一种末端电磁回收的弹道靶装置及其样靶

技术领域

本发明属于高超声速飞行器实验装置技术领域，更具体地，涉及一种末端电磁回收的弹道靶装置及其样靶。

背景技术

弹道靶是专门用于弹药、飞行器或其模型进行自由飞行试验，开展气动外形、气动力、弹道性能相关研究的封闭式射击靶道，通过测量样靶出炮口后的运动变化得到性能参数规律，早期多用于常规兵器研究，随变压靶道的发展很快应用于航空航天领域。

现有弹道靶装置多采用火药或多级轻气炮发射方式，单次试验后需要拆解靶标装填段进行新的靶标安装，并等待火炮装药或者轻气炮加压充能，难以满足多尺寸靶标发射的高频次试验需求。对靶标发射后需完成回收评估的气动热、结构和材料试验，目前尚无成熟的靶标回收手段，对同一靶标实行再次或多次重复试验面临困难。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种末端电磁回收的弹道靶装置及其样靶，其目的在于实现靶标的回收，以便于开展对经测试后的靶标的分析，满足高超声速飞行器可回收的研究试验需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种末端电磁回收的弹道靶装置，包括：靶标测量段以及用于组成靶标减速回收段的靶标减速回收舱、高能脉冲电源和多个减速电磁线圈组；

其中，所述靶标减速回收舱连接所述靶标测量段的出口端；所述多个减速电磁线圈组间隔地分别缠绕在所述靶标减速回收舱的外壁，所述高能脉冲电源连接所述多个减速电磁线圈组，用于向所述多个减速电磁线圈组通入电流，使得所述多个减速电磁线圈产生磁场，当待测靶标内含有靶标电枢时，在待测靶标从所述靶标测量段进入所述靶标减速回收舱后，所述靶标电枢受磁场作用产生感应电流，从而待测靶标受电磁阻尼作用减速，最终在末端被捕获回收。

进一步，还包括：设置在所述靶标测量段的入口端的储靶室，所述储靶室可一次性预装载多个待测靶标，靶标测量开始后由所述储靶室内的传送结构依次输送待测靶标使得待测靶标以一定初速度进入所述靶标测量段。

进一步，还包括用于组成电磁轨道加速段的电磁轨道加速舱和多个加速电磁线圈组；

其中，所述电磁轨道加速舱的入口端连接所述储靶室、出口端连接所述靶标测量段的入口端；所述多个加速电磁线圈组间隔地分别缠绕在所述电磁轨道加速舱的外壁；所述高能脉冲电源连接所述多个加速电磁线圈组以及所述电磁轨道加速舱的内导轨，用于向所述多个加速电磁线圈组通入电流，使得所述多个加速电磁线圈组产生磁场，同时向所述电磁轨道加速舱的内导轨通电，当每个所述待测靶标通过靶标基座承托时，在承托有所述待测靶标的所述靶标基座以一定初速度进入所述电磁轨道加速舱后，所述靶标基座与所述电磁轨道加速舱的内导轨接触而通电，通电的靶标基座依次受多个加速电磁线圈组所产生的电磁力作用，依次推动待测靶标在所述内导轨上逐级加速，在进入靶标测量段时所述靶标基座因机械阻力与待测靶标脱离，最终将待测靶标送入所述靶标测量段。

进一步，所述靶标基座为可分离式靶标基座，包括四个靶标子基座，所述四个靶标子基座对称排布在待测靶标的周围，以将待测靶标包覆。

进一步，还包括：依次连接的设置在所述电磁轨道加速舱和所述靶标测量段之间的导轨炮管和膨胀段；

其中，所述导轨炮管用于限定承托有待测靶标的靶标基座从电磁轨道加速舱发射后的运动方法；所述膨胀段用于平衡承托有待测靶标的靶标基座出导轨炮管后的压力突变以及触发靶标基座与待测靶标脱离。

本发明还提供一种样靶，用于如上所述的一种末端电磁回收的弹道靶装置以执行靶标测量，包括待测靶标；其中，待测靶标内设有靶标电枢，该靶标电枢在受磁场作用时会产生感应电流。

进一步，用于如上所述的一种末端电磁回收的弹道靶装置以执行靶标测量，还包括靶标基座；其中，所述靶标基座以包覆的方式承托所述待测靶标，其具有导电特性。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明在测量段的出口设置了靶标减速回收段，可以实现靶标的末端减速回收，靶标减速回收段通过高能脉冲电源和减速电磁线圈组利用电磁感应原理产生减速磁场。靶标进入靶标减速回收段后，靶标电枢产生感应电流后在磁场中受电磁阻尼作用开始减速，最终在末端被捕获回收，从而可以开展对靶标经测试后的研究分析。

(2)本发明装置重复试验准备时间短且可连续多次试验，高能脉冲电源充放电时间所需时间短，不需要人工二次装填发射药或对高压发射气源进行充气，可以利用储靶室一次装填多个待试靶标依次进行电磁发射，对多个待试靶标进行相同环境条件试验。

(3)本发明还设置了电磁轨道加速段，可以满足较大尺寸靶标发射及靶标飞行速度可控的高频次试验需求。电磁发射不受传统炮管尺寸限制，且可以通过高频脉冲电源控制器控制产生电磁作用力的大小改变靶标发射动能，满足不同靶标实验飞行速度需求。高能脉冲电源的充放电时间短，可以在储靶室内存储多个待测试靶标实现连续发射的高效批量试验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种末端电磁回收的弹道靶装置示意图；

图2为本发明实施例提供的一种储靶室剖面示意图；

图3为本发明实施例提供的一种样靶结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种正交摄影测量单元示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1为储靶室；2、15均为高频脉冲电源控制器；3为电磁轨道加速舱；4为加速电磁线圈组；5为导轨炮管；6为高能脉冲电源；7为膨胀段；8为真空泵；9为真空舱；10为快速阀；11为正交摄影测量单元；12为靶舱；13为靶标减速回收舱；14为减速电磁线圈组；16为靶标；18为可分离式靶标基座；17为靶标电枢；101为靶标预装位；102为传输转轮；103为靶标输送导轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

一种末端电磁回收的弹道靶装置，如图1所示，包括：靶标测量段以及用于构建靶标减速回收段的靶标减速回收舱13、高能脉冲电源6、高频脉冲电源控制器2和多个减速电磁线圈组14；

其中，靶标减速回收舱连接靶标测量段的出口端；多个减速电磁线圈组间隔地分别缠绕在靶标减速回收舱的外壁，高能脉冲电源通过高频脉冲电源控制器连接多个减速电磁线圈组，用于向多个减速电磁线圈组通入电流，使得多个减速电磁线圈产生磁场，当待测靶标内含有靶标电枢时，在待测靶标从靶标测量段进入靶标减速回收舱后，靶标电枢受磁场作用产生感应电流，从而待测靶标受电磁阻尼作用减速，最终在末端被捕获回收。

该装置可以实现靶标的末端减速回收，便于开展重复试验及对靶标实验后的测试分析，利用运动的靶标电枢在减速磁场中产生感应电流，以及通电的靶标电枢在磁场中的电磁阻尼效应实现对靶标的减速回收，能够满足高马赫数飞行器试验装置自由飞行试验需求。

可作为优选的实施方式，装置还包括：设置在靶标测量段的入口端的储靶室1，储靶室可一次性预装载多个待测靶标，靶标测量开始后由储靶室内的传送结构依次输送待测靶标使得待测靶标以一定初速度进入靶标测量段。

上述储靶室是指待测靶标的预装载及传输靶标的舱室，试验准备阶段可一次性预装载多个待测靶标及靶标基座至储靶室中，试验开始后由储靶室内的传送结构依次输送靶标进入装置的后部，并为靶标及靶标基座提供一定的初速度。

该装置重复试验准备时间短且可连续多次试验，高能脉冲电源充放电时间所需时间短，不需要人工二次装填发射药或对高压发射气源进行充气，可以利用储靶室一次装填多个待试靶标依次进行电磁发射，对多个待试靶标进行相同环境条件试验。

例如，如图2所示，储靶室1是指待测靶标16的预装载及传输靶标16进入储靶室的后部，试验准备阶段可一次性预装载多个待测靶标16及靶标基座18至储靶室1中传输转轮102上的靶标预装位101上，试验开始后由储靶室1内的传输转轮102结构为靶标16及靶标基座18提供一定的初速度，依次释放靶标16进入靶标输送导轨103上，依靠惯性进入装置后部。

可作为优选地实施方式，装置还包括用于组成电磁轨道加速段的电磁轨道加速舱3和多个加速电磁线圈组4；

其中，电磁轨道加速舱的入口端连接储靶室、出口端连接靶标测量段的入口端；多个加速电磁线圈组间隔地分别缠绕在电磁轨道加速舱的外壁；高能脉冲电源连接多个加速电磁线圈组以及电磁轨道加速舱的内导轨，用于向多个加速电磁线圈组通入电流，使得多个加速电磁线圈组产生磁场，同时向电磁轨道加速舱的内导轨通电，当每个待测靶标通过靶标基座承托时，在承托有待测靶标的所述靶标基座以一定初速度进入电磁轨道加速舱后，靶标基座与电磁轨道加速舱的内导轨接触而通电，通电的靶标基座依次受多个加速电磁线圈组所产生的电磁力作用，依次推动待测靶标在所述内导轨上逐级加速，在进入靶标测量段时靶标基座因机械阻力与待测靶标脱离，最终将待测靶标送入靶标测量段。

上述电磁轨道加速段是指利用高能脉冲电源放电后电磁线圈组在电磁轨道加速段内的导轨方向上产生强磁场，同时靶标基座与导轨接触后通电产生强电流，靶标基座导通后在磁场中受电磁力的作用，进而推动靶标在该段快速加速。也就是，该优选的实施例中，待测靶标自储靶室输出后利用电磁轨道加速段进行加速发射，并在靶标减速回收段实现减速回收。

可作为优选的实施方式，靶标基座为可分离式靶标基座，包括四个靶标子基座，四个靶标子基座对称排布在待测靶标的周围，以将待测靶标包覆，如图3所示。

电磁发射的靶标尺寸参数范围广，不受传统炮管身管尺寸以及轻气炮或火药发射能量限制，可以根据靶标尺寸参数设定高频脉冲电源输出参数，进而满足不同尺寸参数靶标的发射需求。

可作为优选的实施方式，装置还包括：依次连接的设置在电磁轨道加速舱和靶标测量段之间的导轨炮管5和膨胀段7；其中，导轨炮管用于限定承托有待测靶标的靶标基座从电磁轨道加速舱发射后的运动方法；膨胀段用于平衡承托有待测靶标的靶标基座出导轨炮管后的压力突变以及触发靶标基座与待测靶标脱离。真空舱9中待测靶标和靶标基座分离。

进一步需要说明的是，图1所示的装置中，靶舱12是指待测靶标在模拟出所需试验环境内主要飞行过程和飞行状态测量的舱室，靶舱利用两侧的真空舱及真空泵装置维持所需的试验压力，也可以根据试验需要填充不同的气体。靶舱上、下及两侧设置有若干观测窗口，正交摄影测量单元利用靶舱上的观测窗对靶标进行摄影测量。另外，图1所示的装置中正交摄影测量单元11，其具体结构如图4所示，是指利用靶舱轴向间隔位置上、下及两侧四个观察窗，使用集成了高速阴影成像、雷达、辐射测量手段的观测装置，对靶标进行多角度的同步成像测量，进而分析靶标飞行过程中的气体动力学、弹道学等特性。

试验启动前预先将待测靶标装入储靶室，高频脉冲电源控制器控制高能脉冲电源充电，快速阀为关闭状态，使用真空泵将真空舱和靶舱的压力调整到待测环境压力状态。

试验启动后，高频脉冲电源控制器2控制高能脉冲电源放电6后在电磁线圈组上产生强磁场，待测靶标16从储靶室1以一定初速度输出，靶标基座18与电磁轨道加速舱3内导轨接触后电流导通，通电的靶标基座18在电磁轨道加速舱3受多个加速电磁线圈组4产生的强电磁力作用开始依次推动靶标16逐级加速。快速阀10开启，待测靶标16自导轨炮管5射出后依次经过膨胀段7和真空舱9，进入靶舱12后正交摄影测量单元11开始对靶标16飞行参数进行摄影和测量。最终进入靶标减速回收舱13，靶标16在靶标减速回收段13通过用于减速的高频脉冲电源控制器15和减速线圈组14利用电磁阻尼原理产生减速磁场，靶标电枢17产生感应电流后受电磁阻尼作用开始减速，最终在末端被捕获回收。

实施例二

一种样靶，用于如上实施例一所述的一种末端电磁回收的弹道靶装置以执行靶标测量，包括待测靶标；其中，待测靶标内设有靶标电枢，该靶标电枢在受磁场作用时会产生感应电流。

可作为进一步的实施例方式，用于如上实施例一所述的一种末端电磁回收的弹道靶装置以执行靶标测量，还包括靶标基座；其中，所述靶标基座以包覆的方式承托所述待测靶标，其具有导电特性。

结构如图3所示，主要由带靶标电枢17的靶标16和承托靶标16的可分离式靶标基座18组成，靶标基座18用于与电磁轨道加速舱3中内导轨接触后通电产生强电流，多个靶标子基座在自导轨炮管5发射出后分离并与靶标16脱离；靶标电枢17在靶标减速回收舱13中产生感应电流后受电磁阻尼作用控制靶标16减速。

相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。

本发明具备靶标尺寸参数范围广、装置重复试验准备时间短且可批次连续试验，以及靶标末端可回收进行评估和再试验的优点，可以满足高超声速飞行器高频次，低成本、可回收的研究试验需求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。