D形一維彈道修正彈阻力機構機構在小口徑榴彈應用研究

魏波+劉子玥

摘要：本文以一維彈道修正彈小型化為目的，探索了D形阻力機構應用在小口徑榴彈上的可行性，從機構運動特性和氣動力特性兩個方面對其性能進行了數值仿真，驗證了其可行性。

關鍵詞：一維彈道修正；阻力修正機構；氣動力仿真

中圖分類號：TJ430 文獻標志碼：A

0 引言

未來我國面臨城市戰場和登陸作戰的可能性越來越大，榴彈發射器作為單兵輕武器有著越來越重要的意義。榴彈發射器由于其身管短、重量輕，加上裝藥量不一致，射擊跳角等原因，遠距離射擊落點散布較大，尤其是射程方向的散布。為提高榴彈的射擊精度，近年來“榴彈狙擊”的概念越來越熱，雖然在小口徑榴彈內安裝制導模塊的難度很大，但是隨著彈道修正彈技術的發展，將彈道修正彈，尤其是一維彈道修炸彈小型化是提高榴彈發射器命中精度的有效手段。

傳統榴彈的初速誤差和身管跳角誤差在發射前是不確定的。發射后雖然誤差可以探知，但是彈道卻已無法改變。但若是加裝一套“剎車”裝置，即阻力機構，只要在正確的時機展開，即可控制最終射程，靠射程的減小量達到增大射程落點密集度的目標。這就是一維彈道修正彈的原理。

一維彈道修正技術若要應用在小口徑榴彈，就要解決彈道探測問題和阻力機構小型化的問題。尤其是為保證一定殺傷能力的情況下阻力機構不能太大，而且還要增阻能力強，且結構簡單。

目前國際上已經有三片花瓣形、槳形、虹膜形、傘形、D形等幾種原理的阻力機構。其中D形阻力機構體積小、結構簡單且展開可實現同步，特別適合小口徑榴彈使用。

1機構簡介

針對35mm榴彈發射器對D形阻力機構進行了重新設計。首先設計四個形狀相同阻力片，四個阻力片可以在前后導板的凹槽里滑動，凸輪板轉動帶動銷的在凸輪滑槽上運動，由于銷使四個阻力片緊貼在前后導板上，所以銷的運動將帶動四個阻力片在滑槽中前后伸展。銷在結構固定中帶動阻力片運動，起著至關重要的作用，在設計中采用雙圓柱錯開的設計理念，便于安裝，保證定位精度和連接的緊固性。為了能夠得到足夠的展開面積并且不大于彈丸定心部截面積，在設計中對D型環阻力機構中的阻力片進行了改動。應阻力片勻速同時展開的設計要求，在凸輪板上畫出阿基米德螺線如圖2所示。

機構為雙層四片式結構，機構原理：展開前，四個阻力片通過拔銷器與與彈體鎖緊，扭簧套在軸上與阻力片連接，處于壓縮狀態。當接受到機構啟動信號后，拔銷器通過內部火藥燃燒實現拔銷動作。四個阻力片在扭簧和離心力的作用下展開，由于凸輪板上凹槽以及扭簧的限制，當阻力機構達到最大展開面積時，阻力片位置將被鎖死，機構工作結束。

2 修正機構運動仿真

用多剛體動力學軟件對機構運動特性仿真。模型體現了阻力機構解鎖瞬間的狀態。阻力片材料設定為鋁。由于簡化了彈體，就要把彈體的轉動慣量等效在簡易彈體上，由于彈體的轉動慣量遠大于阻力片的轉動慣量，要將彈體轉動慣量等效在殼體上，設置前后擋板質量無窮大。彈軸與地面繞彈軸轉動副連接，并以以12000rad/min（72000°/s）為初速繞彈軸按照右旋規律轉動。分別定義四個阻力片繞彈沿擋板移動副連接，四個銷分別與阻力片固定連接，前后導板固定連接。凸輪板繞彈軸轉動，凸輪板分別與銷定義接觸。

觀察圖像看到阻力片1、2和阻力片3、4相對彈體質心的起始距離不同，因為阻力片1、3與阻力片2、4不在同一層，所以相對于彈體質心距離存在偏差。該機構展開同步性非常好，從解鎖機構到完全展開用時1.3ms，機構響應時間短。

3 修正彈氣動力仿真

將機構安裝在小口徑榴彈上，研究修正機構對彈丸氣動力的影響。計算模型如圖8所示。建立彈體表面空氣域模型，并劃分102萬非結構網格。阻力機構的主要性能體現在增阻能力，故重點監測模型阻力系數。

阻力系數計算結果如表1所示，機構展開后阻力系數比達到3倍以上，增阻效果令人滿意。

4 結論與展望

本文從機構運動特性和氣動力特性兩個角度說明了D形阻力機構應用在小口徑一維彈道修正彈上的可行性，對于阻力機構對外彈道的影響和修正彈戰術使用還需進一步研究。

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基金項目：海軍大連艦艇學院科研發展基金資助項目