸转动轴高速旋 转， 当弹丸转速达到一定值时， 弹丸从弹丸转动轴内部射入到高速流动的空气场中做高速 陀螺运动 ； 弹丸在高速流动的空气场中做减速运动， 最终， 弹丸所受的空气阻力与重力平 衡， 弹丸在高速流动的空气场中达到稳定状态， 只做陀螺运动， 此时， 通过弱磁铁对弹丸实 行侧向力干扰， 高速摄像机记录弹丸在不同侧向力下角度偏转值， 克服了现有子弹飞行试 验没有合理设备的问题。 0008 试验底座下端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆， 球帽螺杆的下端套有橡胶减震 垫， 球帽螺杆上固定有调节旋钮， 用于保证试验台的稳定性能。 0009 高压储气瓶与高压喷气嘴之间依次设。

12、置有高压气泵控制阀、 高压储气瓶压力表、 流量调节阀、 高压喷气嘴压力表， 对高速流体的流速大小进行调节。 0010 本发明结构设计合理可靠， 快速准确的模拟子弹在空中低速、 稳定飞行并通过磁 力模拟侧向力对弹丸飞行姿态的影响， 而且可以模拟弹丸在空中以不同速度、 出膛转速飞 行时， 侧向力大小对弹丸飞行姿态的影响， 同时结合自由飞行 （靶道） 试验和风洞试验的优 点， 能较好的控制气体的温度、 速度和压力等参数， 获得弹丸稳定和不稳定的结构数据， 具 有结构简单、 加工方便且数据处理较简单的优点。 附图说明 0011 图 1 为本发明的结构示意图 ； 图 2 为图 1 中弹丸转动轴处的结构示。

13、意图。 0012 图中 ： 1- 试验底座， 2- 高压储气瓶， 3- 伸缩支杆， 4- 上连接杆， 5- 下连接杆， 6- 高 压喷气嘴， 7- 高速电机， 8- 弹丸转动轴， 9- 弹丸孔， 10- 弹丸顶块， 11- 弹丸弹簧， 12- 环形 槽， 13- 插孔， 14- 插杆， 15- 弹性张紧绳， 16- 配重块， 17- 弹丸固定杆， 18- 强力磁铁， 19- 伸 缩调节杆， 20- 弱磁铁， 21- 高速摄像机， 22- 球帽螺杆， 23- 橡胶减震垫， 24- 调节旋钮， 25- 高压气泵控制阀， 26- 高压储气瓶压力表， 27- 流量调节阀， 28- 高压喷气嘴压力表。 。

14、具体实施方式 0013 侧向扰动对飞行弹丸作用模拟试验台， 包括试验底座 1 和位于其右方的高压储气 瓶2， 试验底座1上固定有竖直设置的伸缩支杆3， 伸缩支杆3上固定有上连接杆4和下连接 杆 5， 下连接杆 5 上设置有与高压储气瓶 2 连通的高压喷气嘴 6， 上连接杆 4 上固定有高速 电机 7， 高速电机 7 下方的输出轴上连接有弹丸转动轴 8， 弹丸转动轴 8 的下端面开有上部 内径小于下部内径的阶梯状弹丸孔 9， 弹丸孔 9 的下部放置有外柱面为齿状结构的弹丸顶 块 10， 弹丸孔 9 的上部放置有两端分别与弹丸顶块 10 和弹丸转动轴 8 连接的弹丸弹簧 11， 弹丸转动轴 8 的。

15、外圆柱面上开有环形槽 12 和与弹丸孔 9 连通的插孔 13， 插孔 13 内穿有插 入弹丸顶块 10 齿槽中的插杆 14， 环形槽 12 内套有与插杆 14 尾部连接的弹性张紧绳 15， 插 杆 14 尾部设置有配重块 16， 伸缩支杆 3 上设置有沿其中心水平转动的弹丸固定杆 17， 弹丸 固定杆17上固定有位于弹丸转动轴8下部周围的强力磁铁18， 伸缩支杆3上固定有高度位 于弹丸转动轴 8 与高压喷气嘴 6 之间且水平设置的伸缩调节杆 19， 弹丸转动轴 8 周围设置 有固定在伸缩调节杆 19 外端的弱磁铁 20 和与弱磁铁 20 在同一水平面的高速摄像机 21。 0014 试验底座1下。

16、端角部拧有与其螺纹连接的球帽螺杆22， 球帽螺杆22的下端套有橡 说 明 书 CN 103926048 A 4 3/3 页 5 胶减震垫 23， 球帽螺杆 22 上固定有调节旋钮 24 ； 高压储气瓶 2 与高压喷气嘴 6 之间依次设 置有高压气泵控制阀 25、 高压储气瓶压力表 26、 流量调节阀 27、 高压喷气嘴压力表 28。 0015 具体实施过程中， 使用前， 转动调节旋钮 24 改变橡胶减震垫 23 与试验底座 1 的距 离， 使试验台架达到稳定状态 ； 打开高压气泵控制阀 25 并关闭流量调节阀 27， 为当高压储 气瓶 2 储气至高压储气瓶压力表 26 大于 103 兆帕时， 。

17、停止储气。 0016 安装时， 将弹丸推入弹丸孔9内， 弹丸带动弹丸顶块10压缩弹丸弹簧11， 同时在弹 性张紧绳 15 的作用下， 插杆 14 插入弹丸顶块 10 的齿槽中， 随后转动弹丸固定杆 17 使强力 磁铁 18 靠近弹丸， 强力磁铁 18 产生的强磁场磁化弹丸转动轴 8 和弹丸， 弹丸转动轴 8 和弹 丸之间的磁场力提供弹丸的摩擦力， 使弹丸在无其他外力的条件下和弹丸转动轴 8 保持同 步转速。 0017 当高速电机 7 的转速达到一定转速时 （此转速足以为弹丸提供摩擦力克服重力， 使弹丸不被掉下来， 但不足以使插杆 14 和配重块 16 因离心力克服弹性张紧绳 15 弹力产生 形。

18、变） ， 将弹丸固定杆 17 转离弹丸转动轴 8， 继续调大转速， 当高速电机 7 转速达到某一值 时， 插杆 14 和配重块 16 产生的离心力克服弹性张紧绳 15 弹力产生形变， 弹丸弹簧 11 伸长 推动弹丸顶块 10 撞击弹丸， 最终将弹丸推入到高速气体流场中。 0018 所述的高速气体流场可以通过调节流量调节阀 27 开闭程度控制高压喷气嘴 6 气 体压力值大小， 从而间接控制气体流场中的气体流速。在试验台系统中， 高压喷气嘴 6 处气 体压力可从高压喷气嘴压力表 28 中读取， 气体流速可通过伯努利方程计算得出。 0019 式中 ： 为气嘴压力表读取压力值 ； 为气体密度 ； 为重力常数 ； 为喷气嘴距 离压力表相对高度 ；为气体流速 ； 为常数。 0020 弹丸因受空气阻力和重力等影响， 最终在高速气体流场中做稳定的陀螺运动， 此 时通过调节伸缩调节杆 19 的长短控制弱磁铁 20 与弹丸的距离， 进而控制弱磁铁 20 对弹丸 侧向力大小， 并通过高速摄像机 21 拍摄， 为后期的数据处理提供资料。 说 明 书 CN 103926048 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103926048 A 6 。