弹箭发射阶段章动角测试技术研究(2)
起动压力
弹底压力 计及膛线的炮膛横截面积
弹丸横截面积
时间
火药燃烧速度
弹丸运动的相对速度（相对于管身）
火药燃去的相对厚度
火药气体余容
火药密度
装填密度
火药相对表面积
次要功计算系数
仅考虑弹丸旋转和摩擦两种次要功的计算系数
火药形状特征量之一
火药燃烧掉的百分数
装药量
弹丸轴向转速
1 引言
1.1 课题背景及意义
现代战争追求“高精度、远射程、大密集度、大威力”，这说明对武器系统的要求越来越高。作为衡量弹丸飞行稳定性指标的章动运动也成为目前研究的热点。
章动运动指的是弹丸在飞行过程中不仅向前飞行，与此同时弹轴绕着弹道切线做某种周期性的摇摆运动。研究弹丸飞行过程中的章动运动是非常有价值的：第一，章动运动是衡量弹丸飞行过程中稳定性的重要指标，进行火炮实验过程中经常会遇到空翻、射击精度不高的情况，这些问题的出现都与弹丸章动引起的飞行不稳定有关，对于旋转稳定的弹丸要求要有动态稳定性，也就是说弹丸在绕弹轴摆动的过程中章动角是呈减小的；第二，在外弹道测试中章动参数是一个至关重要的参数，而且飞行稳定性理论又是弹道学中重要的基础，因此可以看到章动参数的测定在弹道测试中至关重要；第三，章动参数的测定对于弹丸姿态的研究以及目标识别理论研究起着重要的作用，并且章动运动是飞行体形状研究以及运动状态的研究基础，所以在目标识别领域章动参数测试也起着非常重要的作用。
弹丸章动角及章动角速度的测量对于武器内、外弹道的研究，尤其是对于分析研究弹丸自由飞行状态下的气动特性、飞行稳定性和武器的散布精度均有非常重要的意义。
1.2 研究现状
1.3 高速旋转稳定弹章动角产生机理
依靠高速旋转来稳定飞行的弹丸外形由弹带、战斗部、引信、弹尾部、圆柱部等组成。弹头部是旋成体，其母线可以是抛物线、圆弧线亦或直线组成，也可以是几种线的组合体。就目前生产的大量榴弹而言采用的大都是圆弧型母线。其中圆柱部分的区域定义为弹带到上定心部之间的距离。定心部的作用是使弹丸在膛内能够正确定心，通常包括上定心部以及下定心部。由于定心部的存在使得弹丸在发射过程中总会有一个定心部已经出膛而另外一个定心部还在堂内，会由于这种情况导致弹丸的打击精度降低。弹带的作用很明显，是为了和膛线配合，赋予弹丸一个转速，不仅如此它也可以保证弹丸在膛内进行定位，并且能够密封火药气体。其中需要说明的是，大口径的弹丸的铜质弹带的宽度一般不能超过25mm。弹尾部最简单的形状就是圆柱形，但是为了使阻力减小，常常做成船尾形，以使射程提高。如图1.3所示为弹丸的组成部分图：
图 1.3 弹丸的组成部分
弹丸的质心运动是非匀速的，它代表的是整个飞行过程中弹丸的运动轨迹，受重力，升力以及空气阻力等的作用。对于非尾翼弹而言，为了保证飞行时的稳定性，必须给予一个较高的转速来使弹丸飞行保持稳定。知道由于空气阻力等的作用使得旋转的转速也是呈现衰减的态势的，弹丸的自转角速度一般在几十到几百赫兹左右。
假设把弹丸的质心作为球心，以单位长度作为半径，假想出一个球面，把弹轴与单位球面的交点描绘出来的曲线作为单轴运动规律来表示弹轴的角运动。在高速射出的弹丸的直线轨道上，既有进动特征又有章动特征。进动，指的是以弹丸质心为中心，弹轴绕弹道切线做慢圆锥运动，简称慢圆运动。这里需要表明的是—慢圆运动的旋转方向与弹丸自转方向一致。章动运动指的是，弹丸的弹轴在进行周期性的转动，即弹轴在阻力面内进行简谐运动。由于章动现象的存在，弹丸在阻力面内弹轴与弹道的夹角始终在最大值和最小值之间摆
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