轻武器典型杀伤效应测试与分析研究

发布时间：2020-09-15 18:22

　　近年来,轻武器终点效应的研究成为各国国防工作者关注的热点,展开相关领域的技术研究具有重要的轻武器军事意义。论文正是针对轻武器典型杀伤效应特性进行了相关研究,从实验材料的选取、测试系统的搭建、空腔图像的处理方法等多个方面进行了详细设计、计算和分析,实验研究了典型杀伤元冲击、侵彻有/无防护条件下明胶靶标时压力波的发展规律、典型杀伤元侵彻明胶靶标时瞬时空腔的演化规律和手枪弹冲击防护条件下生物靶标时压力和加速度的变化规律,为轻武器杀伤机理的研究奠定了一定的技术基础。本文的主要工作和研究成果如下:根据典型杀伤效应物理参量:靶前、靶后速度,明胶内压力和瞬时空腔体积搭建了综合测试系统,详细介绍了系统的组成和各设备技术指标;针对明胶内压力波的测试方法进行了研究,对传感器的埋设和处理方法进行了对比分析;针对杀伤效应特征量拍摄测量方法进行了研究,对数字高速摄影和脉冲X光机的布置方法,以及脉冲X光机正交拍摄方法进行了研究;针对压力波幅值和传播速度的测量进行了不确定度评定。在详细分析高速摄影拍摄的杀伤元侵彻明胶靶标图像特征的基础上,对空腔图像的处理方法进行了研究。对比分析灰度线性变换、分段线性灰度变换、灰度非线性变换和基于指数的非线性分段灰度变换几种典型灰度变换算法,确定具有最佳增强效果的变换算法;对比分析常用滤波算法、空域和时域滤波算法,选择能够保护图像轮廓线细节的方法;对比分析基本全局灰度阈值分割、直方图阈值的双峰法、最大熵阈值分割法和Otsu阈值分割法,得出能够获取清晰、连续的空腔轮廓线的方法;对比分析常用边缘检测算法和基于简化M-S模型的水平集边缘检测算法,得出能够准确提取空腔轮廓线的算法;基于以上最佳图像处理方法处理后的图像,对明胶靶标的毁伤参数:杀伤元侵彻速度、翻转角度和空腔体积进行了求解。对三种典型杀伤元φ4.8mm钢球、9mm手枪弹和5.56mm步枪弹侵彻明胶靶标时压力波的特性进行了实验研究,分析了压力波峰值的形成原因和压力波的传播速度,通过对比分析多种杀伤元侵彻明胶靶标时压力波的特性,找出了压力波差异的原因;对5.56mm和7.62mm步枪弹冲击防护条件下明胶靶标时压力波的特性进行了实验研究;在对试验数据进行处理和分析的基础上得出了有/无防护条件下明胶内压力波传播的经验模型。对三种典型杀伤元φ4.8mm钢球、9mm手枪弹和5.56mm步枪弹侵彻明胶靶标时瞬时空腔的变化规律进行了实验研究,分析了瞬时空腔的基本特性和形成原因;找出了不同杀伤元所形成瞬时空腔差异的原因;在对试验数据进行处理和分析的基础上得出了具有普适性的瞬时空腔直径变化的经验模型。通过在生物靶标体内布置压力和加速度传感器建立了防护条件下生物靶标多物理量测量系统,分别对有防护生物靶标的头部和胸部易损部位进行了手枪弹射击试验,测量生物靶标中的压力和加速度,力求揭示压力和加速度的特征及变化规律。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.41;TJ206
【部分图文】：

肥皂,步枪,空腔,侵彻

能够在射击水的过程中表现出来；肥皂靶标是粘塑性材料，其密度与人体肌逡逑肉组织比较接近，弹头或破片通过后能在肥皂中留下一个定形的永久空腔，拍摄的Ｘ光逡逑片如图１．１所示，这个空腔的形状与弹后瞬时空腔相似。肥皂靶标易保存且侵彻空腔是逡逑塑性变形，变形到最大尺寸后不会回弹，能够方便地测景最大空腔的尺寸。但是肌肉等逡逑生物组织具有超弹性，与肥皂的性质差别较大，且肥皂不透明，无法观察弹体翻滚的现逡逑象；明胶具有丰富的弹性，其密度与肌肉相近，物理响应也与生物体的肌肉响应相似，逡逑相比肥皂靶标更容易进行侵彻实验时的瞬时高速拍摄和测量，拍摄的高速摄影图像如图逡逑１．２所示。逡逑Ｉ逦悐逦ｆｌ逡逑Ｉ逦ｍ逦Ｉ逦ＭＫ逡逑图１．１步枪弹侵彻肥皂形成永久空腔Ｘ光片图１．２步枪弹侵彻明胶形成最大空腔图像逡逑试验证明，水、肥皂、明胶等非生物材料的某些物理性能具有与所研究的肌休组织逡逑相类似的特点，并能直观地反映弹头（破片）侵彻的物理现象。明胶T经过褪色处理为逡逑透明或者半透明，进行侵彻试验T的瞬T空腔易ｒ？Sh速摄影进行拍摄和测ｗ：而１１在反逡逑成弹头与组织的能量传递方面能够宵接观察到投射物产生的空腔脉动、边界效应等与肌逡逑肉组织相似的物理现象；它是用以研究瞬时空腔和永久空腔形成机理、投射物能量传递逡逑与阻力及致伤效果等定量关系的理想组织模拟物［７］

轻武器,论文结构,物理参量,元设计

法及试验平台支撑。希望本文的研究能为更深层次的认识和研宄典型杀伤元侵彻明胶靶逡逑标的作用机理，预测轻武器终点效应和杀伤威力，指导轻武器杀伤元设计提供科学依据。逡逑全文结构如

现场布置,试验材料,明胶

博士论文逡逑飞过前测速靶的２靶T产生电压信号同时触发高速摄影和ＰＸＩ数据采集仪，保证两个系逡逑统在同一时刻开始采集，试验现场布置如图２．２所示。逦逡逑＿逡逑图２．２实验现场布置图逡逑２．１．２试验材料逡逑常用的弹道明胶有两种类型如表２．２所示，２００４年Ｊｕｓｓｉｌａ在总结前人工作的基础上，逡逑提出了一套完整的１０％浓度配比明胶的制备方法和一致性检测标准，２０１０年Ｃｒｏｎｉｎ和逡逑Ｆａｌａｚｏｎ研究了邋１０％明胶的材料特性，现４°Ｃ，１０％明胶已被各国的研究者广泛使用，所逡逑以本实验同样采用该种明胶作为模拟革Ｅ标，尺寸定为３００ｍｍｘ３００ｍｍｘ３００ｍｍ，放置时逡逑靶标的中心线与弹道方向重合，典型杀伤元具体参数如表２．３所示。逡逑逦表２．２明胶分类表逦逡逑￣明胶种类逦ｕｒｎ逦浓度配比逦侵彻深度（同肌肉比较）逡逑Ｉ类逦４°Ｃ逦１０％逦接近逡逑ＩＩ类逦ＨＴＣ逦２０％逦小于逡逑逦表２．３

【相似文献】