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美国为小口径弹药研制制导装置(组图)

http://jczs.sina.com.cn 2004年06月04日 07:41 舰船知识网络版

按照工程师们的设想,一种标准的“灵巧”导引头应能被安装到炮弹或是小型火箭弹上

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导引头构造图


一枚制导装置正准备接受超音速风洞测试


研究人员正在测试制导装置

  随着制导技术的发展,除了原有的各种类型的导弹外,越来越多的传统非制导武器也被装上了制导装置,出现了诸如“灵巧炸弹”、“灵巧炮弹”等一大批新型高精度武器。然而,稍微注意一下这些新出现的制导武器你便会发现,“灵巧”一词好像总与小口径速射火炮,尤其是狙击步枪没什么关系。这也不难理解,要大幅度减小现有制导装置的体积并不是一件简单的工作。不过,在不久的将来这一状况可能会发生根本性的改变--美国奥本大学适应性飞行实验室的研究人员们已在着手研制一种特殊的小型导引装置。

  这一研究项目的正式名称为“管射适应性弹药计划”。

  工程师们面临的是一项与众不同的任务--新的制导系统应能够修正从枪膛中飞出的、快速旋转着的子弹在飞行过程中产生的偏差。

  除了应具备精确的制导能力外,新型的控制系统在结构上还应非常紧凑、轻巧和简单,只有这样才能被安装到小口径炮弹上(最低要求),而更进一步的目标则是要能被安装的大口径的步枪子弹上。

  另外,制导装置还需承受住发射时所产生的巨大过载。

  传统的翼型或喷气结构在这种状况下都无法适用,必须找到一种新的偏差修正方法。

  奥本大学研究人员的思路是让新型炮弹的导引头向目标方向作一小角度偏转。在超音速飞行状态下,只需一个极微小的角度变化便能显著改变炮弹的飞行路线。

  导引头必须随着炮弹的旋转交替地偏向不同的方向,以便克服气流产生的影响,使炮弹始终延着目标的方向飞行。

  工程师们计划在导引头内部均匀地设置几根压电陶瓷杆,以驱动弹头改变飞行方向。当受到外来的压力时,这些压电陶瓷杆的长度会发生细微变化,这样便能够带动炮弹的导引装置不断的改变方向。

  想法虽好,但在材料的选择上却让研制人员遇到了一个难题。效率最高的压电陶瓷(含铅锆钛三种元素)尽管在各项参数上都符合要求,但却有一个致命的缺陷--易碎,根本无法承受炮弹发射时产生的巨大压力和摩擦力。好在通过反复的热处理试验,终于制成了一种符合要求的新型压电材料。

  压电陶瓷杆在使用前必须先经过高强度的压缩,并与一条纤细的铝带粘和在一起才能够达到符合要求的性能。

  目前,研究人员已制造出一批试验用的导引头,其中最小的可以被安装到20毫米口径的炮弹上。

  这批可以小角度偏转的弹头均由黄铜制成。不过设计师们希望在量产时能够将材料该为贫铀,增强其穿甲能力。弹药的外壳则由铝合金材料构成。

  试验情况表明,新型炮弹的导引头最多可在各个方向上实现0.12°的偏转,其频率可达198赫兹。经测试,只需0.028瓦的功率便可使压电陶瓷产生数十到上百伏特的电压。

  试验过程中研究人员将“灵巧”导引头安放到了一个可产生巨大横向压力的超音速风洞中。一切进展的很顺利,传动装置成功地经受住了风洞模拟出的强大过载。

  接下来的首要任务是在此基础上制造一种带有光学和电子传感器的小口径制导炮弹(激光导引)。

  不过目前还不清楚这一阶段的试验情况如何。要提醒注意的是,我们上面谈到的那些成果的取得时间是在1997年。

  当时工程师们曾经预言,要使这种新型小口径制导炮弹实现真正的量产可能还要花费15年的时间。

  据悉,这项计划的资助者是美国空军,其首要目标是为了给空军的机载20毫米机关炮研制一种全新的制导弹药。根据军方的要求,速射机关炮的小口径炮弹应能有效地追踪运动目标并在攻击过程中不断地修正自己的运动路线。

  有研究人员透露称,每枚新型制导炮弹的价格大约为150美元(目前同口径常规炮弹的售价为30美元)。

  但奥本大学适应性飞行实验室的研究人员们认为,只需数枚制导炮弹便可以完成现在要发射数百枚常规炮弹才能完成的任务,谁更合算是显而易见的。

  20毫米制导炮弹的研制成功也为下一步研制制导狙击枪弹的工作铺平了道路。

  导引装置的简单构造(除了前端可以下角度转动外,其他构件都是固定的)意味着其有可能被做的更小巧。

  对所有的弹药来说,使用这种小型制导系统都意味着更高的命中率和更远的直线飞行距离。

  安装了这种导引装置的子弹或者是炮弹在飞行过程中可以自动地平衡风的作用力,并在一定限度内减轻地球引力对飞行轨迹的影响。

  可惜,暂时还不知道适应性飞行实验室研制的炮弹是否已经成功击中了目标。

  注:压电陶瓷是一类晶体物质,它在受到机械压力时,哪怕是微小的声波振动,都会产生压缩或伸长等形状变化。随着形状的变化,这种晶体的两端还会产生不同的电荷。(黄龄)


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