硬目标侵彻引信关键技术

弹丸在侵彻目标时，其过载一般可达到（30000～60000）g，考虑到结构响应，过载甚至达到100000g以上。如此大的过载，对引信的零部件、电子元器件和引线的设计、安装与连接都提出了很高的要求。

在常规弹药引信上，主要是采用电路整体灌封技术来实现抗高过载，其应用已经比较成熟。但对于硬目标侵彻引信，除了采用灌封技术外，还必须要依靠合理的结构设计和适当的缓冲措施来实现抗高过载，如法兰盘结构、密闭容器隔离、闭锁装置等。

解决抗高过载问题，还应注意敏感器件、电子元器件和耐过载火工品等自身的抗过载性能。其中，高g值加速度传感器的研制是硬目标侵彻引信的核心，美国ENDEVCO公司在20世纪90年代研制出了量程可达200000g的高过载压阻式加速度传感器，加拿大Alberta公司研制了能承受100000g的悬臂梁加速度传感器，目前的发展趋势是研制基于MEMS工艺的微加速度传感器，已经达到工程实用化的程度。

硬目标侵彻引信利用弹丸侵彻过程中的过载变化情况，实现对目标构造的探测与识别，因此，获取弹丸侵彻过程中真实、准确的过载数据成为关键。如果把弹丸视为刚体，则侵彻单层均匀介质时的理想过载曲线如图14-10所示。在弹体头锥部侵入目标过程中，随着截面积逐渐加大，阻力不断增大，侵彻过载也随之增加；弹体头部完全进入目标乃至在整个在介质内部运行阶段，阻力变化不大，侵彻过载也相对稳定；穿出目标瞬间，由于目标的黏滞阻力及弹性能量释放，会引起侵彻过载有一个突变，但此阶段时间较短，在算法分析中可以忽略。

图14-10　侵彻过载的理想变化曲线

实际上，弹丸在侵彻过程中不能看作刚体，目标介质也不均匀，受弹体姿态、结构响应等各种因素的影响，传感器实测的侵彻过载中叠加了大量的高频振荡信号，会对硬目标侵彻引信的工作产生严重干扰。图14-11所示为国外资料报道的弹丸侵彻5层介质的实测加速度信号，显然，直接用这种信号进行计层/计空穴识别是无法实现的。

图14-11　实测侵彻过载信号

由于弹丸对目标侵彻的时间历程极短，因此，对于加速度传感器输出的信号，必须进行实时快速的数据处理，以滤除干扰成分，才能真实地反映出侵彻过载的变化情况，从而为硬目标侵彻引信的炸点控制提供准确信号。数字处理系统由于存在数据采集和运算的延迟问题，往往达不到实时性的要求；而将自相关和低通滤波理论相结合，可以方便地用硬件电路实现，是一种有效的侵彻信号处理方法，原理如图14-12所示。

图14-12　侵彻信号处理的原理框图

弹丸侵彻两层混凝土靶板的实测加速度信号及处理结果如图14-13所示，可见，该处理方法能够满足硬目标侵彻引信的使用要求。

图14-13　侵彻过载信号的处理结果

硬目标侵彻引信的设计涵盖了传感器、冲击动力学、电子技术、信号处理、材料科学等多个技术领域，并且侵彻环境复杂、测试数据不易获取，因此，在硬目标侵彻引信的研究中，试验技术是一项重要并且难度大的技术。

硬目标侵彻引信所对付的目标特性迥异，射击条件也各不相同，使得侵彻的外部环境千差万别。由于成本的问题，在研制过程中，通常不可能全部采用实际发射来检验或考核引信的性能。缩比的方法可以模拟弹体受冲击过载的情况，考核引信零部件的强度。但由于弹长问题，采用缩比的方法很难真实反映实际情况，尤其是弹体振动的影响很难真实模拟。

在侵彻弹药的研究中，可以利用数值模拟建立弹药侵彻目标（混凝土、钢甲等）的模型，计算结果可以反映弹体结构响应，以及认识弹药侵彻过程中的基本物理量现象和侵彻机制。通过建立不同的仿真模型，可以对弹丸以不同速度、不同入射角等条件侵彻目标过程中弹丸的动力学特性进行仿真分析，包括侵彻深度、侵彻时间、侵彻过程中弹丸的加速度大小和变化规律、侵彻行程的变化规律、跳弹情况等，同时利用适量的试验数据加以验证。

在硬目标侵彻引信的研制过程中，可以将半实物仿真系统作为试验手段。利用数值模拟或有限实测得到的侵彻过载数据，通过计算机处理后驱动高速数据信号模拟器，产生与加速度传感器特性一致的侵彻模拟信号，将来作为引信的输入信号，可实现对引信设计和逻辑功能的检验。在半实物仿真的基础上，通过必要的靶场射击试验，对引信在实际环境下的作用性能和可靠性等开展进一步的验证。靶场试验中还可以采用存储测试、遥测等手段获取试验数据。