CN111855124A - 用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法，所述装置包括辅助子弹、工作子弹、靶板和子弹固定装置，工作子弹的上端装夹在子弹固定装置内，辅助子弹位于子弹固定装置的上方；当辅助子弹将速度传递给工作子弹时，工作子弹受到冲击，使得工作子弹的底端撞击靶板，靶板位于工作子弹的底端。所述方法包括以下步骤：S1、辅助子弹从高速气炮口打出；S2、辅助子弹将速度传递给装夹在子弹固定装置上的工作子弹上；S3、保护垫保护子弹固定装置受辅助子弹的直接撞击；S4、工作子弹直接打向靶板。本发明用通过利用等质量冲击体的速度传递，子弹固定装置联合作用控制子弹姿态提高冲击精度，过滤弹托残余的影响。

Description

用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法
技术领域
本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法。
背景技术
在航空航天领域中，冲击损伤是航空结构件的一种重要损伤失效形式。根据冲击速度范围，目前将冲击损伤的主要来源分为低速冲击和高速冲击两大类：
一、针对低速冲击，其通常具有如下特点：
1、维修过程中敲打工具等引起的冲击，速度一般低于10m/s；
2、飞机与服务车、货舱等之间的碰撞。
二、针对高速冲击，其通常具有如下特点：
1、跑道上的碎片冲击，速度大约为60m/s；
2、推进剂和引擎碎片云对机身的冲击以及升降引起的轮胎弹片对机身的冲击；
3、冰雹冲击，如果飞机在跑道上，冲击速度可达25～60m/s。如果飞机处于飞行途中，相对速度可达几百米每秒；
4、鸟撞，即飞鸟在空中与飞机相撞。鸟撞主要发生在飞机的起飞和降落阶段，偶尔也发生在飞行途中(与大雁等鸟体相撞)。飞机被鸟撞的位置包括发动机(螺旋桨)、进气道、散热器、风挡、机翼、襟翼、尾翼、机头、雷达罩、减速板和起落架等位置，甚至可以说飞机在空中可能在其迎风面、凸出部位或鼓包的任一点遭遇鸟撞。鸟撞的相对速度较高，可达200m/s；
5、弹道冲击，弹道冲击主要针对军用飞机，包括射弹、破片等对飞机的高速冲击，冲击速度比鸟撞更高。
民用的航空航天设备方面，主要以鸟撞为主，其冲击速度较高，冲击位置具有多样性，而且具有突发性，冲击后可直接对飞机产生灾难性破坏或对驾驶员造成严重人身伤害。
军用的航空航天设备方面以射弹、破片冲击为主，冲击后直接对飞机产生灾难性破坏或对驾驶员造成致命人身伤害。
因此，本领域技术人员有必要全面研究冲击载荷下材料的抗冲击力学特性，包括低速、高速冲击载荷下材料的损伤行为和动态响应特性。抗高速冲击力学特性通常与弹道冲击工况相关，主要通过气体炮试验系统进行。
试验过程中，通过改变充气压力调整子弹的冲击初始速度，并测量子弹的初始速度和穿透靶板后的剩余速度。子弹冲击姿态对冲击损伤行为和动态响应特性具有重要影响，所以精准控制子弹姿态非常重要。
一般试验时都会用弹托保证子弹姿态，但是弹托脱离子弹的过程还是会影响子弹姿态，且脱离的弹托常有部分残余随子弹一起冲击靶板造成额外的损伤。为了更精确控制子弹的冲击精度，消除弹托残余造成的额外损伤，保证子弹能够按照设计的试验要求打出预期损伤，满足试验要求，本领域技术人员研制了一种新的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法，以期克服上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中航空航天设备在冲击试验中对子弹姿态控制较为困难，精确度不高等缺陷，提供一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特点在于，所述装置包括辅助子弹、工作子弹、靶板和子弹固定装置，所述工作子弹的上端装夹在所述子弹固定装置内，所述辅助子弹位于所述子弹固定装置的上方；
当所述辅助子弹将速度传递给所述工作子弹时，所述工作子弹受到冲击，使得所述工作子弹的底端撞击所述靶板，所述靶板位于所述工作子弹的底端。
根据本发明的一个实施例，所述子弹固定装置上设置有保护垫。
根据本发明的一个实施例，所述子弹固定装置内开设有一夹持口，所述工作子弹的上端装夹在所述夹持口内。
根据本发明的一个实施例，所述保护垫上位于所述夹持口的正上方处开设有一开口，所述辅助子弹向下冲击在所述开口上。
根据本发明的一个实施例，所述开口呈长条状。
根据本发明的一个实施例，所述夹持口的位置方向为可调的。
本发明还提供了一种用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其特点在于，所述方法采用如上所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，所述方法包括以下步骤：
S1、所述辅助子弹从高速气炮口打出；
S2、所述辅助子弹将速度传递给装夹在所述子弹固定装置上的所述工作子弹上；
S3、所述保护垫保护所述子弹固定装置受所述辅助子弹的直接撞击；
S4、所述工作子弹直接打向所述靶板。
根据本发明的一个实施例，所述子弹固定装置通过调节所述夹持口的位置方向，改进所述工作子弹的姿态。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S1中还包括：所述辅助子弹按照实际试验需求速度调整辅助子弹的发射速度，所述辅助子弹直接撞击所述工作子弹。
根据本发明的一个实施例，所述靶板采用测损伤行为和动态响应特性的试验材料制成。
本发明的积极进步效果在于：
本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法通过利用等质量冲击体的速度传递，子弹固定装置联合作用控制子弹姿态提高冲击精度，过滤弹托残余的影响。其方法简单，结构易实现，系统研制的工作量较小，研发成本低。通过本发明装置和方法能更精确地控制子弹的冲击对准精度，保证子弹能够按照设计的试验要求打出预期损伤，满足试验要求，提高试验效率。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置的立体图。
图2为本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置的主视图。
【附图标记】
辅助子弹 10
工作子弹 20
靶板 30
子弹固定装置 40
保护垫 50
夹持口 41
开口 51
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图1为本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置的立体图。图2为本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置的主视图。
如图1至图2所示，本发明提供了一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其包括辅助子弹10、工作子弹20、靶板30和子弹固定装置40，将工作子弹20的上端装夹在子弹固定装置40内，辅助子弹10位于子弹固定装置40的上方。当辅助子弹10将速度传递给工作子弹20时，工作子弹20受到冲击，使得工作子弹20的底端撞击靶板30，且靶板30位于工作子弹20的底端。
优选地，在子弹固定装置40上设置有保护垫50。保护垫50可以保护子弹固定装置40受辅助子弹10的直接撞击。
进一步地，在子弹固定装置40内开设有一夹持口41，工作子弹20的上端装夹在夹持口41内。保护垫50上位于夹持口41的正上方处开设有一开口51，辅助子弹10向下冲击在开口51上。此处开口51优选为呈长条状。夹持口41的位置方向设置为可调的。通过改变子弹固定装置40上夹持口41的位置方向，可以有效地改变工作子弹20的姿态。
本发明还提供了一种用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其采用如上所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，所述方法包括以下步骤：
S1、辅助子弹10从高速气炮口打出；
其中，辅助子弹10按照实际试验需求速度调整辅助子弹10的发射速度，辅助子弹10直接撞击工作子弹20。
S2、辅助子弹10将速度传递给装夹在子弹固定装置40上的工作子弹20上；
试验中通过改变子弹固定装置40的夹持口41的位置方向，改变工作子弹20的姿态，可以是任意角度。
S3、保护垫50保护子弹固定装置40受辅助子弹10的直接撞击；
S4、工作子弹20直接打向靶板30。
工作子弹20受到辅助子弹10的冲击后，将直接打向试验靶板30。此处，靶板30优选地采用测损伤行为和动态响应特性的试验材料制成。
优选地，子弹固定装置40通过调节夹持口41的位置方向，改进工作子弹20的姿态。
根据上述描述，本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法利用同质量刚体相撞速度传递，子弹固定装置联合作用，控制子弹姿态提高冲击精度。其中，用辅助子弹冲击相同质量的实际工作子弹实现速度传递，用子弹固定装置固定实际工作子弹保证子弹初始姿态，并通过子弹固定装置近距离对准靶弹，缩短工作子弹飞行距离，从而进一步保证工作子弹姿态，以达到提高冲击精度的目的。
同时，通过此方法可以使用各种异性子弹进行冲击试验，从而实现不同子弹的冲击试验，模拟工程中的实际工况。子弹固定装置同时起到屏蔽弹托残余的作用，消除了弹托残余的额外冲击影响。
本发明中子弹姿态控制方法已通过有限元仿真验证了此方法的可行性。子弹冲击姿态对冲击损伤行为和动态响应特性具有重要影响，精准控制子弹姿态并避免弹托残余的冲击影响是非常重要的，本发明可以在冲击试验中准确控制子弹姿态，提高子弹冲击点精度，消除脱弹后的弹托残余的冲击影响。
综上所述，本发明用于冲击试验中控制子弹姿态的装置及其方法通过利用等质量冲击体的速度传递，子弹固定装置联合作用控制子弹姿态提高冲击精度，过滤弹托残余的影响。其方法简单，结构易实现，系统研制的工作量较小，研发成本低。通过本发明装置和方法能更精确地控制子弹的冲击对准精度，保证子弹能够按照设计的试验要求打出预期损伤，满足试验要求，提高试验效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述装置包括辅助子弹、工作子弹、靶板和子弹固定装置，所述工作子弹的上端装夹在所述子弹固定装置内，所述辅助子弹位于所述子弹固定装置的上方；
当所述辅助子弹将速度传递给所述工作子弹时，所述工作子弹受到冲击，使得所述工作子弹的底端撞击所述靶板，所述靶板位于所述工作子弹的底端。
2.如权利要求1所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述子弹固定装置上设置有保护垫。
3.如权利要求2所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述子弹固定装置内开设有一夹持口，所述工作子弹的上端装夹在所述夹持口内。
4.如权利要求3所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述保护垫上位于所述夹持口的正上方处开设有一开口，所述辅助子弹向下冲击在所述开口上。
5.如权利要求4所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述开口呈长条状。
6.如权利要求4所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，其特征在于，所述夹持口的位置方向为可调的。
7.一种用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求2-6任意一项所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的装置，所述方法包括以下步骤：
S1、所述辅助子弹从高速气炮口打出；
S2、所述辅助子弹将速度传递给装夹在所述子弹固定装置上的所述工作子弹上；
S3、所述保护垫保护所述子弹固定装置受所述辅助子弹的直接撞击；
S4、所述工作子弹直接打向所述靶板。
8.如权利要求7所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其特征在于，所述子弹固定装置通过调节所述夹持口的位置方向，改进所述工作子弹的姿态。
9.如权利要求8所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括：所述辅助子弹按照实际试验需求速度调整辅助子弹的发射速度，所述辅助子弹直接撞击所述工作子弹。
10.如权利要求8所述的用于冲击试验中控制子弹姿态的方法，其特征在于，所述靶板采用测损伤行为和动态响应特性的试验材料制成。
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