关于提高《弹丸飞行初速测试实验》课程实施可靠性的探讨

关于提高《弹丸飞行初速测试实验》课程实施可靠性的探讨

摘要：弹丸飞行初速的测量是一项经常性的工作，在培养装备保障和指挥类人才中，弹丸飞行速度的测量是学习的重要内容之一。雷达测速法是诸多测量方法中的一种，由于测速雷达适用武器范围广、不受场地限制及在高射角射击时架设方便等优点，得到了广泛应用。在某初速雷达的教学实施使用过程中，发现该雷达的可靠性不够高，尤其在测量小口径弹丸的飞行初速时经常得不到可靠数据。本文对该初速雷达的测速原理进行了简要论述，对存在的问题进行了详细的分析，提出了改进措施。经验证，改进后可有效提高某初速雷达的测试可靠性。

Abstract：Radar-testing-speed is one of many bullet muzzle velocity methods which is often used. It is applied widely because of its excellences，for example，it is for a wide range of weapons and environments，convenient to use in a large angle when shooting. In the employing of the muzzle velocity radar，we find that its reliability is not enough，especially when we test the muzzle velocity of a small-caliber projectile. In regard to the muzzle velocity radar，we make the reliability of muzzle velocity radar better by making a simple

exposition for its speed-testing principles，a detailed analysis and improved measures for problems.

关键词：提高；弹丸飞行初速；初速雷达；可靠性

Key words：improve；bullet muzzle velocity；muzzle velocity radar；reliability

中图分类号：TJ410.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）33-0199-03

0 引言

弹丸飞行初速作为武器系统中重要的一项参数，在武器系统的研制、定型、生产质量控制、产品验收以及弹道学理论的研究中都发挥着重要作用，因其作为影响射击精度的诸多因素当中最主要的因素之一，且容易发生变化，因此，在部队和试验基地经常对弹丸飞行初速进行测量，以衡量火炮特性、弹药特性和弹道特性等等，同时在培养装备保障和指挥类人才中，弹丸飞行速度的测量是学习的重要内容之一。

弹丸飞行初速测试的方法主要包括瞬时速度法、区截测速法和雷达测速法。由于瞬时速度法的测量精度比较低，不能满足我们的测试需求，在实际测速中，现在已经很少应用。由于测速雷达适用武器范围广、不受场地限制及在高射角射击时架设方便等优点，得到了广泛应用。在某初速雷达的实际使用过程中，发现该雷达的可靠性不够高，尤其是在教学过程中，因为多方面因素，多采用小口径弹丸实施测速实验，

在测量小口径弹丸的飞行初速时经常得不到可靠数据。本文对该初速雷达的测速原理进行了简要论述，对存在的问题进行了详细的分析，并提出了改进措施。经验证，改进后可有效提高某初速雷达的测试可靠性。

1 某初速雷达测速原理简介[1]

初速雷达是根据多普勒效应设计出的一种弹丸飞行速

度测量仪器。主要由发射天线、接收天线及终端机组成[1]。

发射天线指向弹丸飞行方向，以f0频率发射电磁波。一个位于高频磁场中的弹丸，在电磁感应的作用下，弹丸上将产生感生电动势→感生电流→磁场。新产生的磁场以弹丸为中心向空间发射，其中一部分被雷达接收天线接收，接收频率为fr。由于弹丸相对于雷达天线运动，则发射天线发射的电磁波频率与接收天线接收到的电磁波频率存在频率差fd，fd的大小与弹丸相对于发射天线的运动速度有关，其关系式为：

初速雷达工作时，雷达终端设备可测量出fd的大小，利用上式即可确定弹丸飞行速度vr的大小。由于fd的变化是一个连续过程，通常采用以一定时间间隔和时间区间计算若干个（一般为10～12个）平均速度值vri，然后再推算出初速值的方法进行。

采用上述方法获得的若干个平均速度vri是径向速度，即雷达发射天线与弹丸连线方向的速度值，每一速度点弹丸

的飞行时间为已知量，且第一速度点到炮口的时间较长，如图1所示。

利用初速雷达测速的主要目的是获取弹丸飞行初速值，因此，需要对获取的若干点的径向速度进行处理。某初速雷达的数据处理过程是：一是对获得的若干点径向速度根据？字2分布找出几个彼此吻合的数据点，而后以这几个测量值为基准，采用α～β递推滤波法判断其它数据是否合理。经过判断，如果合理数据点少于6个，则认为该发数据不可用，终止该发弹的数据处理。二是将通过合理化检验的若干点的径向速度用线性回归方式外推至炮口，补充第一测速点到炮口的缺失点数据。三是对补充的缺失点数据进行非线性修正以获取其径向速度值。四是根据实测和计算获取的径向速度值转换成切向速度。五是将转换后的切向速度利用线性回归方式外推至炮口，获得弹丸飞行初速v0值。

2 存在问题分析

2.1 测速可靠性不够高

在实际使用过程中发现，该初速雷达的测速可靠性不够高，尤其是小口径弹丸的测速，经常出现数据通不过合理化检验。表1中列出了两发枪弹的实际测量结果，图2中按一定比例画出了两发枪弹测量结果的折线图。从表1和图2可以看出，两发弹的测量结果从变化规律和单点跳动看没有太大的差别，但在实际测量过程中，第一发通过了合理化

检验并获得了需要的测量数据，而第二发就没有通过合理化检验。分析其原因主要是在进行合理化检验时方法不合理。三个彼此吻合的数据不能正确反应所有数据的变化规律，尤其在采集点散布较大时，寻找这三个彼此吻合的点随意性太大，一旦选错，该发就不能通过合理化检验。

2.2 测速精度不够高

通过对比实验，发现某初速雷达在测量小口径弹丸的初速时，精度较低，有些测试结果存在近3%的测量误差。通过对上述数据处理过程分析，引起测速精度低的原因主要是数据处理方法不合理。

通过测速数据处理原理分析，将直接获得的若干点径向速度换算成切向速度的关键，是确定弹丸从炮口飞行到第一测速点的距离以及相邻测速点的距离，有了飞行距离参数就可将径向速度精确的换算成切向速度，然后根据线性关系外推到炮口。但是，飞行距离用简单方法无法获取。某初速雷达在数据处理过程中采用了近似算法。尽管采用了径向速度外推→非线性修正→切向速度转换→切向速度外推→获取

初速值的过程，但实质上是将径向速度代替切向速度处理的过程。对于大口径火炮而言，由于弹道直线段较长，弹丸从炮口飞行到第一测速点的时间（延迟时间）设置的相对较长，因此，所测若干点的径向速度非常接近切向速度，获得的测量结果不会存在太大误差。对小口径火炮或轻武器而言，由