實驗彈道學，研究如何採用現代先進測試技術手段和測試儀器進行全彈道試驗，測試有關彈道參數，為提高武器性能進行全彈道設計，在理論上和實踐上提供可靠證據的一門學科。
基本介紹
- 中文名：實驗彈道學
- 發布者：中國軍事百科全書編審室
測量彈箭或其他發射體在全彈道上發生的各種瞬態物理現象，分析研究其變化規律的學科。彈道學的分支學科。彈箭由發射到毀傷目標的全彈道過程中發生的各種物理現象極其複雜。火藥的點火與燃燒，燃氣的流動與排出，彈箭的加速、位移、旋轉與擺動及彈箭對目標的撞擊與爆炸，各種現象的變化互相關聯。不僅與炮、彈、火（炸）藥裝藥的結構、目標的構造及周圍大氣的狀態密切相關；而且這些物理現象的發生及變化過程極短，變化區間極大，表征這些變化規律的基本參量，如壓力、溫度、速度、加速度、位移、旋轉、擺動、形態變化、能量等，都具有很高的值，即具有高溫、高壓、高速、高能，以及瞬時性和隨機性的特徵。按彈道學類別可分為內彈道實驗、中間彈道實驗、外彈道實驗和終點彈道實驗；按實驗性質可分為研究性實驗、定型及驗收性實驗。彈道研究性實驗主要在專門的實驗室或特設的場地內進行，如在彈道靶道內進行的彈箭自由飛行試驗、在火箭橇上進行的戰鬥部撞擊或航彈發射等模擬試驗、在專用的彈道炮上測量膛內壓力分布及燃氣流速和溫度變化的試驗等。彈道定型及驗收性實驗主要在武器試驗場進行，是武器彈藥試驗的重要組成部分。試驗項目包括火炮膛壓與初速測定、膛口噪聲測定、跳角與立靶密集度測定、最大射程與地面密集度測定、偏流試驗、最大射高與對空密集度試驗、直射距離測定、彈道一致性試驗、破片性能試驗、爆破威力試驗、穿甲和破甲性能試驗和特種彈效能試驗等。由於彈道參量的隨機性，在彈道實驗的設計與數據的處理和分析中，廣泛採用了機率統計、最小二乘法以及各種數學擬合方法等。主要包括壓力與推力測量、速度測量、運動姿態與坐標測量等。測量發射裝藥在密閉容器或炮膛內燃燒時的燃氣壓力及其變化規律，是火炮內彈道實驗的基本內容之一。用於確定火藥的內彈道特性（火藥力、余容、壓力衝量、燃燒速度定律等），驗證內彈道計算的符合程度，為火炮、彈藥及引信的設計提供重要參數。膛內最大壓力（通常可達300兆帕以上）是評定內彈道性能的重要標誌之一。測量最大壓力及壓力-時間（p-t）曲線最常用的方法是利用塑性變形原理的銅柱（或銅球）測壓法，或利用彈性變形原理的壓電（或應變）感測器測壓法。銅柱測定器、壓力壓電感測器、彈道實驗炮、銅柱測壓彈和帶存儲器的新型壓電測壓彈，都是常用的測壓裝置。火箭發動機的燃氣壓力較低，燃燒時間較長，通常在測量壓力-時間曲線的同時，還要測量推力-時間（T-t）曲線。壓力和推力都要進行標定，標定有靜態和動態兩種方法。隨著高初速、高膛壓、高裝填密度武器的發展，燃燒起始瞬間壓力波現象的檢測與研究日益受到重視，壓力沿身管的分布狀態及其變化規律的測量必不可少。因此，多參量同步測試系統及多通道數據採集與實時處理系統得到廣泛採用。速度的測量是彈道實驗的重要內容之一。如彈箭的運動速度（特別是火炮彈丸的炮口速度和火箭彈的離軌速度及主動段末端速度）、彈箭對目標的撞擊速度、破片的飛散速度、破甲彈金屬射流的運動速度、火藥的燃燒速度、燃氣在膛內和膛口的流動速度等，都需要測量。由於測量的對象不同（有固體、氣體），運動速度的差別很大，因而測量速度的方法與設備有多種。最常見的方法是利用各種物理原理的區截裝置（網靶、鋁箔靶、線圈靶、聲靶、天幕靶、光電靶等）和電子測時儀測量法，都卜勒雷達測速法及各種高速攝影法（狹縫照相、高速分幅照相、雷射脈衝照相及X光脈衝照相等）。這些方法，從原理上講都是平均速度法，即定距測時或定時測距，求出平均速度。電測法便於實時處理，雷達法能夠連續測量全彈道的速度，通常優先採用；但對於射流速度、穿甲或破甲速度，則主要依靠高速攝影方法。在測量彈箭運動速度的同時，還需要測量彈箭運動的姿態角及其質心的空間坐標隨時間的變化。它關係到對彈箭空氣動力特性、飛行穩定性、射擊密集度以及終點效應的研究。攻角紙靶、彈道照相機、電影經緯儀、彈道測量雷達、衛星定位系統、太陽方位感測器和全彈道遙測系統、電荷耦合器件（CCD）測量系統以及各種測量彈著點地面坐標、立靶坐標和空中脫靶量的測量裝置，是靶場彈道實驗中常用的儀器設備。彈道靶道，即火花閃光陰影照相室內靶道，是測量與研究彈箭自由飛行運動和氣動力特性的重要手段。通過靶道實驗，能精確測量彈箭或模型在自由飛行中的質心坐標和姿態角的變化過程，觀察與研究彈箭周圍流場的激波、紊流等氣動力現象，並可由此求得彈箭的全部氣動力係數。隨著發射動力學的研究得到廣泛重視，用來測量發射時彈丸在膛內的行程及姿態、膛口流場的結構與變化、彈丸在燃氣流場內的受力與運動，以及彈托分離過程對彈丸的干擾等的方法與技術，也迅速得到發展。例如，測量彈丸膛內運動的微波干涉儀和雷射光學槓桿、測量膛口各種瞬態物理現象的多火花陰影照相、干涉法顯示技術、脈衝X光序列照相等。彈道實驗技術是彈道理論發展的重要條件。彈道理論發展的要求是彈道實驗技術發展的動力，而自然科學技術的發展則是實驗技術發展的基礎，它們從一開始就是密切相關、互相促進和共同發展的。例如，銅柱測壓器和布朗日測速儀的產生，使內彈道學逐漸形成為獨立的學科體系；用壓電法測出p-t曲線後，才有可能研究彈丸在整個膛內的運動過程；多路壓力測量系統的出現，則促使兩相流理論得到發展。又如，對空氣阻力的測定與阻力定律的建立，導致各種外彈道解法的確立及套用；彈道靶道技術的發展與完善，使精確測量彈箭自由飛行運動並獲得全部空氣動力參數成為現實，形成與發展了以線性理論為基礎的動態穩定性理論，並促進了非線性理論的研究等。子母彈、末敏彈、末制導炮彈等各種新型彈藥的出現，以及電磁炮等新型發射技術的研究，對彈道理論和彈道實驗提出了更新的要求。要求彈道實驗能用儘量少的彈藥消耗，測量更多、更完整、更精確的彈道參數；而現代微電子技術、感測技術、雷射技術、紅外技術、微型測量與存儲技術、圖像及計算機後處理技術等的發展，則為不斷改善與更新彈道測量技術和實驗方法，奠定了良好的基礎。
