固体火箭发动机枪击试验安全性的试验装置及评估方法与流程

1.本发明涉及固体火箭发动机枪击试验安全性技术领域，具体涉及一种固体火箭发动机枪击试验安全性的试验装置及评估方法。


背景技术：

2.固体火箭发动机内部装填的固体推进剂是一种含能物质，固体火箭发动机在贮存、运输和使用等全寿命周期中，由于可能遭遇意外枪击、战场作战等各种环境，炸药受到异常环境刺激作用时，会严重影响武器弹药的安全性和可靠性，不仅对作战效能的发挥构成了极大的威胁，而且还可能引发意外爆炸事故，枪击试验是用于评价子弹或金属破片在意外撞击环境下安全性能的重要方法。
3.发动机枪击响应与壳体材料、温度、推进剂力学性能、药柱结构、冲击类型均有关系，是一个相互耦合的关系，其冲击响应机理非常复杂，目前的理论基础还不够系统，只有一些定性描述。因此，国外普遍采用全尺寸发动机进行枪击试验。
4.因全尺寸发动机成本较高，成型工艺复杂，考虑采用从全尺寸发动机壳体上切取的靶板可降低试验成本并缩短试验周期，该靶板与发动机壳体的材料特性和力学性能相同，可替代全尺寸发动机，目前采用从全尺寸发动机壳体上切取靶板进行枪击试验未见相关专利与文献；且现有火炸药枪击试验装置仅对水平方向射击的子弹进行测试，对不同入射角的子弹冲击试验装置还未见相关文献和专利，因此有必要设计一种试验装置来探究不同入射角对固体火箭发动机枪击安全性的影响。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种固体火箭发动机枪击试验安全性的试验装置及评估方法，能够用于观察固体火箭发动机遭受不同入射角、不同弹种的枪弹射击后的受损程度，评估固体火箭发动机对于枪弹冲击的安全防护性能。
6.本发明的技术方案为：一种固体火箭发动机枪击试验安全性的试验装置，包括：测速设备、可伸缩支撑杆和支撑座；靶板为试验对象，其通过可伸缩支撑杆支撑在支撑座上，靶板的前、后方分别平行设置两个测速设备，且每个测速设备通过可伸缩支撑杆支撑在支撑座上；靶板前端的两个测速设备之间、后端的两个测速设备之间以及测速设备与靶板之间的距离均为预设值，且可调节；其中，可伸缩支撑杆用于调节靶板和测速设备的高度，以适应子弹不同的入射角度；测速设备用于检测子弹的速度。
7.优选地，所述靶板采用从全尺寸固体火箭发动机壳体上切取的层合壳切片，该层合壳切片的内外方向与全尺寸固体火箭发动机壳体的内外方向一致，且外表面朝向子弹的入射端，内表面远离子弹的入射端。
8.优选地，所述靶板的厚度为9mm，内表面贴有1.5mm的橡胶，以模拟固体火箭发动机中的绝热层。
9.优选地，所述测速设备由锡箔板和连接在锡箔板上的测速仪组成，靶板前、后分别
有两片锡箔板相隔设定距离平行放置，每片锡箔板连接在测速仪的输入端和输出端之间，当子弹穿过对应的锡箔板时，便有电信号传入测速仪。
10.优选地，所述靶板前端的两个测速设备之间、后端的两个测速设备之间以及测速设备与靶板之间的距离相等。
11.一种固体火箭发动机枪击试验安全性的评估方法，包括以下步骤：
12.步骤一：准备试验器材；
13.步骤二：架设发射装置和试验装置，并在试验装置上做瞄准标记；
14.步骤三：在平射状态下按照不同弹种、不同发射速度的组合进行射击，并记录子弹的入射速度和剩余速度以及靶板的破坏形式；
15.步骤四：在斜射状态下按照不同弹种、不同发射速度的组合进行射击，并记录子弹的入射速度和剩余速度以及靶板的破坏形式；
16.步骤五：将步骤三和步骤四中的射击数据按照弹型、弹重、入射角度、入射速度、剩余速度、弹击现象和破坏类型的形式统计入表，据此评价固体火箭发动机壳体抗弹道性能，并获得弹体不同冲击速度和不同弹型对靶板吸收性能的影响。
17.优选地，所述步骤五中弹击现象分为穿透、夹弹和未透。
18.有益效果：
19.1、本发明的试验装置主要针对发动机壳体进行枪击试验研究，能够用于观察固体火箭发动机遭受不同入射角、不同弹种的枪弹射击后的受损程度；同时，通过可伸缩支撑杆调整测速设备和靶板的高度，再结合弹种的不同，可获得不同弹种的弹道极限速度。
20.2、本发明中的靶板采用从全尺寸固体火箭发动机壳体上切取的层合壳切片，获取方便、易操作，且有利于模拟全尺寸固体火箭发动机壳体的遭受不同入射角、不同弹种的枪弹射击后的实际受损程度。
21.3、本发明的评估方法，通过不同弹种在不同发射速度和入射角度下进行枪击试验，可得到不同工况条件下的试验数据结果；通过对比不同工况条件下的试验数据结果，对比不同弹种下壳体的弹道吸收能量和破坏形式，进而得到壳体的抗破片冲击性能，可为评估发动机壳体的安全性提供借鉴。
附图说明
22.图1为本发明试验装置的布局示意图。
23.图2为本发明中入射方向的示意图。
24.其中，1-靶板，2-测速设备，3-可伸缩支撑杆，4-支撑座。
具体实施方式
25.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
26.本实施例提供了一种固体火箭发动机枪击试验安全性的试验装置及评估方法，能够用于观察固体火箭发动机遭受不同入射角、不同弹种的枪弹射击后的受损程度，评估固体火箭发动机对于枪弹冲击的安全防护性能。
27.如图1所示，该试验装置包括：测速设备2、可伸缩支撑杆3和支撑座4；靶板1为试验对象，其通过可伸缩支撑杆3支撑在支撑座4上，靶板1的前、后方分别平行设置两个测速设
备2，且每个测速设备2通过可伸缩支撑杆3支撑在支撑座4上；靶板1前端的两个测速设备2之间、后端的两个测速设备2之间以及测速设备2与靶板1之间的距离均可预设，且可调节(优选靶板1前端的两个测速设备2之间、后端的两个测速设备2之间以及测速设备2与靶板1之间的距离均为1.5m)；其中，可伸缩支撑杆3用于调节靶板1和测速设备2的高度，以适应子弹不同的入射角度；测速设备2用于检测子弹的速度，具体为：当子弹经过测速设备2时，便有电信号产生，记录相邻两个测速设备2电信号产生的时间差，再结合两个测速设备2之间的距离及子弹的入射角度，可反算出子弹的入射速度和剩余速度。
28.本实施例中，靶板1采用从全尺寸固体火箭发动机壳体上切取的300
×
200mm的层合壳切片，该层合壳切片的内外方向与全尺寸固体火箭发动机壳体的内外方向一致，对应到试验装置中，靶板1的外表面朝向子弹的入射端，内表面远离子弹的入射端；其中，靶板1的厚度为9mm，内表面贴有1.5mm的橡胶，以模拟固体火箭发动机中的绝热层。
29.本实施例中，测速设备2由锡箔板和连接在锡箔板上的测速仪组成，靶板1前、后分别有两片0.1mm厚的锡箔板相隔设定距离平行放置，每片锡箔板与测速仪相连，当子弹依次穿过不同的锡箔板时，便在不同时刻有电信号传入测速仪。
30.该试验装置使用时：固体火箭发动机枪击试验在室温环境下进行，根据wj473-2005《14.5mm和12.7mm测速弹道枪和测压弹道枪规范》标准，发射装置采用φ12.7mm和φ14.5mm弹道枪，其中φ12.7mm弹道枪只能发射制式弹，速度不可调；φ14.5mm弹道枪可发射钨弹和长杆弹，速度可调；测速仪采用hg202a-3型六路测速计算机；试验用子弹为：
31.a.弹径为φ12.7mm的制式穿甲弹，弹型为锥形弹，钢芯铜披，弹重为44.1g；
32.b.弹径为φ6.8mm、弹重为3.0g的钨珠弹；
33.c.弹径为φ7.3mm，弹重为3.67g的钨珠弹；
34.d.钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹，弹重11.7g；
35.试验过程中，弹径为φ12.7mm制式穿甲弹以固定速度沿水平方向冲击靶板1，共射击3发(通过取平均值，以减小单发射击的随机性)，改变入射角再射击3发(通过取平均值，以减小单发射击的随机性)；弹径为φ6.8的钨珠弹、弹径为φ7.3mm钨珠弹以及钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹沿水平方向各射击7发，且每种弹所射击的7发速度均不相同，保持冲击速度与水平入射速度相同，三种弹体改变入射角各射击7发，且每种弹所射击的7发速度均不相同；每个弹体在同一入射角下的射击为一组试验，统计每发弹的入射速度、入射角和剩余速度，以及是否穿透靶板1和靶板1的破坏形式，计算不同弹种的极限速度，总结弹种差异、入射速度大小差异及入射角差异对靶板1吸收能量的影响。
36.本实施例中，该固体火箭发动机枪击试验安全性的评估方法为：
37.步骤一：准备试验器材；
38.准备层合壳切片和锡箔板，且二者的个数均不少于48个，大小均为300mm
×
200mm；准备φ12.7mm和φ14.5mm弹道枪，弹径为φ12.7mm制式穿甲弹不少于6发，弹径为φ6.8mm和φ7.3mm的钨珠弹各不少于14发，钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹不少于14发；测速仪四台；高速摄像机一台；按照gjb6228-2008实施枪击试验；
39.步骤二：架设发射装置和试验装置，并在试验装置上做瞄准标记；
40.将枪械架设并固定在指定发射位置，每一个靶板1的前、后分别平行放置两片锡箔板，每片锡箔板与测速仪的输入端与输出端相连，在锡箔板和靶板1的中心作“+”形瞄准标
记，以此作为发射装置瞄准和子弹撞击的部位；
41.步骤三：在平射状态下进行射击，并记录子弹的入射速度和剩余速度以及靶板1的破坏形式；
42.在平射状态下，调整发射装置瞄准试验装置上的瞄准标记，使用不同弹种的子弹和不同发射速度进行射击；当子弹穿过相邻锡箔板时，记录时间差，通过距离反算入射速度和剩余速度；同时，用高速摄像机拍摄靶板1内外表面的破坏情况；其中，本实施例中用φ12.7mm弹道枪以固定速度向靶板1水平发射3发制式穿甲弹；用φ14.5mm弹道枪分别以700m/s、600m/s、500m/s、400m/s、350m/s、300m/s、200m/s的速度向靶板1水平发射φ6.8mm、φ7.3mm的钨珠弹和钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹，且每种弹在每个速度下射击一发；记录的子弹入射速度和剩余速度以及靶板1的破坏形式，进而可计算出靶板1吸收能量；
43.步骤四：在斜射状态下进行射击，并记录子弹的入射速度和剩余速度以及靶板1的破坏形式；
44.本实施例中，如图2所示，以斜向下的15
°
入射角射击靶板1，根据入射角计算每一个可伸缩支撑杆3需调整的高度，使子弹射入靶板1时刚好穿过靶心(瞄准标记)，此处，用φ12.7mm弹道枪以固定速度向靶板1以15
°
入射角发射3发制式穿甲弹；用φ14.5mm弹道枪分别以700m/s、600m/s、500m/s、400m/s、350m/s、300m/s、200m/s的速度向靶板1以15
°
入射角发射φ6.8mm、φ7.3mm的钨珠弹和钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹，且每种弹在每个速度下射击一发；记录入射速度和剩余速度以及靶板1的破坏形式，进而可计算靶板吸收能量；
45.步骤五：将步骤三和步骤四中的射击数据按照弹型、弹重(g)、入射角度、入射速度(m/s)、剩余速度(m/s)、弹击现象(子弹相对靶板1为穿透、夹弹和未透三种状态)和破坏类型等形式统计入表，据此可评价固体火箭发动机壳体抗弹道性能，并获得弹体不同冲击速度和不同弹型对靶板1吸收性能的影响；
46.通过总结射击的统计数据，得出子弹不穿透靶板1的最大速度和穿透靶板1的最小速度，取两者平均值计算弹道极限速度，以此评价固体火箭发动机壳体抗弹道性能；
47.同时，根据统计数据，可以拟合出弹体的初始速度及初始冲击能量与靶板1吸收能量的关系，获得弹体不同冲击速度和不同弹型对靶板1吸收性能的影响。
48.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。