引信有线装定系统参数变化对装定性能影响的基础研究

作     者：魏亚伟 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李豪杰

授予年度：2021年

学科分类：082601[工学-武器系统与运用工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：有线装定 能量和信息同步传输 装定快速性 储能电容 装定可靠性 波形畸变率 

摘      要：引信有线装定方式因其功耗低、稳定性高等优点,成为国内外装定的主要手段之一。目前有线装定系统中电缆长度变化、电路参数变化、编码模式变化是影响装定快速性及装定可靠性的主要因素。在能量和信息同步传输的装定过程中,通过对装定系统具体参数和编码模式进行优化设计,可提升能量传输的快速性及信息传输的可靠性,为战场上先发制敌,精确打击提供基础理论和重要支撑,具有重大的意义。依据有线装定原理,分别分析了电缆参数、电路器件参数、信号编码方式等装定性能影响因素,给出了提高有线装定系统性能的几种途径:改善信号传输通道、优化电路参数、设计最优信号传输编码模式和优化软件程序。首先,研究了有线回路参数变化对装定快速性的影响。建立了基于装定器模块、有线装定回路、引信电路模块的等效电路模型;根据已知的平行板电容器和双圆杆型电容器计算模型,推导了电缆与金属板之间以及不平行电缆线之间分布电容的表达式,为研究电缆参数变化对装定性能影响奠定了基础;分析了引信模块内储能电容值选择的限制条件,提出了优化储能电容值的方案,建立了储能电容放电的电路模型,获得了满足装定可靠下的最优储能电容值;根据装定流程,对影响装定快速性的整体进行研究,提出了不同装定策略对装定快速性的影响,推导了信息装定过程中,电容充电及信号传输所消耗时间的关系表达式。其次,研究了有线回路参数变化对装定可靠性的影响。构建了有线装定信息传输模型,分析了分布电容与储能电容在信息装定时的电压变化关系,研究了装定电缆线上的分布电容对信号传输的影响,定义了适用于该装定系统的波形畸变率,确定了分布电容与波形畸变率之间成线性关系;仿真分析了不同信号编码模式下以及不同充放电回路最差编码模式下对引信内部储能电容的影响;分析了温度变化对电路中电容容值的影响,给出了温度变化与波形畸变率的数学模型;针对装定电缆线存在的分布电容以及环境温度变化对波形畸变的影响,提出了对理论编码模式进行补偿的最优编码模式确定方法。最后,以现有的有线装定系统为例,进行实验的设计和验证。验证了优化后的储能电容满足装定可靠性,优化后的储能电容在装定成功并达到10V电压时,相比未优化前节省了充电时间24.13ms,占优化前装定完成所需时间的50%;在最优装定策略的实验中,采用信息与能量同流方式,在储能电容电压达到6V时进行装定时,相对于原来10V进行装定节省了31.38ms,提高了装定快速性;优化了电缆线电容计算的模型,得到了分布电容与波形畸变率的关系式K(28)1 00?(8.751C(10)15.61)%。验证了最优编码模式下可以有效提高装定系统的可靠性;得到了温度与波形畸变率的关系式;证明了所得关系式的真实可靠性,为工程实践提供理论支撑,具有重要意义。