弹载惯性测量系统抗高过载技术

图５ 泡沫金属下端 面加速度 曲线
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可见 ， 经过 泡沫金属吸能后 ， 传递 到工 件的加 速度最大值减小到 ２ ５ ０ ０ ｇ 左右 ， 有效地保护了惯性 器件。从位移 曲线和云图来看 ， 泡沫金属下端面最 大位移为不到 ０ ． ４ ｍ ｍ， 说 明泡沫金属未产生较大的
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表 １ 加缓冲器后实验数据表
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图 ７ 泡沫金属上端 面加 速度 曲线
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Ｖｏ １ ．３ ８． Ｎｏ ． ４
Ａｐ ｒ， ２ ０１ ３
火 力 与 指 挥 控 制
Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ＆Ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
第３ ８卷
第 ４期
２ ０ １ ３年 ４月
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ０ ６ ４ ０ （ ２ ０ １ ３） ０ ４ — ０ １ ６ ５ — ０ ４
弹载惯性测量系统抗高过载技术
王 星来 ， 岳凤 英 ｚ ， 孙 笠森 ｚ
（ １ ． 国防科技大学， 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ３ ； ２ ． 中北大学信息与通信工程学院， 太原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
摘 要： 在现代高技术条件下的局部战争中 ， 为 了提 高火炮 的射程 、 打击精度 和反应速度 ， 发展制导炮弹系统就
过载 。弹体姿态测量系统是制导系统的重要组成部 分 ，用它来测量弹体相对地球坐标 系的姿 态等信 息， 从而控制弹体 的飞行 ， 达到增程 、 提高命 中精度 的 目的。由于高过载的存在 ， 弹体姿态测量 系统各 组件都要经受非常严峻的考验 。因而如何解决弹体
制导炮弹是炮弹与导弹的结合体 ， 它像普通炮
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３ 试验结果 与分析
３ ． １ 马歇 特 试 验
图 ６ 泡 沫金属下端 面位移 曲线
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马歇特试验 的原理是用 重力对冲击锤加速 ， 使 其击打铁质 目标 ， 从而产生较大的加速度过载。这 个装 置 可产 生 ２ ０ ０ ｇ ～ ５ ０ ０ ０ ０ ｇ的冲击 加速 度 。
弹 一 样 发射 ， 在炮 膛 内受 炸药 爆 炸 而 获得 动 力 。数 据 显示 ， 弹 丸 发射 初 速 为 ５ ５ ０ ｒ ｎ ／ ｓ 左右 时 ， 其过 载 达
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ３ — １ １ 修回 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ４ — ２ ０
基 金项 目： 山西省青年基金资助项 目（ ２ ０ １ ２ ０ ２ １ ０ １ ３ — ６ ） 作者简 介： 王星来（ １ ９ ７ ０ － ） ， 男， 河北昌黎人 ， 研 究员。研究方向： 测量通信与测控 系统设计 。
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１ ６ ５・
王星来 ， 等： 弹载惯性测量系统抗高过载技术
（ 总第 ３ ８ — ０ ７ ０ ９ ）
薄板厚度 １ ｍ ｍ， 泡 沫金属厚度 ５ ｍ ｍ， 工件高度 ４ ４ ｍ ｍ， 为简化 问题 ， 未考虑灌封材料 。 设置圆柱面固定
约束 、 约束工件 顶部的 ｚ向位 移 、 约束对称面法 向 位移。在硬质铝的下端面施加 ３ ０ ０ ０ ０ ｇ 的加速度 冲
三 ｝ ＃辑 辅 ：
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形变 ，这样可保持工件在弹体内受过载冲击后 ， 与 其余 工件之 间的间隙变化小 ， 不 因缓冲器受 冲击变 形而引起工件在弹腔内来 回串动。
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击载荷 ， 计算 时输入的载荷曲线如图 ４ 所示 。 运行仿真程序 ， 解算后 ， 借助 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 后处理分 析工具 ， 得 到泡沫 金属上 、 下端 面 ， 工件上 、 下端面 的加速度和位移曲线图 ，应力云图分别如 图 ５ ～图
１ ０所示 。
图 １ ０ 泡 沫 金 属 的位 移 云 图
成为必然的选择。弹体姿态测量系统是制导系统 的重要组成部分 ， 解决其 在炮 弹发射高过载恶劣环境下的生存问题 就成为研究的关键之一 。提 出了主要抗高过载手段 ，并 对弹体姿态测量 系统 的抗 高过载性能进行 了 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 软件仿 真、 马歇特试验 以及实 弹飞行试验 。最后得 到结论 ， 所给 出的抗 高过载方案在降低高过载对 弹体姿 态测 量系统的影
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图 ８ 泡沫金属上端面位移 曲线
１ ６ ７ ・
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表ｌ 为灌封后的弹载姿态测量系统在马歇特试
验下的部分数据。 由表中试验数据结果表明 ， 缓冲器 起到 了吸能减振作用 ， 使 本耐加速度 冲击 ２ ０ ０ ０ ０ ｇ 的加速度计能在 ３ ０ ０ ０ ０ ｇ 冲击过载下生存下来。而 耐加速度为 ２ ０ ０ ０ ｇ 的陀螺仪 ， 也能承受 ３ ０ ０ ０ ０ ｇ 的 冲击 ３次 而不 损 坏 。
响方面 可 以发挥 良好 的作用 。
关键词 ： 弹体姿态测量 系统 ， 抗高过载 ， Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 仿真
中图分类号 ： Ｔ Ｐ １ １ 文献标 识码 ： Ａ
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引 言
高技 术 条 件下 的局 部 战 争 中 ， 地 面 火炮 及 大 口 径 舰 炮 的 主要 任 务 正 在 向针 对 重 点 目标 的精 确 打 击转变 ， 因此 ， 常 规 兵 器 的制 导 化 、 精确化 ， 已经 成 为 未来 常规 武 器发 展 的主要 方 向。
１ ０ ０ ０ ０ ｇ ，对 发 射 初 速 ９ ０ ０ ｍ ／ ｓ的舰 炮 制 导 炮 弹 而 言， 其 过 载不 小 于 ３ ０ ０ ０ ０ ｇ 。 由此可 见 ， 弹 上 制导 系 统需 承 受 相 当高 的过 载 ， 这 就对 弹上 惯 性 器件 、 Ｇ Ｐ Ｓ 和 弹上 电子设 备 等 提 出苛 刻 的要 求 ， 即 必须 承 受 高
２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＩ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｕ ｎ ｉ ， ， ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＣ ｈ ｉ ｎ ａ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ｎ ａ ０ ３ ０ ０ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）