微型脉冲喷气发动机与其控制电路设计及试验
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摘要
精确打击已经是现代战争的主要特点,使常规弹药具有精确打击能力是现代弹药发展的趋势,而弹道修正是使常规弹药具有精确化打击能力的有效手段,弹药弹道修正执行机构是弹药修正化改造的关键技术之一。本文针对弹道修正的特点,以单兵火箭弹道修正为应用背景,提出了一种新型弹道修正执行机构——微型脉冲喷气发动机。根据微型脉冲喷气发动机和半主动激光导引头的工作特点设计了具有一定的弹道解算、弹道控制能力的微型脉冲喷气发动的控制电路。
本文的具体工作是从理论上阐述了微型脉冲喷气发动机的工作原理,根据工作原理对微型脉冲喷气发动机原理样机进行了具体设计,并对发动机原理样机在不同的工作压力下进行了推力测试,其中发动机以0.65MPa的压缩空气工作时能达到1.425N的推力。同时根据单兵火箭弹道修正、微型脉冲喷气发动机的控制以及半主动导引头信号等的特征,设计了基于AVR单片机的控制电路,该控制电路具有控制6个发动机的能力,同时具有对导引头目标信号处理、弹道控制、实现发动机控制策略等的能力,以及即时串口输出控制电路工作参数。通过对控制电路的测试,控制电路较好的实现了控制微型脉冲喷气发动机的功能,具有运用在单兵火箭弹道修正的可行性。
Accurate strike has been a main character of modern warfare. Endue conventional ammunition with accurately strike ability is the trend of ammunition development, and trajectory correction is an effective means. In this dissertation, we focus the work on the execute mechanism of the trajectory correction rocket grenade, which is one of the key technology. A new type of trajectory correction execute mechanism - micro impulse jet engine - was put forward that is used in the infantry rocket grenade. A control circuit was designed for calculating and controlling the trajectory of the rocket grenade according to the working characteristics of the micro impulse jet engine and semi-active laser guider.
The working principle of the correcting micro impulse jet engine was expatiated, and a prototype was worked out. The result of thrust test showed that the thrust value reached 1.425N while the compressed air pressure of engine was 0.65MPa. AVR single chip processor was applied in the control circuits which integrates the functions of target signal processing from the guider, 6 jet engines controlling, trajectory calculating and parameter outputting by serial port. Test showed that it could carry out the correcting control function according to the trajectory information from the guider head, and the trajectory correction execute mechanism is feasible for infantry rocket grenade.
本文的具体工作是从理论上阐述了微型脉冲喷气发动机的工作原理,根据工作原理对微型脉冲喷气发动机原理样机进行了具体设计,并对发动机原理样机在不同的工作压力下进行了推力测试,其中发动机以0.65MPa的压缩空气工作时能达到1.425N的推力。同时根据单兵火箭弹道修正、微型脉冲喷气发动机的控制以及半主动导引头信号等的特征,设计了基于AVR单片机的控制电路,该控制电路具有控制6个发动机的能力,同时具有对导引头目标信号处理、弹道控制、实现发动机控制策略等的能力,以及即时串口输出控制电路工作参数。通过对控制电路的测试,控制电路较好的实现了控制微型脉冲喷气发动机的功能,具有运用在单兵火箭弹道修正的可行性。
Accurate strike has been a main character of modern warfare. Endue conventional ammunition with accurately strike ability is the trend of ammunition development, and trajectory correction is an effective means. In this dissertation, we focus the work on the execute mechanism of the trajectory correction rocket grenade, which is one of the key technology. A new type of trajectory correction execute mechanism - micro impulse jet engine - was put forward that is used in the infantry rocket grenade. A control circuit was designed for calculating and controlling the trajectory of the rocket grenade according to the working characteristics of the micro impulse jet engine and semi-active laser guider.
The working principle of the correcting micro impulse jet engine was expatiated, and a prototype was worked out. The result of thrust test showed that the thrust value reached 1.425N while the compressed air pressure of engine was 0.65MPa. AVR single chip processor was applied in the control circuits which integrates the functions of target signal processing from the guider, 6 jet engines controlling, trajectory calculating and parameter outputting by serial port. Test showed that it could carry out the correcting control function according to the trajectory information from the guider head, and the trajectory correction execute mechanism is feasible for infantry rocket grenade.
引文
1.王强.21世纪末制导弹药的发展预测.制导与引信,2004,25(1):5-10
2.朱传伟,杨兴宝,穆松.对精确制导武器的分析.飞航导弹,2005(12):33-36
3.谭凤岗.弹道修正弹的概念研究.弹箭技术,1998(4):1-10
4.赵金强,龙飞,孙航.弹道修正弹综述.制导与引信,2005,26(4):16-19
5.R.S.Widmayer.Terminal Trajectory Correction Capability for Standard Spinning Projectiles.Proceedings of the and International Symposium on Ballistics,1976
6.Michael S.L.Hollis.Preliminary Design of a Range Correction Module for an Artillery Shell.AD A305195,March 1996
7.张剑,李世义,何光林等.二维弹道修正引信用全球定位系统接收天线模式研究.探测与控制学报,2005,27(2):26-29
8.胡荣林,李兴国.双用途舰载毫米波遥控指令弹道修正弹研究.弹箭与制导学报,2007,27(1):141-146
9.李会杰,李世义,张剑.微型惯性测量组合在二维鸭舵弹道修正引信中应用研究.探测与控制学报,2005,27(1):23-26
1 0.舒金龙,陈良瑜,朱振福.末制导炮弹的研制现状及发展趋势.系统工程与电子技术,2003.25(4):443-446
11.K.Andersson,N.Bartelson.Common Geometry Smat Projectiles,Early Studies and Tests of a Concept.8th Anniver sary of International Symposium on Ballistics,October 23-25,1984
12.Ernie Ohlmeyer,Tom Pepitone.Terminal Accuracy Using Wide Area Differential GPS and Projected MEMS IMU Technology.USA:37th Annual Gun& Ammunition Symposium,April 15-18,2002:358-375
13.丁志国,魏本杰,杨志强.GPS制导技术浅析及对抗策略.全球定位系统,2006(3):46-48
14.李辉,王子滨.国外GPS/INS复合制导技术的发展.现代防御技术,2004,32(2):42-46
15.常悦,王向彬,高敏.GPS一维弹道修正引信修正算法研究.军械工程学院学报,2005,17(4):16-18
16.吴炎炬,范宁军.二维弹道修正引信总体方案和关键技术分析.战术导弹技术,2006(6):67-70
17.华菊仙.人小鬼大--弹道修正引信让笨弹变聪明.现代兵器,2006(8):(13-15)
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19.刘萍,马宝华,范宁军.引信系统的弹道修正功能.现代引信,1996(2):12-15
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27.曲秀杰,李杰等.一维弹道修正模块设计与仿真.探测与控制学报,2002,24(2):21-24
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30.林涛,武葱茏,孙守黑.微型高压电磁阀的设计及应用.航天控制,2004,22(5):93-96
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32.戴佳,黄敏超,余勇等.电磁阀动态响应特性仿真研究.火箭推进,2007,33(1):40-48
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47.Olher W G.An Overview of Automotive Control Actuators.SAE paper 840036
48.SeiIly A H.Helenoid Actuators-Further Developments in Extremely Fast Acting Solenoids.SAE paper 790119
49.连长震,李建秋等.电控燃油喷射用高速电磁阀驱动方式研究.汽车工程,2002,24(4):310-313
50.苏岭,柳泉冰,汪映等.脉宽调制保持电磁阀驱动参数的研究.西安交通大学学报,2005,39(7):689-692
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52.汪志刚,杨建国.柴油机中压共轨系统电磁阀驱动电路的仿真研究.武汉理工大学学报,2006,30(2):202-204
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