弹丸测速

炮弹初速度测量的两种方式

目前国内炮弹初速度测量的方法主要有两种，第一种，就是利用多卜勒原理做成的测速仪。它由高频发射接收装置、放大装置、滤波装置、信处装置、控制装置、以及显示装置和固定装置等组成。但是，由于炮弹初速极快，可达每秒数千米，完全不同于普通运动目标的速度测量，所以，对系统的性能要求非常高。比如，要求系统的频率源要很稳定，放大电路的动态范围要很宽，信号处理电路的处理速度要很快，总之，要系统地响应能力非常强，响应时间非常短，而普通的一些电子元件很难达到如此的高要求，所以，此类测速系统的造价往往非常昂贵，价位从几十万元到几千万元不等。第二种，就是利用截取装置，来获得炮弹初速在截取装置的不同截面（该截面是垂直于炮弹的飞行速度的，也就是炮弹飞行方向上的物理法平面）上的响应时间，而截取平面的距离是事先设计好的，而且可以做到很精确，同时炮弹飞过截取平面时靠的是光电或电磁感应，所以响应非常快，利用距离除以时间，从而可非常精确地测量出炮弹的飞行初速度。目前，广泛使用的几种截取装置是天幕靶、光幕靶、线圈靶、网靶和金属箔靶等几种。之所以把截取装置叫做什么靶，那是由于该截取装在跑弹飞行方向的前方或平行于炮弹的飞行方向，似乎是要击中，实际上只是穿过或飞过，所以形象地称为什么靶。由于天幕靶和光幕靶与炮弹非接触，而且不受飞行物材料的限制，使用方

便，相对于多卜勒测速仪的价位要低得多，渐渐为广大用户而采用。

HG202C-4两路测速仪是在保留了HG202C-3型测速仪的优点、改进了它的不足之处，并集中了国内所有测速仪的优点的基础上、研制而成的新型智能化测速仪，其特点如下：

一、本机工作可靠、芯片采用新型的单片机，集成度高、所用元

器件少、因此可靠性高，将单片机应用于测速仪上是本机的独创。

二、本机操作简单、数据处理智能化、用户不需要学习计算机“语

言”，只要按“用户手册”揿动按键就可进行数据处理。

三、本机对所测到的速度Vx可自动进行空气阻力修正；药室容

积修正；药温修正；弹重修正；当日修正；射角修正；射频及每发间隔时间等，凡制式弹或用户事前提出的弹道参数可全部固化在机内，非制式弹的弹道参数，可通过“双功能键”

很方便的输入机内。

四、本机采数电路为无极性电路、它可适用线圈靶，通断靶，天

幕靶等各种常用的区截装置、亦可直接输入脉冲来启停测速仪。

五、本机具有数据记忆功能，机内可存贮102发数据，在突然切

断电源的情况下，所测到的数据不会丢失。数据如不“清除”，可以长期保存在机内。

六、本机时钟为两路共用，分0.1μs、1μs、10μs、0.1 ms、10ms

五挡，每路的计数容量均为655359。

七、本机1路与2路的封门时间，即封1与封2可从

0.01ms~99.99ms间任选一个封1或封2，事前固化在机内。

如认为固化在机内的封门时间不合适时，亦可通过按键很方便的将您认为这次试验适合的封1、封2、输入机内。

八、本机具有特强的剔除功能，它除可剔除己测到的任何一发数

据外，还可剔除某一发数据中的t1或t2，不仅可以剔除数据还可更换已在机内的任何一发的t1或t2。

九、本机功耗极低，总功耗为3.8W，(不含打印机)，故本机供电

电源可交直流两用亦如用户需要，本机可配专用的镉镍电池组，它可重复充电使用，使用寿命可达400次。

十、所有数据可通过6位数码管显示窗口很方便的读出。

十一、本机体积小，重量轻，体积为840(宽)×840(深)×100(高)mm 3，重量为3.85kg

弹丸测速技术是在人造的环境中测试弹丸飞行速的技术。弹丸速度是衡量武器性能的

基本参数，也是为射表编制和内弹道研究必须提供的数据。在发射药鉴定试验和穿甲试

验中需要测量弹丸的初速和着速，有时确定弹道系数和弹形系数也与测速有着密切的关

系。总之，各种类型的射击武器都需要测量弹丸的速度。目前，弹丸速度的测量采用两

种方法，一种方法是测量弹丸飞过一段已知距离的时间，然后用距离除以时间求的已知距离的平均速度。因此速度的测量精度取决于距离和时间的测量精度。弹丸初速一般是在炮口前一段相当短的距离上测量的。另一种速度测量方法是应用多普勒雷达技术。多普勒雷达测速仪应用多普勒原理。向运动目标发出一束无线电波，从目标上反射回到测速仪上来。测速仪的输出是一交变电流信号，其频率是发射波频率和接受机频率之差。如果目标相对测速仪是静止的，发射和接受的频率相等，则频差为零。然而在目标相对测速仪之间相对运动时，则反射信号将产生一频率偏移，这个频差（也叫多普勒频移）直接与测速仪到目标的距离的变化率成正比即与径向速度成正比。利用这一原理制造了各种测速雷达，用于炮弹速度的测量。

[相关技术]弹丸；测试技术；雷达

[技术难点]

测速技术的难点是如何精确地测量炮口到第一靶的基线以及第一靶与第二靶之间的距离。因为目前计时仪和区截装置的测试精度可以满足现代武器的测试要求，产生测量误差的主要原因就在于基线的测量。另外应开展小型化、高精度测速雷达的研究。

[国外概况]

目前，国外采用的测速方法主要有两种，一种采用区截装置和计时仪测量弹丸的出口速度。这种方法主要是用记时仪和区截靶测出弹丸在两靶间的平均速度。目前使用的电子记时仪精度较高，完全可以满足测试要求。区截装置根据所测弹丸的不同种类选用，其中有通断靶（靶网、铝箔靶），电磁感应的线圈靶。近年来出现的光电靶（包括光幕靶、天幕靶和以激光作光源的光幕）是倍受青睐的一种测速装置。光电靶的工作原理是当弹丸通过光幕上方时就改变了落在光电管上的光线，因而产生一个电信号启动计时仪。使用光电靶进行飞行时间测量主要的优点是：它能沿弹道测量飞行时间，而没有通常接触靶对弹丸的干扰，无需对弹丸磁化、无需对靶网接线、劳动强度低等。但是这种靶一般缺乏空间重复能力。根据射击靶场和射击条件目前有以下几种光电靶在广泛使用之中。

1、区截装置测速法

（1）线圈靶

线圈靶是用八角形的木制框架和沿框架绕制的线圈组成。当磁化弹丸从线圈中通过时，线圈就会感应出一个电动势（即启动或停止信号）。通常有两个线圈，一个产生启动信号,启动计时仪，另一个产生停止信号,停止计时仪。在使用线圈靶时，附近不能有钢铁设备，因为钢铁会破坏磁场，引起测量误差。被测弹丸必须是磁性材料制造，弹丸磁化的极性要正确，要有足够的磁场强度。对于配用电引信的弹丸，只有弹丸磁化后才能安装引信，或者选用无需磁化弹丸的测速方法。

（2）纸靶

纸靶是用沉积有导电涂料的纸制作而成。弹丸穿过纸靶时电路断开启动或停止计时仪。这种靶的主要用来对轻武器和破片模拟，它的主要缺点是每打一发必须换一张纸靶。这就限制了它在特定靶场上的试验。

（3）光电靶

是一种利用光电转换原理作为启动和停止装置的测速靶。当弹丸从光幕上方通过时, 改变了落在光电管上的光，于是便产生一个信号，使计时仪开始或停止工作。他的主要优点是可以在弹道上测量飞行时间，而不会妨碍弹丸的正常飞行，由于缺乏一般的空间分辨能力，使用上受到限制，光电靶分为光幕靶和天幕靶，可根据射击条件选择使用。

a、光幕靶

光幕靶是一种使用人工光源的光电靶。主要为轻武器室内射击设计的。在两米的基线

上测量精度为±0.1％，为达到这一精度要求基线的测量误差不得超过±0.07%，即±1.

4mm（毫米）。在外使用时要设法避免阳光照射到光敏元件上。光幕靶因空间重复能力差

而造成的误差为9.15mm。由于这种误差使用基线长短要根据试验的目的和误差要求确定

。

b、天幕靶

这是一种利用天幕自然光的光电装置。这种靶适合于靶场高角射击，但不能在夜间和

雨天使用（当仰角能够装定的较低时附加一个专用罩，也可在雨雪天使用）。这种靶缺

乏空间重复能力。所以测速能力在76 .2m/s（米/秒）时，误差为1.83～2.44m/s。

c、激光光幕靶

激光光幕靶是以激光做光源的光电测速装置，测速范围70～2000m/s测量的弹丸口径

为4～40mm光栅的有效测量面积为400mm×800mm。该装置不仅适用于一般的日常测量，也适应于研究和开发性工作。这方面的产品有AVL470测速仪。它的测速仪精度可达0.04 %。是目前测速精度较高的一种测速装置。

4、铝箔靶

铝箔靶是用两块铝箔中间夹一块泡沫聚苯乙烯绝缘材料制成，当弹丸通过第一个铝箔

时电路接通计时仪开始工作；弹丸通过第二块铝箔时，计时仪停止工作。着额种靶只要

不短路，就可连续使用，无须换靶，特别适合轻武器的试验。

在枪炮测速中，采用的计时设备有照相计时仪,计数计时仪 ,自动计时仪计算，其中

自动计时仪用以记录自动火炮和机关枪的时间间隔。它也可记录发射速率数出射弹发数

和累积各个时间间隔，因而得到的平均射击速度可绘制出试验期间的炮管腐蚀曲线。

另外，国外采用X-射线摄影测弹丸的初速，据称这是比较精确的测速方法。以上这些

测速方法的精度可达0.1%，国外有的测试专家认为测速计时精度较高，可以满足要求，

而两靶基线误差影响较大。所以两靶间的距离测量必须精确，测量用的钢尺必须至少6个月校准一次。也有采用高速摄影的方法。

2、雷达测速法

采用多普勒雷达测量弹丸的飞行速度是一种非常便利的测速方法。因此被广泛应用于

武器及运动目标的速度测量。其基本原理是雷达向着飞行弹丸发射电磁波，同时收到弹

丸的反射回波，由于弹丸在运动，所以发射波与接收波之间有频差，这一频差与弹丸（

或其他运动目标）的速度成正比。其数学表达式为：fD=2V /λ,式中λ为信号波长，V为

运动目标的速度，fD为多普勒频差。应用这种方法可测出弹丸的初速，也可测得弹道上

多点的速度，测速精度为±0.1%--～±0.03%,或更高，能测量远距离上的弹丸速度，北

大西洋公约组织将MS公司的758雷达作为测速的标准方法使用，其测速范围是50～5000m /s，精度为0.1%，能测量20～155mm直径的弹丸。比如丹麦ＢＳ250雷达能测20000～800 00倍口径距离上的弹丸速度，它的功能较齐全，能测出初速，还能阻力系数曲线、速度

距离曲线、速度时间-曲线。再如美国陆军白沙导弹靶场装备的靶场测试雷达，它工作在

X波段，能跟踪速度为30～3000m/s的目标，测速精度为0.3m/s。

有些国家在火炮上装有小型雷达，它可测出火炮的速度降低情况，为火控系统提供修

正参数以提高收发命中的能力。比如澳大利亚使用一种小巧、紧凑、轻便的雷达测速系

统（MV1、MK3膛口速度指示器）能测600发/min（分/分钟）连发时每发弹的速度，测速范围是50～2400m/s，其精度为0.05%。丹麦特玛公司的多普勒雷达系统能给出速度、加

速度、阻力、转速和高度等参数。英国费兰蒂公司研制的 Pacer MK2初速测量雷达，测

速范围100～1000m/s，精度0.1%，可测75mm口径以上的炮弹。英国马可尼告诉为英国陆

军研制的称为"马可尼炮兵校准设备"的系统。英国将这种系统装备皇家野战炮兵团，测

量炮口速度。整个雷达系统包括小巧轻便的雷达头和控制装置，雷达头永久地装在火炮上。该系统适合于35mm以上的各类火炮测速。南非陆军使用的炮口速度分析仪的测速范围30～3000m/s，精度为0.05%。

此外，瑞典OPOS电子公司也研制出各中类型的多普勒测速雷达，为兵器测速技术提供了得力的工具，其中用于初速测量的雷达有BS800，BS900。这种雷达包括两个主要装置，即雷达部分和速度计算装置。雷达部分可安装在炮管上或火炮旁的三脚架上，由于它

安装方便，适应性强，很适合靶场使用。此外对于弹道学的研究，不仅需要测量弹丸的

初速，而且还希望远距离上弹丸的飞行速度，确定和比较弹丸的飞行性能，并为射表编

制和弹道研究提供依据。应用雷达测速可解决弹丸远程测速的问题。例如OPOS公司的ED -1000雷达，BS-250雷达都可用于弹丸的远程测速。

[影响]

弹丸速度是衡量武器性能的重要参数。速度测量的精确与否直接关系到武器的性能，

所以深入研究弹丸测速技术，不断地将一些高新技术应用于弹丸测速技术，开发新的弹

丸速度测量方法，提高测速精度是一项长期研究的工作，是提高武器战术技术性能的一

项基础性工作，也是影响武器发展的一个重要环节。