趙 靜,李長(zhǎng)生

(南京理工大學(xué)智能彈藥技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210094)

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,指揮中心、武器庫、通信站等目標(biāo)逐漸由地上轉(zhuǎn)為地下,隱蔽性越來越強(qiáng),其防御能力也越來越強(qiáng)[1],為了打擊這些高價(jià)值目標(biāo),硬目標(biāo)侵徹武器應(yīng)運(yùn)而生。硬目標(biāo)侵徹引信可控制彈藥按照設(shè)定的起爆方式、起爆時(shí)機(jī)使戰(zhàn)斗部在目標(biāo)內(nèi)部最佳位置起爆,其毀傷能力較常規(guī)武器可提高幾十倍[2]。20世紀(jì)90年代前,國(guó)內(nèi)的侵徹引信大多數(shù)為固定延時(shí)引信,從90年代后才開始了對(duì)自調(diào)延期和可編程引信的研制,近年來又開始研究可計(jì)層、計(jì)空穴的硬目標(biāo)靈巧引信[3]。

侵徹武器打擊目標(biāo)常見為多層或厚目標(biāo),利用引信部位感知到的過載加速度信號(hào)來實(shí)時(shí)識(shí)別彈丸穿靶特征,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多層或厚目標(biāo)的精確打擊。計(jì)層起爆功能的核心技術(shù)是目標(biāo)層數(shù)識(shí)別算法,而現(xiàn)有的目標(biāo)識(shí)別算法完全依靠彈體侵徹每層靶板時(shí)產(chǎn)生過載加速度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。而在實(shí)際侵徹過程中,由于彈體自身結(jié)構(gòu)響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的高頻振蕩信號(hào)并與引信部位的過載加速度信號(hào)相疊加致使穿層信號(hào)被淹沒,無法準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)層數(shù),難以進(jìn)行精確打擊[4],并且當(dāng)侵徹速度越快、彈體長(zhǎng)徑比越大、靶板間距越小時(shí),信號(hào)振蕩現(xiàn)象越嚴(yán)重[5]。針對(duì)侵徹多層目標(biāo)時(shí)的過載信號(hào)振蕩問題,有學(xué)者提出小波分析[6]、短時(shí)傅里葉變換[7]、動(dòng)態(tài)閾值[8]、盒差分濾波[9]等方法對(duì)過載信號(hào)進(jìn)行處理;但是信號(hào)處理過程中參數(shù)設(shè)定均依賴于特定條件,在侵徹復(fù)雜多類目標(biāo)時(shí)適應(yīng)性較差,難以成為解決過載信號(hào)振蕩的有效方法[3]。

磁探測(cè)是通過感知磁場(chǎng)的變化來判斷是否有磁性物體靠近,因其識(shí)別能力強(qiáng)、定位精度高、反應(yīng)迅速、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域[10]。目前,磁探測(cè)主要應(yīng)用于如坦克等鐵磁性裝甲目標(biāo)識(shí)別[11-12]、反潛探測(cè)[13]、彈道修正[14]等。近幾年才開始有學(xué)者將磁探測(cè)用于解決侵徹問題。文獻(xiàn)[15]利用通電線圈在靶板內(nèi)部建立了調(diào)制磁場(chǎng),利用磁場(chǎng)的變化規(guī)律來表征彈丸的侵徹深度。目前基于磁探測(cè)的侵徹過程識(shí)別方法還處于初級(jí)階段,主要研究方向可分為被動(dòng)磁探測(cè)與主動(dòng)磁探測(cè)。文獻(xiàn)[4]提出基于地磁信號(hào)的磁異探測(cè)侵徹計(jì)層方法,通過在引信內(nèi)部放置磁傳感器探測(cè)侵徹過程中引信內(nèi)地磁信號(hào)的變化,屬于無源被動(dòng)探測(cè),所需的系統(tǒng)簡(jiǎn)單,但會(huì)受不同地理位置地磁場(chǎng)方向、彈體著角、穿靶姿態(tài)等影響,引起磁傳感器探測(cè)信號(hào)變化,對(duì)于后期信號(hào)處理較為麻煩。相較于利用地磁場(chǎng)的被動(dòng)探測(cè),文獻(xiàn)[16]提出在引信內(nèi)安裝磁鋼產(chǎn)生磁場(chǎng)的主動(dòng)磁探測(cè)方法,利用磁傳感器感知侵徹過程鋼筋等鐵磁性物質(zhì)與磁塊激發(fā)磁場(chǎng)耦合作用引起的引信內(nèi)磁信號(hào)變化以此實(shí)現(xiàn)計(jì)層,論證了基于主動(dòng)磁探測(cè)的磁信號(hào)計(jì)層可行性。由于遠(yuǎn)程制導(dǎo)彈一般采用攻頂貫穿打擊方式,炮射攻堅(jiān)彈采用平射或曲射,采用被動(dòng)磁探測(cè)會(huì)增大后續(xù)信號(hào)處理、識(shí)別難度,而主動(dòng)磁探測(cè)方法因磁塊和傳感器相對(duì)放置位置和方向可以人工設(shè)定,受穿靶工況影響較小,便于后續(xù)信號(hào)處理。

雙磁鋼激發(fā)磁場(chǎng)的主動(dòng)磁探測(cè)方法[16],由于雙磁鋼體積大、安裝一致性差,且在侵徹過程中應(yīng)力波會(huì)引起磁塊間相對(duì)位置微動(dòng),而這種微動(dòng)所引起的磁場(chǎng)變化可能會(huì)比靶板中鋼筋引起的更強(qiáng),給侵徹過程識(shí)別帶來不利影響。本文在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種基于單個(gè)磁塊產(chǎn)生磁場(chǎng)的主動(dòng)磁探測(cè)侵徹過程識(shí)別方案,并分析了不同侵徹工況下引信內(nèi)磁場(chǎng)變化規(guī)律。

1 主動(dòng)磁探測(cè)原理

硬目標(biāo)侵徹武器打擊的目標(biāo)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其中的鋼筋屬于導(dǎo)磁性材料,侵徹戰(zhàn)斗部的彈體外殼一般為高強(qiáng)度鋼材料,引信位于戰(zhàn)斗部尾部,在引信內(nèi)尾部放置磁塊產(chǎn)生磁場(chǎng),彈體的鐵磁性外殼會(huì)對(duì)內(nèi)部磁信號(hào)產(chǎn)生屏蔽作用,而引信管殼和底螺一般采用硬質(zhì)鋁或鈦合金,所以在戰(zhàn)斗部尾部會(huì)有漏磁現(xiàn)象。當(dāng)彈體侵徹鋼筋混凝土目標(biāo)時(shí),導(dǎo)磁性材料的鋼筋會(huì)對(duì)戰(zhàn)斗部周圍的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響,尤其在戰(zhàn)斗部尾部影響更為明顯,所以可在引信內(nèi)部敏感位置放置磁傳感器檢測(cè)彈體穿靶過程中的磁信號(hào)變化情況,并以此對(duì)侵徹過程進(jìn)行識(shí)別,如圖1所示。

圖1 主動(dòng)磁探測(cè)原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of active magneticsounding principle

2 主動(dòng)磁探測(cè)侵徹過程識(shí)別方案建模

本文提出一種在侵徹戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)部敏感位置放置磁塊和磁傳感器來對(duì)不同工況侵徹過程進(jìn)行識(shí)別的方法,利用COMSOL有限元分析軟件對(duì)磁探測(cè)戰(zhàn)斗部和鋼筋混凝土靶板進(jìn)行建模。

2.1 鋼筋混凝土靶建模

建立鋼筋混凝土靶板模型如圖2所示,靶板為1.5 m×1.5 m×0.3 m的長(zhǎng)方體。配筋方式如圖3,內(nèi)部在兩個(gè)垂直方向上都有配筋形成雙層鋼筋網(wǎng),鋼筋直徑20 mm,間距為150 mm,距離靶板邊界兩側(cè)距離為75 mm處開始配有鋼筋,兩層鋼筋網(wǎng)間距為150 mm?；炷劣伤?、沙、石組成,不具有磁性,其相對(duì)磁導(dǎo)率設(shè)為1。鋼筋的相對(duì)磁導(dǎo)率設(shè)為700。

圖2 鋼筋混凝土靶板模型Fig.2 Reinforced concrete target plate model

圖3 鋼筋網(wǎng)鋼筋分布圖Fig.3 Steel mesh reinforcement distribution map

由于磁塊和磁傳感器安置于引信內(nèi)部,位于戰(zhàn)斗部尾部,而在實(shí)際侵徹過程中,當(dāng)彈體侵徹鋼筋混凝土靶板時(shí),由于彈頭的侵徹作用會(huì)使靶板留下孔洞,而磁傳感器感知的磁場(chǎng)為靶板被彈頭侵徹過后形成孔洞后的磁場(chǎng)大小,所以需要對(duì)靶板進(jìn)行提前開坑處理。根據(jù)仿真彈體穿靶后留下孔洞大小對(duì)靶板的鋼筋混凝土和內(nèi)部鋼筋網(wǎng)分別進(jìn)行開孔,孔洞半徑大小為160 mm,開坑后的靶板模型如圖4所示。

圖4 開坑后的鋼筋混凝土靶板模型Fig.4 Reinforced concrete target plate model after pit opening

2.2 主動(dòng)磁探測(cè)侵徹戰(zhàn)斗部建模

建立侵徹戰(zhàn)斗部幾何模型如圖5所示,戰(zhàn)斗部主要由外部殼體、炸藥、底螺、引信幾部分構(gòu)成,引信安裝在戰(zhàn)斗部尾部如圖6所示,其中彈體長(zhǎng)度為1 500 mm,直徑300 mm,彈體外殼厚度為20 mm,外殼材料為高強(qiáng)度合金鋼,相對(duì)磁導(dǎo)率為200。引信管殼近似為空心圓柱,長(zhǎng)度200 mm,直徑為150 mm,殼體厚度為5 mm,底螺為厚度30 mm,直徑160 mm的圓柱體,引信殼體為硬質(zhì)鋁,底螺為鈦合金,皆不具有磁性,相對(duì)磁導(dǎo)率都設(shè)置為1。

圖5 戰(zhàn)斗部幾何模型Fig.5 Warhead geometry model

圖6 戰(zhàn)斗部模型示意圖Fig.6 Warhead model diagram

磁塊與磁傳感器安裝于引信內(nèi)部。為減少磁塊間及磁塊與傳感器之間的相對(duì)震動(dòng),采用單個(gè)磁塊產(chǎn)生磁場(chǎng),磁塊的尺寸越大在侵徹過程中所受到的沖擊力越大,故磁塊采用半徑為3 mm,厚度為2 mm的薄圓柱體磁鋼。磁鋼材料選用釹鐵硼N35磁鐵,其最大磁能積為35 MGOe,剩余磁通方向?yàn)閆軸正方向。

根據(jù)以上設(shè)置的仿真參數(shù),利用COMSOL分析軟件的“磁場(chǎng),無電流”模塊對(duì)戰(zhàn)斗部及引信內(nèi)部磁塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行仿真。設(shè)置彈體周圍半徑為7 m的球形空氣分析域,并設(shè)置其為無限元域,模擬實(shí)際彈體侵徹環(huán)境。

仿真得到y(tǒng)平面內(nèi)彈體磁場(chǎng)分布和彈體內(nèi)部磁塊穿過鋼筋混凝土靶板時(shí)彈體-靶板耦合情況下磁場(chǎng)分布圖分別如圖7所示。可以看出由于高磁導(dǎo)率的戰(zhàn)斗部外殼對(duì)磁力線的聚磁效應(yīng),使得戰(zhàn)斗部外殼在前方和側(cè)方對(duì)內(nèi)部磁塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成了屏蔽作用,使得在戰(zhàn)斗部前方和側(cè)方漏磁現(xiàn)象較微弱,而在戰(zhàn)斗部尾部,底螺為鈦合金,相當(dāng)于空氣,無任何屏蔽作用,大部分磁力線由尾部流出,使得戰(zhàn)斗部對(duì)尾部磁場(chǎng)變化較為敏感。如圖7(b)所示,當(dāng)鋼筋混凝土靶板經(jīng)由戰(zhàn)斗部尾部時(shí),在彈體-靶板耦合作用下,會(huì)使引信內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)變化。

圖7 彈體-鋼筋混凝土靶板耦合下引信磁場(chǎng)分布變化圖Fig.7 Fuze magnetic field distribution map under projectile-reinforced concrete target coupling

2.3 確定磁塊與磁傳感器放置方案

磁塊與磁傳感器放置的相對(duì)位置的不同,對(duì)于磁場(chǎng)變化的敏感度也不同,需要對(duì)不同放置方案的引信內(nèi)磁場(chǎng)變化進(jìn)行仿真分析。建立彈體侵徹一層鋼筋混凝土靶板模型如圖8所示,將靶板放置于距彈尾部2 m處。

圖8 彈體侵徹一層鋼筋混凝土靶板模型Fig.8 Model of projectile penetrating a layer of reinforced concrete target plate

將磁傳感器放置位置記為點(diǎn)N,以點(diǎn)N位置處磁場(chǎng)強(qiáng)度變化代替磁傳感器對(duì)磁場(chǎng)變化的探測(cè),通過在引信內(nèi)多個(gè)位置多次仿真發(fā)現(xiàn),將磁塊置于彈體尾部時(shí),漏磁較強(qiáng),對(duì)鋼筋擾動(dòng)更敏感,故將磁塊放置于距離引信尾部15 mm處。當(dāng)傳感器位置位于磁塊上下側(cè)時(shí),由于引信內(nèi)空間限制,探測(cè)點(diǎn)距離磁塊過近,磁場(chǎng)波動(dòng)較大,無法探測(cè)出有效穿靶特征,放置在探測(cè)點(diǎn)位置右側(cè)與磁塊相距130 mm以內(nèi)時(shí),同樣無法獲取穿層時(shí)有效脈沖信號(hào)特征,故將點(diǎn)N置于引信軸線上距磁塊135,155,175 mm處,如圖9所示,設(shè)置侵徹速度為1 km/s,得到的仿真結(jié)果如圖10所示。

圖9 引信內(nèi)磁塊及探測(cè)點(diǎn)N放置方案示意圖Fig.9 Schematic diagram of magnetic block and detection point N placement scheme in fuze

圖10 點(diǎn)N處侵徹過程磁場(chǎng)強(qiáng)度變化Fig.10 The change of magnetic field intensity during penetration at point N

可以看出三種情況下點(diǎn)N位置處感知到的磁場(chǎng)變化趨勢(shì)一致,點(diǎn)N位于距離磁塊135,155,175 mm三種情況下產(chǎn)生的脈沖高度分別為0.002,0.001 7,0.001 2 μT。隨著磁塊與磁傳感器之間距離的增加,磁場(chǎng)強(qiáng)度大小雖會(huì)減弱,穿靶過程中磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的脈沖高度減小,但信號(hào)振蕩現(xiàn)象也會(huì)同步減弱,變化更為平穩(wěn),更利于脈沖信號(hào)識(shí)別。綜合考慮后,所有仿真都將磁傳感器位置放置于距離磁塊155 mm處。

為了分析磁塊的尺寸對(duì)其所激發(fā)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的影響,分別對(duì)不同尺寸磁塊的主動(dòng)磁探測(cè)侵徹過程進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果如表1所示。

表1 不同磁塊尺寸下的侵徹過程磁響應(yīng)脈沖高度Tab.1 Magnetic response pulse height of penetration process under different magnetic block sizes

可以看出磁塊的尺寸越大,激發(fā)的磁場(chǎng)越強(qiáng),在侵徹過程中產(chǎn)生的脈沖高度越大。但是由于侵徹過程需承受高過載,所以體積、質(zhì)量不能太大,否則磁塊容易碎裂,并對(duì)電路板及引信其他零部件造成損壞。綜合考慮,選擇半徑3 mm,厚度2 mm磁塊。

3 不同侵徹工況仿真結(jié)果及分析

3.1 正侵徹仿真結(jié)果及分析

由于在現(xiàn)實(shí)作戰(zhàn)環(huán)境中,侵徹彈打擊目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以需要對(duì)不同工況下侵徹過程磁信號(hào)探測(cè)進(jìn)行仿真分析。常見打擊目標(biāo)多為多層目標(biāo)或厚目標(biāo)。

3.1.1正侵徹多層靶磁信號(hào)特征分析

基于以上彈體侵徹一層鋼筋混凝土靶板模型,建立彈體侵徹三層靶模型,每層靶板間距3 m,劃分網(wǎng)格如圖11所示。

圖11 彈體侵徹三層鋼筋混凝土靶板模型Fig.11 Model of projectile penetrating three-layer reinforced concrete target plate

利用“穩(wěn)態(tài)”研究模塊中“參數(shù)化掃描”方式對(duì)彈體侵徹過程進(jìn)行求解,步長(zhǎng)50 mm得到彈體侵徹三層鋼筋混凝土靶板時(shí)點(diǎn)N處磁信號(hào)變化情況如圖12所示?？梢钥闯霎?dāng)彈體侵徹多層靶板時(shí)在距離第一層靶板約0.5 m處,在鐵磁性鋼筋的聚磁作用下,鋼筋對(duì)引信內(nèi)部磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)開始產(chǎn)生影響,點(diǎn)N處感知的磁場(chǎng)強(qiáng)度開始減小,直至磁塊位置經(jīng)過兩層鋼筋網(wǎng)之間時(shí)如圖中虛線處位置,點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最小,脈沖高度約0.001 7 μT。彈體繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離靶板,鋼筋對(duì)引信內(nèi)部磁場(chǎng)屏蔽作用減弱,點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸恢復(fù)增大,直至彈體尾部穿出第一層靶板,點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度恢復(fù)至初始狀態(tài)。侵徹第二層與第三層靶板時(shí)磁場(chǎng)變化情況與侵徹第一層靶板時(shí)一致,三層靶板對(duì)應(yīng)三個(gè)尖峰脈沖信號(hào),表明了主動(dòng)磁探測(cè)對(duì)侵徹多層靶板時(shí)計(jì)層的可行性。

圖12 彈體侵徹三層鋼筋混凝土靶板點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度變化Fig.12 Change of magnetic field intensity at N point of three-layer reinforced concrete target plate penetrated by projectiles

3.1.2正侵徹1 m厚靶磁信號(hào)特征分析

建立彈體侵徹1 m鋼筋混凝土厚靶模型,內(nèi)部6層鋼筋網(wǎng),每層鋼筋網(wǎng)間距150 mm,距離靶板邊界125 mm處開始配筋,并同樣進(jìn)行開坑處理。模型如圖13所示。對(duì)彈體侵徹1 m厚靶過程中點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度變化進(jìn)行仿真分析,結(jié)果如圖14所示。

圖13 彈體侵徹1 m厚鋼筋混凝土靶板模型Fig.13 Model of projectile penetrating 1 m thick reinforced concrete target plate

在彈尾距離靶板0.5 m處,靶板中的鐵磁性鋼筋開始對(duì)引信內(nèi)磁信號(hào)產(chǎn)生影響,點(diǎn)N處感知的磁場(chǎng)強(qiáng)度開始減小,當(dāng)彈尾穿入第一層靶板鋼筋時(shí),點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最低,脈沖信號(hào)變化強(qiáng)度為0.002 2 μT,彈尾繼續(xù)在靶板中穿行,點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度一直處于磁屏蔽狀態(tài),當(dāng)彈尾穿行至靶板后半部分時(shí),點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度開始恢復(fù),當(dāng)彈尾完全穿出靶板并遠(yuǎn)離靶板0.5 m時(shí),靶板對(duì)彈體引信磁場(chǎng)影響消失,點(diǎn)N處磁場(chǎng)強(qiáng)度恢復(fù)至初始狀態(tài)。

3.2 斜侵徹仿真結(jié)果及分析

在實(shí)際侵徹過程中,通常情況下彈體并不會(huì)垂直入靶,彈體穿入鋼筋混凝土靶板時(shí)會(huì)與靶板之間存在一定的傾斜角度,所以需要對(duì)斜侵徹模型進(jìn)行聯(lián)合仿真。為了簡(jiǎn)化模型與運(yùn)算,在模型建立時(shí)將靶板傾斜放置,同樣進(jìn)行開孔處理,開孔形狀及大小按照侵徹實(shí)際穿靶路徑開孔。

3.2.1斜侵徹三層鋼筋混凝土靶板磁信號(hào)特征分析

建立彈體斜侵徹三層鋼筋混凝土靶板模型如圖15所示。侵角分別為10°和20°,仿真結(jié)果如圖16所示。

圖16 正侵徹與斜侵徹不同角度磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況對(duì)比Fig.16 Comparison of magnetic field intensity changes at different angles of positive invasion and oblique invasion

從圖16可以看出,斜侵徹與正侵徹時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致,但由于在斜侵徹時(shí),彈體侵徹鋼筋混凝土靶板著靶點(diǎn)相對(duì)正侵徹滯后,故斜侵徹較正侵徹磁信號(hào)變化滯后,角度傾斜越大,滯后越明顯。穿靶過程中產(chǎn)生的脈沖高度并無明顯變化,表明了主動(dòng)磁探測(cè)方法應(yīng)用于計(jì)層不受限于侵徹角度的適用性。

3.2.2斜侵徹1 m厚靶磁信號(hào)特征分析

建立彈體斜侵徹1 m厚靶模型如圖17所示。侵徹角分別為10°和20°,仿真結(jié)果如圖18所示。

圖17 斜侵徹1 m厚靶仿真模型Fig.17 Simulation model of oblique penetrating 1 m thick target

圖18 正侵徹與斜侵徹不同角度磁場(chǎng)強(qiáng)度變化情況對(duì)比Fig.18 Comparison of magnetic field intensity changes at different angles of positive invasion and oblique invasion

從圖18可以看出,在侵徹1 m厚靶時(shí),斜侵徹與正侵徹時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化趨勢(shì)仍然一致,由于斜侵徹時(shí)相較于正侵徹著靶點(diǎn)的滯后,斜侵徹時(shí)磁信號(hào)較正侵徹也相對(duì)滯后,斜侵徹角度越大,滯后現(xiàn)象越明顯。穿靶過程中產(chǎn)生的脈沖高度仍無明顯變化,表明了主動(dòng)磁探測(cè)方法對(duì)斜侵徹厚靶也同樣適用。

對(duì)于磁響應(yīng)信號(hào)檢測(cè)方案擬采用高旋彈藥引信地磁計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)方案[17],即利用線圈封裝在引信內(nèi),在侵徹過程中繞軸線旋轉(zhuǎn)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化,多層仿真信號(hào)變化強(qiáng)度為1.7 nT,脈寬0.6 ms;厚靶仿真信號(hào)變化強(qiáng)度為2.2 nT,脈寬1.65 ms。采用二級(jí)放大電路可以檢測(cè)出侵徹過程中磁場(chǎng)的變化。

4 結(jié)論

本文提出基于單個(gè)磁塊激發(fā)磁場(chǎng)的主動(dòng)磁探測(cè)侵徹過程識(shí)別方法,并通過仿真分析了磁塊與磁傳感器放置位置對(duì)主動(dòng)磁探測(cè)識(shí)別方法的影響,確定了磁塊與磁傳感器之間的放置方案。對(duì)彈體侵徹三層鋼筋混凝土靶和厚靶的侵徹過程進(jìn)行仿真分析,并探討侵徹角度對(duì)不同工況侵徹過程識(shí)別的影響,得到如下主要結(jié)論:

1) 磁傳感器在引信內(nèi)放置位置距離磁塊越遠(yuǎn),信號(hào)振蕩效果越弱,磁場(chǎng)強(qiáng)度變化越平穩(wěn),越利于侵徹過程識(shí)別。

2) 當(dāng)彈尾穿入靶板時(shí),由于鋼筋網(wǎng)的磁屏蔽效應(yīng),在穿過鋼筋網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生向下的負(fù)脈沖,穿出靶板后恢復(fù)至侵徹前初始狀態(tài)。論證了主動(dòng)磁探測(cè)方法用于侵徹多層靶板和厚靶的可行性。

3) 在斜侵多層靶和厚靶時(shí),由于彈體著靶點(diǎn)相對(duì)正侵后移,引信內(nèi)磁信號(hào)變化也相對(duì)正侵徹滯后。侵徹角度越大,滯后現(xiàn)象越明顯,侵徹角度對(duì)斜侵徹穿靶過程中產(chǎn)生的磁信號(hào)脈沖高度無明顯影響。

本文提出了基于單個(gè)磁塊激發(fā)磁場(chǎng)的主動(dòng)磁探測(cè)識(shí)別方法,但產(chǎn)生的脈沖磁信號(hào)強(qiáng)度較小,后續(xù)可通過優(yōu)化彈體模型、磁塊模型、磁塊與傳感器相對(duì)放置位置方案等,進(jìn)一步提高穿靶過程磁響應(yīng)變化程度,以減小檢測(cè)難度。