第一章 绪论

1.1 选题的科学意义和应用前景

战争对克敌制胜的需求，以及武器系统综合作战效能提高的需求，是牵引引信发展的必不可少的条件。引信是一种能够在预定时间、地点、按预定方式使弹药起爆（或起其他作用）的装置，大多数弹药都装有爆炸装药或其他装药，对于这类弹药来说，引信是不可或缺的组成部分，其作用相当于弹药的大脑。

在引信的研制、定型、验收和使用等阶段中都要作一系列的试验。这些试验按试验方式可概括为：实验室试验（即静止试验）和靶场试验两大类。目前的试验室试验手段有：转台离心试验、锤击试验、空气炮等。

从研制的不同阶段看，引信试验又可分为研制摸底试验，设计定型试验、生产验收试验及贮存监察试验等四种。

研制摸底试验的项目，是摸清所设计的方案能否满足预定的战术技术指标，一般来说，研制摸底试验比其它试验更严格、更精确、更全面。研制摸底试验有时不止限于满足规定的指标，而要试到使样品破坏的程度。

靶场试验是在与实际使用相类似的野外条件下，用装有该引信的全弹进行射击。靶场试验是对模拟试验确实性的实际验证，也是对整个引信的性能在经受综合环境考验后的实际鉴定。但靶场试验耗费很大，涉及的人员及单位很多，而且组织起来费事，所以应当大力发展模拟试验手段，特别是综合模拟试验。以尽量减少靶场试验的项目。

作为过渡阶段，也应当研究用模拟发射装置和模拟弹进行的靶场试验，即靶场模拟试验。这样就可将耗费量大和规模大的实际靶场试验变为耗费量小和规模小的靶场模拟试验。 引信的发射动态模拟试验装置就是将引信实际靶场射击试验变成小的靶场模拟试验。

引信的发射动态模拟试验装置就是将引信实际靶场射击试验变成小的靶场模拟试验。

有些时候引信和弹同步在研制，弹的总体将引信的指标下达后，引信研制的同时弹也在研制。引信的研制过程中，经过实验室试验后，必须经过靶场试验才能够定型，这时候就需要用靶场模拟试验和模拟弹射击的方式来解决。

引信的发射动态模拟试验装置就是代替实际的引信靶场试验，给引信提供实际靶场试验所提供的引信工作环境（有些参数比引信的实际工作环境还要严格），来加快引信的研制进度，并考核引信工作状况。

这样在引信和弹同步研制过程中，保证引信的研制进度，节省引信的研制经费。

引信的发射动态模拟试验装置能够可靠地模拟火箭弹的主动段工作时间、主动段过载、转速、主动段末速度等参数；在火箭弹引信研制中，作为靶场射击手段和生产交验方法。引信的发射动态模拟试验装置对试验场地要求不高、操作简便、消耗人力物力少、能缩短引信的研制周期等一系列优点。

1.2 国内外研究情况及发展趋势

1.2.1  引信的发展趋势和模拟试验研究现状

引信正在向灵巧化、智能化、小型化的方向发展，试验条件和试验方法是引信研制中经常考虑的问题。

通常试验用弹由总体单位提供，引信项目组找合适的靶场，组织试验。试验主要是在实弹射击中进行，该方法存在费用高、危险性大的缺点。在引信的研制中，这种方法往往是不可行的，总体单位提供不出那么多的研制试验用弹，有的甚至连试验场地都找不到，在时间和经济上也要受到限制。

在一种对水面射击的大型项目研制中，受某火箭弹引信研制过程利用自制小火箭弹完成完成引信射击试验的启发，因此，研制了引信的发射动态模拟试验装置。

引信的发射动态模拟试验装置就是代替实际的引信靶场试验，给引信提供实际靶场试验所提供的引信工作环境，来加快引信的研制进度，并考核引信工作状况。 

1.2.2  模拟试验装置的研究现状和发展趋势

引信的靶场模拟试验，是用模拟的发射装置和模拟弹代替实际的发射装置和实弹来进行搭载引信的靶场试验。靶场模拟试验与靶场试验相比，靶场模拟试验有以下显著优点：

1  占地面积小，例如某引信的生产验收靶场试验需要几十公里长的靶道，而其模拟试验只需几公里长的靶道。

2  用地面靶场模拟试验来模拟航弹引信的受力和作用时，可以减少以至避免大量的人力和物资。

3  减少弹药消耗，降低试验费用。例如某产品过去用实弹交验，平均每发弹药费几万元，改用模拟试验后每发弹只需原来的15%左右。

4  简化试验方法，即可节约人力，又可减轻劳动强度，同时还能提高试验时的安全性。

5  试验规模较小，有利于保密。

目前开展的靶场模拟试验主要有内弹道模拟试验和终点弹道模拟试验。内弹道模拟试验又分为旋转弹的内弹道模拟试验和非旋转弹的内弹道模拟试验。旋转弹的内弹道以及内外弹道综合模拟试验，仍处于研究阶段，还没有用于实际；非旋转弹的内弹道模拟试验，实际中已有应用，可以代替引信零部件强度、膛内安全性及解除保险可靠性等靶场试验，但不能模拟引信在外弹道飞行中的机构运动可靠性和碰地前的作用可靠性。

第二章  引信的发射动态模拟试验装置的总体设计

在设计引信的发射动态模拟试验装置时，首先要考虑的是装置的功能，这个装置的用途是什么，以便为研制引信的发射动态模拟试验装置提供技术基础。

引信的发射动态模拟试验装置，首先应得到与引信工作相关的内、外弹道参数，以及与引信工作相关的工作参数。在引信的工作参数确定后，即可着手进行引信的动态发射模拟装置的设计工作。

2.1 引信的发射动态模拟试验装置设计准则

2.1.1  初步分析及设计方案预估

研制引信的发射动态模拟试验装置首先要详细的了解引信的用途、工作环境以及外形和质量等等。根据了解的引信的相关信息制定引信的发射动态模拟试验装置的技术要求。在引信的发射动态模拟试验装置设计之初，需要进行总体方案设计。

引信的发射动态模拟试验装置方案总体设计对技术设计工作起着承上启下的指导作用。其最基础的工作是：引信设计者对引信试验相关的技术要求；模拟试验装置的技术参数；系统总体方案的合理选择，提出子系统的技术指标，性能指标或基本技术参数等，随着设计的深入，进行修改和调整。

引信的动态发射模拟试验装置初步分析包括以下几项工作：

详尽的动态模拟试验装置技术指标和成本经济性分析。设计者要深入理解设计的技术指标、设计目标、研制意义和研制要求。初步拟定一些基本的方法和具体的总体结构方案。按照研制要求挑选出满足条件的可行方案。

对子系统提出要求。动态模拟试验弹要可靠的发挥作用，必须有其他子系统的协助，因此在设计之初，必须对试验炮架和试验炮提出要求：炮管、长度；点火方式和电路连接；挡弹装置的结构等等。

主要参量初定，主要参量的初定就是在满足设计技术指标的情况下，初步确定动态模拟试验弹的主要参量（例如：弹径、全弹长等）。

草图的设计。在前面工作的基础上，进行动态模拟试验弹的结构设计。并对喷管、发动机、稳定装置等主要部件的结构进行设计，通过对不同结构参数进行计算，使动态模拟试验弹的设计达到要求。

设计方案性能预估。草图设计完成后，对方案设计的各种性能进行估算，其中有：

发动机参数主要包括：燃烧室压力随时间变化曲线；推力随时间变化曲线，总冲量和比冲量等。

结构诸元包括：全弹长和主要部件的质量、质心、极转动惯量和赤道转动惯量。

外弹道参数主要有：动态模拟试验弹飞离炮口时的速度、加速度和时间；弹道主动段末端的速度、倾角等。弹道最高点高度；最大射程和落速、落角等。

气动力和飞行稳定性主要包括：阻力系数、升力系数、稳定力矩系数、静稳定储备量等。 总的来说，初步方案预估是以引信为研究对象，以科学的理论及方法为手段进行系统的分析和设计过程。

2.2 总体方案设计

由于我所承担了某对付水下目标的引信研制任务，要求研制引信的发射动态模拟试验装置来模拟和引信相关的内、外弹道参数，用于引信的研制试验及射击考核，以便加强对引信可靠性检验，提高引信的动态模拟试验能力，加快引信研制进度。

引信的发射动态模拟试验装置要能够模拟与引信相关的内、外弹道参数，如主动段时间，主动段末速度、主动段最大加速度等内、外弹道参数。

引信的发射动态模拟试验装置由试验炮架、试验炮、动态模拟试验弹组成。将引信安装在动态模拟试验弹上，用试验炮将动态模拟试验弹发射出去，引信按预定工作流程开始工作，直至引信碰地作用。引信的发射动态模拟试验装置提供引信工作所需要的内、外弹道环境。动态模拟试验弹由引信、弹体、发动机、稳定装置等构成

试验炮架采用制式火炮的炮架，装有高低机、方向机及瞄准镜座。可以调整角度和方向便于瞄准。整个炮架可以被牵引，便于运输。

试验炮采用无缝钢管加工而成，带有试验弹定位装置，保证试验弹装填到位，并可靠保证试验弹膛内的位置。

动态模拟试验火箭弹的发动机采用固体火箭发动机形式。采用双铅—2 推进剂，单孔管状药装药结构。发动机由连接螺、点火具、燃烧室、喷管、喷管堵、火箭药柱、挡药板构成。动态模拟试验火箭弹的稳定装置采用弹簧力张开刀式折叠后掠尾翼。

2.2.1 试验炮架及试验炮的设计

试验炮架采用制式的牵引火炮的炮架，由于动态模拟试验弹采用的是火箭弹结构，炮管的结构简单。相比火炮结构来说，除了发射管外，没有炮尾、炮闩、反后座装置等部件，因此质量轻，仅有火炮的十分之一左右。

动态模拟试验弹在发射时，火箭弹的推力来自于火箭弹的发动机，发动机内的点火系统点燃推进剂，推进剂在整个燃烧过程中，不断地生成大量燃气，这些燃气经火箭弹的喷管向外排出，由于喷管特殊的几何形状而获得速度。因而，发射管的内壁基本没有火药燃烧的压力和火药燃烧产生的烧蚀。在设计试验炮的发射管时只考虑，刚度、强度就已经满足使用要求了。试验炮的发射管材料采用无缝钢管，发射管的加工由专业厂家来完成。多次试验表明，试验炮的发射管设计是合理的，在刚度、强度方面满足使用要求。

第三章  动态模拟试验弹发动机设计...........15

3.1 目前试验火箭现状.............15

3.2动态模拟试验弹发动机...........16

3.3 发动机装药设计.............17

第四章 动态模拟试验弹发动机的改进设计.............31

4.1 动态模拟试验弹内弹道设计.........31

4.1.1 内弹道理论计算............31

第五章  气动力和外弹道...............43

5.1尾翼稳定性...............43

5.1.1 尾翼的气动力 .......... 43

5.1.2 基本公式 ........... 44

第六章 分析说明

6.0 主要部件说明

固体火箭发动机主要是由固体火箭推进剂装药、燃饶室、喷管和点火装置等部分组成。

推进剂装药 由固体推进剂制成。其中包含燃饶制、氧化剂和其它组分，是固体火箭发动机的能源和工质源。装药直接放置在燃烧室中，它可以自由装填，也可以贴壁壁浇注在燃饶室中。装药必须有有一定的几何形状和尺寸，其燃烧面的变化必须符合一定的规律，才能实现预期的推力变化要求。为此，有时需对装药的某些部位用阻燃层进行包复，以达到控制燃烧面变化规律的目的。

燃烧室 它是贮存装药的容器．也是装药燃烧的工作室。因此它不仅要有一定的容积，而且还需具有对高温、高压气体的承载能力。大部份燃烧室都制成圆柱形，成为整个飞行器受力结构的一部份。也有制成其它形状的，如球形或椭球形。燃烧室材料大多采用高强度的金属材料，如各种合金钢、铝合金或钛合金等。也有采用玻璃纤维缠绕加树酯成型的玻璃钢结构。它可以大幅减轻燃烧室壳体的重量。为了防止壳体材料困过热而破坏，在壳体和高温燃气接触的表面应采取热防护措施，如涂以各种隔热涂层。

点火装置 它是用于点燃装药的装置。一般采用电点火。由电发火管和点火剂组成。先由发动机启动电流点燃电发火管．然后点燃点火剂。使其产生高温高压的气体和具有一定数量的灼热的凝相微粒引燃装药的局部燃烧面，然后通过火焰的传播，使装药全部燃烧面迅速点燃。对于较长的装药为了确保其燃烧面全面瞬时点燃，可采用小型的点火发动机作点火装置。

喷管它具有以下功能：首先通过它的喷喉面积来控制燃气的流量以达到控制燃烧室内燃气压强的目的。其次，燃气通过喷管进行膨胀加速，形成超音速气流高速向后喷出，产生反作用推力。为了使亚音速流能加速为超音速流，都采用截面形状先先收敛后扩张的拉瓦尔喷管。由于喷管始终承受着高温、高压、高速气流的冲刷，尤其在喉部情况更加严重，因此需要在喉部采用耐高温冲刷的材料，并在内表面采取相应的热防护措施。

参考文献（略）