现代战争中,对弹丸炸点精度要求越来越高,而基于转数测量的引信控制炸点的方法从原理上讲是一种精度较高的方法,具有结构简单、定距精确、与弹丸初速无关等特点。
对于小口径空炸引信的计转数技术,首先要选用合适的技术手段来测量弹丸飞行过程中的转动特性。其中,遥测主要是利用在弹丸上安装适当传感器,感应弹丸转速变化,经过数据处理,得到弹丸转速。国内外有多种计转数方法,主要有光电法、离心法、章动法和地磁法。其中,地磁法由于信号源(地磁)无处不在、易于处理等特点,适用于任何旋转弹引信转数测量。
如图10-25所示,地磁法采用线圈等作为地磁传感器,利用地磁场感应线圈感应地磁场方向变化,当闭合线圈平面法线与地磁线成一角度θ,并以ω绕平面轴线旋转时,在线圈内将产生感应电动势ε,且满足关系式
图10-25 地磁法计转数原理框图
式中,B为地磁场强度;N为线圈匝数;S为线圈平面的面积。
由此可见,当弹丸旋转一周,对应着地磁传感器输出信号正弦波的一个周期。
地磁计转数传感器通过弹丸中的感应线圈切割地磁而产生的感应电动势的周期性变化来确定弹丸转数值。弹丸在弹道上飞行时,特征参量曲线中的每两个波峰或波谷间的时间间隔与弹丸转一周的时间相近,且两者间的误差为系统误差,经过修正后可用这一间隔数作为弹丸转过的转数信号,为此只要能测出特征参量曲线中波峰或波谷的个数,即可得到弹丸转过的转数。
在弹丸发射前或发射时,可以根据定距要求对转数进行装定。对于某种弹丸来说,在弹丸及发射火炮有关参数确定的情况下,在膛内弹丸转一圈沿弹丸速度方向飞行的距离为一个导程,导程是一固定值。设出炮口时,弹丸每转一圈前进的导程为Ld0,导程Ld0与初速的大小无关。设R为弹丸行程,对低伸弹道,在弹道直线段,可得理想装定转数NV下,(www.daowen.com)
式中,NV为弹丸飞行转数。
由于实际飞行中,弹丸的初速下降得较快,而转速下降得较慢,所以每转一圈前进的距离有所减小,因此可以引入修正系数K来消除该误差,即
修正系数K可以通过理论计算与射击试验获得。
对地磁线圈传感器输出特征参量信号的检测方法有峰值检测、阈值检测和过零检测3种,而过零检测属于阈值检测的一种。由于波峰或波谷点不易测量,因此可以采用给定一个阈值,利用比较器判断曲线上过阈值点的个数,此数值作为弹丸的转数值,进而得到弹丸的转数数据。实现这一定距技术的电路框图如图10-26所示。地磁计转数定距引信电路由感应线圈、放大整形电路、过零比较器、计数电路和驱动起爆电路组成。由于传感器输出的感应电动势幅值很小,必须经过放大电路进行放大整形,才能得到一定幅值的规整信号,再经过过零比较器进行比较得到方波信号,其输出就可以接计数电路。由于一个周期的波形经过过零比较器可以至少转换成一高一低两个状态,所以计数精度可以达到1/2转。计数电路记录弹丸飞行的转数,当达到预定的转数值时,发出脉冲驱动信号,传给驱动起爆电路,使引信工作。
图10-26 计转数定距引信电路原理框图
由此可以看出,地磁计转数定距技术易于实现,地磁计转数传感器具有体积小、后续信号处理电路简单、转数测量稳定等优点,因此得到广泛的应用。
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