火炮的振动冲击响应（摘自 火炮动力学试验 吴三灵等著）

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各种火炮由于其结构特性、激励特性、各种部件的运动特性、工况环境条件不完全相同,因此动态响应信号的特性也各异。以火炮武器系统发射工况为例,归纳起来,动态信号呈现以下特性:
       (1)刚体运动。火炮射击时5作为典型的刚体运动有:火炮身管的轴向运动;炮闪的前后运动;自行炮底盘、牵引炮架体的前后移动、土下跳动以及各种角振动;弹丸在管内的旋转、摆马、轴向运动。这种振动信号的特点是:位移量大、频率低J才域波形比较简单二对于起落部分、架体、回转部分、车体而言,其速度和加速度量值较低;而对问体和身管而言,其振动速度和加速度并不低。如大口径地炮,身管后坐位移可达900m,后坐运动相速度可达300g~400g;一般中小口径自行炮,车体、炮塔部分的最大位移量为loom左右,加速度值为202~6og,振动频率为6OHz~120Hzo
       (2)弹性振动。火炮射击时的弹性振动主要表现为身管的各种弹性体振动,如身管的多方向弯曲振动、扭转振动、径向振动,自行炮车体顶板及炮塔塔壁也有明显的弹性体振动。这种振动信号为中频振动,所关心的最高频率一般为2k险~3k险,加速度幅值较高,最高可达800g~900g,大口径长身管弯曲应变最大为300问。这种信号的时域波形比较复杂,分为:中频叠加振动的无主脉冲波形;中频叠加振动的有主脉冲的衰减振动波形;叠加的多脉冲波形;复合型多脉冲波形;基本脉冲上叠加高频分量的振动波形;它们幅值相差很大并具有小幅值"拖长阶段"的多种波形。这种信号要求测试系统频响要宽,动态范围要大,分辨率要高。
       (3)纯脉冲振动(亦称超高频脉冲振动)。火炮发射时膛内的火药气体压力形成了瞬间的速度变化F与药室邻近的身管、托架、摇架等部件可激起近似为纯脉冲的冲击响应。另外,弹丸在身管内的高速运动,会由于种种原因,造成弹丸与膛壁的碰撞。这种碰撞,属于近距离的金属与金属的高速碰撞,其加速度响应近似于纯脉冲信号。弹丸在与膛壁碰撞时会引起炮管特高频的小振幅振动。这种小振幅的高频振动在2OU韭以上还有相当大的能量。这种振动伴随着炮管内应力波而传播。
(4)特殊机构的运动。火炮系统供输弹系统、自动机系统是火炮典、型的特殊机构的运动。由于自动机结构复杂,零部件多,使得自‘动机在整个运动循环过程中有多次碰撞,在不同的运动阶段有不同的构件参与,使得整个运动过程变得非常复杂。大的运动阶段分为整体后坐段、导气活塞运动段、投弹运动段、抛筒运动段、问体复进段、相机作用段、推弹运动段、闭锁段等。在各种运动段都表现为不同的运动形式和规律,响应信号非常复杂。
(5)复合振动。复合振动是火炮振动冲击信号所具有的典型特性。由于火炮的特殊性就在于瞬时耗高能,输出功率高,所以它在发射时会激起各种振动,如刚体运动、弹性体振动、特高频振动。这些振动是相互藕合并交织在一起的,也是多方向的、多种模式的
振动叠加,如火炮发射时炮管会产生径向振动、轴向振动、弯曲振动、扭转振动、横向振动,各种振动以及各方向上的振动量级都非常大,并且这些振动祸合交织在一起。传感器难以做到只对待测方向的物理量有响应,而对其它非待测方向的物理量元响应。这
也是火炮系统动态测试中的难点问题之一。
(6)高应变率响应。在火炮系统的工况中,有一种高速碰撞工况,例如弹丸贯穿装甲中,撞击速度在13∞m/sJO∞m/s时形成超高速侵彻,使得构件对于高应变率响应问题变得十分复杂,此时应力测试、应变测试以及振动冲击加速度测试也变得十分复杂。对于具有上述特性的信号,要求测试系统进行元失真的测量,必须具备各方面的良好的动态特性。