CN114251984A - 一种固体推进装置的等效靶标设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于目标等效技术领域，尤其是一种固体推进装置的等效靶标设计方法，解决了现有技术中推进装置的靶标等效研究用实物靶标，不仅价格昂贵、难以获取，同时存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难等问题，所述固体推进装置的等效靶标设计方法，包括确定打击固体推进装置的毁伤元；确定固体推进装置结构、材料和功能参数，进而为等效靶标的设计提供原始参照；固体推进装置靶标的结构等效设计；固体推进装置靶标的功能等效设计；固体推进装置靶标的毁伤等效设计；等效靶标现场试验；试验结果统计、数据分析对比；等效评估。本发明设计原理科学，等效结构合理，等效效果良好，靶标使用简便实用，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及目标等效技术领域，尤其涉及一种固体推进装置的等效靶标设计方法。
背景技术
杀伤爆破战斗部是打击导弹类武器最有效的战斗部类型之一，杀伤爆破战斗部是利用高速破片撞击导弹，从而使导弹毁伤，失去作战能力。而在研究导弹各部位受到破片撞击的毁伤效果时，由于导弹实弹试验成本太高，且实弹难以获取，通常设计导弹靶标来模拟导弹实弹，从而开展破片对导弹的毁伤试验。因此导弹靶标等效实弹的准确性、有效性及毁伤相似性对导弹遭受武器打击后的毁伤评估、武器对导弹的毁伤能力评估等研究工作具有重要意义。通过毁伤试验可以准确、合理地预报导弹受到打击后的毁伤程度，一方面对提升武器战斗部的毁伤能力，另一方面对导弹的抗打击能力优化均具有重要意义。
推进装置除了金属外壳外，还包含隔热层、推进剂、尾喷管等结构，各组成的结构、功能以及毁伤效应存在差异，因此需要通过结构等效、功能等效和效应等效三大等效目标来对推进装置进行靶标设计，最终模拟出武器打击导弹实弹所达到的毁伤相似性、有效性和准确性。目前直接利用导弹实物结构作为靶标，实物靶标不仅价格昂贵，且难以获取，同时也存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难等问题，国内外对于推进装置的靶标等效的研究成果尚未见诸报端，靶标设计也尚未有成熟方法。基于上述陈述，本发明提出了一种固体推进装置的等效靶标设计方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中推进装置的靶标等效研究直接利用导弹实物结构作为靶标，实物靶标不仅价格昂贵，且难以获取，同时也存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难等问题，而提出的一种固体推进装置的等效靶标设计方法。
一种固体推进装置的等效靶标设计方法，具体包括以下步骤：
S1：确定打击固体推进装置的毁伤元；
S2：确定固体推进装置结构、材料和功能参数，进而为等效靶标的设计提供原始参照；
S3：固体推进装置靶标的结构等效设计；
S4：固体推进装置靶标的功能等效设计；
S5：固体推进装置靶标的毁伤等效设计；
S6：等效靶标现场试验；
S7：试验结果统计、数据分析对比；
S8：等效评估。
优选的，所述步骤S1中确定打击固体推进装置的毁伤元具体指：确定打击固体推进装置的毁伤元，进而确定弹道枪(试验打击固体导弹的发射器)所发射的弹丸类型、材料以及结构尺寸等参数，同时确定弹丸的着靶速度、入射角度等试验参数。
优选的，所述步骤S2中固体推进装置结构构成主要包括壳体，隔热层，燃料、尾喷管等；各构成的结构尺寸主要包含直径、长度、厚度等尺寸；各构成的材料主要包括壳体材料、隔热层材料，尾喷管材料，燃料等；各构成的功能有：导弹壳体为推进装置提供结构刚度以及一定的保护作用，隔热层可减少导弹在飞行过程中产生的热量传导至燃料的作用，燃料是导弹飞行的动力来源等。
优选的，所述步骤S3中固体推进装置靶标的结构等效设计是基于步骤S2中固体推进装置的结构尺寸，设计用于试验的等效靶标，为解决实物靶标存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难的问题，等效靶标在结构等效设计部分做到以下要求：一是，等效靶标的结构尺寸相较导弹实物，其在直径、长度尺寸上要极大缩减，需要指出的是直径和长度缩减的同时需保证弹道枪射出的弹丸能够大概率命中靶标，主要是基于相似原理将固体推进装置的结构缩比为小尺寸结构的靶标，推进舱轴向上可以极大的缩短，而在径向上需保持一定的直径，以保证破片集中推进舱的弧度半径变化不大；二是，若等效靶标的材料与实物材料相同，则厚度尺寸保持不变；若等效靶标的材料与实物材料不同，则以强度相同为标准设计厚度尺寸。
优选的，所述步骤S3中固体推进装置靶标的结构等效设计，具体包括如下步骤：
A、基于相似原理缩比推进装置的直径和长度尺寸；
B、参考弹道枪射击精度和靶场试验经验确定等效靶标的直径和长度尺寸；
C、基于强度等效准则，选择合理的材料，确定等效靶标的厚度尺寸。
优选的，所述步骤S4中固体推进装置靶标的功能等效设计是基于步骤S2中对固体推进装置功能分析确定的，功能等效要求等效靶标的设计要做到以下四点：(1)推进舱壳体对导弹提供结构上的刚度和对导弹有一定的保护作用，故壳体设计中要保证与实物相同的强度；(2)隔热层采用硅橡胶等隔热材料使其达到减少热传导的功能；(3)推进舱中加入端羟基聚丁二烯(HTPB)燃料，该燃料是固体导弹最常用的燃料之一，使得等效靶标具备推进功能；(4)最后在推进舱靶标中间设计一圆柱形空腔，作为导弹线路的布置通道，要求与实物一致。
优选的，所述步骤S5中固体推进装置靶标的毁伤等效设计是推进装置在被击中后能反映出导弹实物被击中的毁伤特性，如壳体穿孔、隔热层穿孔、燃料泄漏、燃料燃烧或爆燃引起推进舱窜飞、燃料爆轰引起推进舱爆炸等。
优选的，所述步骤S5中固体推进装置靶标的毁伤等效设计中，为使靶标能达到实物的毁伤特点，推进舱中加入的端羟基聚丁二烯(HTPB)固体燃料在受到破片撞击下，特定条件下能引起燃烧、爆燃甚至爆轰，形成靶标的燃烧或爆炸的试验现象；在靶标的尾部设计尾喷管，尾喷管设计为颈缩状，当燃料燃烧或爆燃产生的高速气体通过尾喷管形成的反推力推动推进舱，使靶标形成窜飞的试验现象。
优选的，所述步骤S6中等效靶标现场试验具体指：在弹道枪和等效靶标均准备就绪后，按照弹道枪对实物靶的射击要求来对等效靶标进行现场试验射击，弹道枪选择的破片均为实际战场中靶标受到打击的典型破片类型，通过弹道枪对等效靶标进行现场的射击试验；试验时将弹道枪和等效靶标之间的距离、发射速度和发射角度等信息进行记录，确保弹道枪和等效靶标之间的发射参数与实物靶标之间的发射参数相同，等效靶标体积和质量较小，试验中需对其进行固定，以防止窜飞后丢失，且为保证靶标结构等效的可行性，破片着靶标位置的选择，迎弹面应尽量在靶标的轴线处，即弹道枪射击应瞄准等效靶标的轴线。
优选的，所述步骤S7中试验结果统计、数据分析对比具体指：在弹道枪对等效靶标进行打靶射击后，利用高速摄影设备和现场测量的方式来对典型发射器对靶标的毁伤结果进行测量和统计，具体指对破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径等数据，以及靶标是否被引燃或爆炸等试验现象进行统计，将结果进行记录，最后将弹道枪打击等效靶标的试验结果与实物靶标的结果进行对比和分析。
优选的，所述步骤S8中等效评估具体指：依照等效靶标和实物靶标两次试验中破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径等数据，以及靶标是否被引燃或爆炸等试验现象的差异对等效靶标的等效效果进行评估，在发射的条件参数相同的情况下分为以下四种等效效果等级：
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均相同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为一级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径与实物靶标均相同，而靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标不同时，表明结构等效达到要求、毁伤等效未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为二级；
当等效靶标的破片穿靶深度或靶标破口直径与实物靶标不同，靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标相同时，表明结构等效未达到要求，毁伤等效达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为三级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均不同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为四级。
本发明提出的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，具有以下有益效果：
1、本发明提出了一种固体推进装置的等效靶标设计方法，该方法能从结构、功能和毁伤效应三个方面反映实物靶标的易损情况，该方法设计的等效靶标可有效解决现有技术中直接利用导弹实物结构作为靶标，实物靶标不仅价格昂贵，且难以获取，同时也存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难等问题。
2、与现有技术相比，本发明靶标等效设计原理科学，等效结构合理，等效效果良好，靶标使用简便实用，节约成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种固体推进装置的等效靶标设计方法步骤图。
图2为本发明提出的一种固体推进装置的等效靶标设计方法中等效靶标的设计图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，包括以下步骤：
S1：确定打击固体推进装置的毁伤元；
确定打击固体推进装置的毁伤元，进而确定弹道枪(试验打击固体导弹的发射器)所发射的弹丸类型、材料以及结构尺寸等参数，同时确定弹丸的着靶速度、入射角度等试验参数；
S2：确定固体推进装置结构、材料和功能参数，进而为等效靶标的设计提供原始参照；
固体推进装置结构构成主要包括壳体，隔热层，燃料、尾喷管等；各构成的结构尺寸主要包含直径、长度、厚度等尺寸；各构成的材料主要包括壳体材料、隔热层材料，尾喷管材料，燃料等；各构成的功能有：导弹壳体为推进装置提供结构刚度以及一定的保护作用，隔热层可减少导弹在飞行过程中产生的热量传导至燃料的作用，燃料是导弹飞行的动力来源等；
S3：固体推进装置靶标的结构等效设计，具体包括如下步骤：
A、基于相似原理缩比推进装置的直径和长度尺寸；
B、参考弹道枪射击精度和靶场试验经验确定等效靶标的直径和长度尺寸；
C、基于强度等效准则，选择合理的材料，确定等效靶标的厚度尺寸；
基于步骤S2中固体推进装置的结构尺寸，设计用于试验的等效靶标，为解决实物靶标存在靶标重心高、体积大、稳定性差和布靶困难的问题，等效靶标在结构等效设计部分做到以下要求：一是，等效靶标的结构尺寸相较导弹实物，其在直径、长度尺寸上要极大缩减，需要指出的是直径和长度缩减的同时需保证弹道枪射出的弹丸能够大概率命中靶标，主要是基于相似原理将固体推进装置的结构缩比为小尺寸结构的靶标，推进舱轴向上可以极大的缩短，而在径向上需保持一定的直径，以保证破片集中推进舱的弧度半径变化不大；二是，若等效靶标的材料与实物材料相同，则厚度尺寸保持不变；若等效靶标的材料与实物材料不同，则以强度相同为标准设计厚度尺寸；
S4：固体推进装置靶标的功能等效设计；
基于步骤S2中对固体推进装置功能分析确定的，功能等效要求等效靶标的设计要做到以下四点：(1)推进舱壳体对导弹提供结构上的刚度和对导弹有一定的保护作用，故壳体设计中要保证与实物相同的强度；(2)隔热层采用硅橡胶等隔热材料使其达到减少热传导的功能；(3)推进舱中加入端羟基聚丁二烯(HTPB)燃料，该燃料是固体导弹最常用的燃料之一，使得等效靶标具备推进功能；(4)最后在推进舱靶标中间设计一圆柱形空腔，作为导弹线路的布置通道，要求与实物一致；
S5：固体推进装置靶标的毁伤等效设计；
推进装置在被击中后能反映出导弹实物被击中的毁伤特性，如壳体穿孔、隔热层穿孔、燃料泄漏、燃料燃烧或爆燃引起推进舱窜飞、燃料爆轰引起推进舱爆炸等，为使靶标能达到实物的毁伤特点，推进舱中加入的端羟基聚丁二烯(HTPB)固体燃料在受到破片撞击下，特定条件下能引起燃烧、爆燃甚至爆轰，形成靶标的燃烧或爆炸的试验现象；在靶标的尾部设计尾喷管，尾喷管设计为颈缩状，当燃料燃烧或爆燃产生的高速气体通过尾喷管形成的反推力推动推进舱，使靶标形成窜飞的试验现象；
S6：等效靶标现场试验；
在弹道枪和等效靶标均准备就绪后，按照弹道枪对实物靶的射击要求来对等效靶标进行现场试验射击，弹道枪选择的破片均为实际战场中靶标受到打击的典型破片类型，通过弹道枪对等效靶标进行现场的射击试验；试验时将弹道枪和等效靶标之间的距离、发射速度和发射角度等信息进行记录，确保弹道枪和等效靶标之间的发射参数与实物靶标之间的发射参数相同，等效靶标体积和质量较小，试验中需对其进行固定，以防止窜飞后丢失，且为保证靶标结构等效的可行性，破片着靶标位置的选择，迎弹面应尽量在靶标的轴线处，即弹道枪射击应瞄准等效靶标的轴线；
S7：试验结果统计、数据分析对比；
在弹道枪对等效靶标进行打靶射击后，利用高速摄影设备和现场测量的方式来对典型发射器对靶标的毁伤结果进行测量和统计，具体指对破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径等数据，以及靶标是否被引燃或爆炸等试验现象进行统计，将结果进行记录，最后将弹道枪打击等效靶标的试验结果与实物靶标的结果进行对比和分析；
S8：等效评估
依照等效靶标和实物靶标两次试验中破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径等数据，以及靶标是否被引燃或爆炸等试验现象的差异对等效靶标的等效效果进行评估，在发射的条件参数相同的情况下分为以下四种等效效果等级：
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均相同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为一级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径与实物靶标均相同，而靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标不同时，表明结构等效达到要求、毁伤等效未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为二级；
当等效靶标的破片穿靶深度或靶标破口直径与实物靶标不同，靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标相同时，表明结构等效未达到要求，毁伤等效达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为三级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均不同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为四级。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定打击固体推进装置的毁伤元；
S2：确定固体推进装置结构、材料和功能参数，进而为等效靶标的设计提供原始参照；
S3：固体推进装置靶标的结构等效设计；
S4：固体推进装置靶标的功能等效设计；
S5：固体推进装置靶标的毁伤等效设计；
S6：等效靶标现场试验；
S7：试验结果统计、数据分析对比；
S8：等效评估。
2.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S1中确定打击固体推进装置的毁伤元具体指：确定打击固体推进装置的毁伤元，进而确定弹道枪所发射的弹丸类型、材料以及结构尺寸相关参数，同时确定弹丸的着靶速度、入射角度相关试验参数，弹道枪指试验打击固体导弹的发射器。
3.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S2中固体推进装置结构构成主要包括壳体，隔热层，燃料、尾喷管；各构成的结构尺寸主要包含直径、长度、厚度相关尺寸；各构成的材料主要包括壳体材料、隔热层材料，尾喷管材料，燃料；各构成的功能有：导弹壳体为推进装置提供结构刚度以及一定的保护作用，隔热层可减少导弹在飞行过程中产生的热量传导至燃料的作用，燃料是导弹飞行的动力来源。
4.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S3中固体推进装置靶标的结构等效设计是基于步骤S2中固体推进装置的结构尺寸，设计用于试验的等效靶标。
5.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S3中固体推进装置靶标的结构等效设计，具体包括如下步骤：
A、基于相似原理缩比推进装置的直径和长度尺寸；
B、参考弹道枪射击精度和靶场试验经验确定等效靶标的直径和长度尺寸；
C、基于强度等效准则，选择合理的材料，确定等效靶标的厚度尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S4中固体推进装置靶标的功能等效设计是基于步骤S2中对固体推进装置功能分析确定的，功能等效要求等效靶标的设计要做到以下四点：(1)推进舱壳体对导弹提供结构上的刚度和对导弹有一定的保护作用，故壳体设计中要保证与实物相同的强度；(2)隔热层采用隔热材料硅橡胶使其达到减少热传导的功能；(3)推进舱中加入端羟基聚丁二烯燃料，使得等效靶标具备推进功能；(4)最后在推进舱靶标中间设计一圆柱形空腔，作为导弹线路的布置通道，要求与实物一致。
7.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S5中固体推进装置靶标的毁伤等效设计是推进装置在被击中后能反映出导弹实物被击中的毁伤特性，具体包括壳体穿孔、隔热层穿孔、燃料泄漏、燃料燃烧或爆燃引起推进舱窜飞、燃料爆轰引起推进舱爆炸。
8.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S6中等效靶标现场试验具体指：在弹道枪和等效靶标均准备就绪后，按照弹道枪对实物靶的射击要求来对等效靶标进行现场试验射击，弹道枪选择的破片均为实际战场中靶标受到打击的典型破片类型，通过弹道枪对等效靶标进行现场的射击试验；试验时将弹道枪和等效靶标之间的距离、发射速度和发射角度相关信息进行记录，确保弹道枪和等效靶标之间的发射参数与实物靶标之间的发射参数相同，试验中需对等效靶标进行固定，弹道枪射击应瞄准等效靶标的轴线。
9.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S7中试验结果统计、数据分析对比具体指：在弹道枪对等效靶标进行打靶射击后，利用高速摄影设备和现场测量的方式来对典型发射器对靶标的毁伤结果进行测量和统计，具体对破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径相关数据，以及靶标是否被引燃或爆炸相关试验现象进行统计，将结果进行记录，最后将弹道枪打击等效靶标的试验结果与实物靶标的结果进行对比和分析。
10.根据权利要求1所述的一种固体推进装置的等效靶标设计方法，其特征在于，所述步骤S8中等效评估具体指：依照等效靶标和实物靶标两次试验中破片着靶位置、着靶速度、着靶角度、破片穿靶深度、靶标破口直径相关数据，以及靶标是否被引燃或爆炸相关试验现象的差异对等效靶标的等效效果进行评估，在发射的条件参数相同的情况下分为以下四种等效效果等级：
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均相同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为一级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径与实物靶标均相同，而靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标不同时，表明结构等效达到要求、毁伤等效未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为二级；
当等效靶标的破片穿靶深度或靶标破口直径与实物靶标不同，靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标相同时，表明结构等效未达到要求，毁伤等效达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为三级；
当等效靶标的破片穿靶深度、靶标破口直径和靶标被引燃、引爆或窜飞现象与实物靶标均不同时，表明结构等效、功能等效和毁伤等效均未达到要求，此时记录该等效靶标的等效效果为四级。
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| CN202111546159.XA Pending CN114251984A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种固体推进装置的等效靶标设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114251984A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114894045A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-08-12 | 中国人民解放军96911部队 | 一种侵爆耦合毁伤试验系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102102965A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-06-22 | 江阴东大新材料研究院 | 电极引弧微爆轰物理模拟破甲毁伤试验方法 |
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-
2021
- 2021-12-16 CN CN202111546159.XA patent/CN114251984A/zh active Pending
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