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航行体模型跨介质发射气炮测控系统研究
| 论文题名： | 航行体模型跨介质发射气炮测控系统研究 |
| 关键词： | 航行体;跨介质入水;水洞试验;一级气体炮;测控系统 |
| 摘要： | 航行体从空气入水后因具有隐蔽性好、速度快等特点，常常能实现有效突防完成对目标物体的打击，具有重大的应用价值。因此，对航行体跨介质入水过程的相关研究成为了世界各国的热点。目前针对航行体跨介质入水过程的研究还有许多亟需解决的问题。比如，航行体入水时受强烈的冲击而容易发生变形；入水姿态和入水速度对航行体入水空化演变规律的影响；大口径航行体外形结构对其入水弹道稳定性的影响等。为了解决以上入水问题，需要在水洞环境下进行模型入水实验，但现有的设备不能满足实验使用需求。 一级气体炮由于其发射速度可重复性好、姿态可调、对发射对象外形结构适应性好等特点，是目前水洞实验用最合适的加载设备之一。但是，由于一级气体炮发射时产生的雾化气流干扰导致航行体模型出膛速度的测量极为困难。同时，在水洞环境下进行相关实验时，狭窄的空间加大了对一级气体炮的发射和姿态控制难度，并且可能出现的航行体模型失稳现象给操作人员带来了潜在危险。本文以某口径一级气体炮为研究对象，考虑雾化气流的影响和使用环境的限制，对模型出膛速度测量系统和一级气体炮的控制系统进行研究，为航行体模型入水相关实验提供技术支持。 阐述了气体炮发射技术和测控系统的研究现状，介绍了四种对气体炮出口速度测量的方法并分析了它们的优缺点。对气体炮发射平台中被控对象的机械结构工作原理进行了分析，提出了一级气体炮控制系统总体研制方案。对系统电气控制、传感器数据采集、气体炮姿态调整机构控制和发射控制四大部分进行了方案设计，并完成了各功能部件的硬件设计。 完成了下位机控制程序和上位机控制软件的设计。进行了各种调试测试，实验结果表明该控制系统能够满足使用要求且稳定性好。 基于激光测速理论提出了航行体模型出膛速度测量方案，对关键元器件进行了选型，设计了激光测速平台、光电转换电路和比较器电路。进行了测速系统性能测试，验证了该系统硬件电路设计的合理性。提出了距离标定方案，进行了标定实验，获得了两靶之间精确的距离，减少了距离测量误差对系统测量精度的影响。 利用研制的测速系统对不同质量、不同形状的航行体模型进行了出膛速度测量，实验结果符合预期。验证了该测速系统具备稳定性好、可靠性高和抗干扰性强特点。最后对测速系统进行了误差分析。 |
| 作者： | 肖俊 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 朱目成;武亮亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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