口径空炸引信地磁计转数原理研究.pdf

!

探测与控制学报
第8U卷第V期jGk28U2lG2V
8SS6年68月[\]^_‘a\bcdedfeg\_hi\_e^\amOF28SS6

小口径空炸引信地磁计转数原理研究

孙全意"丁立波"张河

#南京理工大学"江苏南京$%&&’()

摘要*对用于小口径空炸引信的地磁测转数原理进行了论述"详细分析了地磁场的分布
及特点和高度变化+地理位置变化+弹体本身的章动等因素对转数测量信号产生的不同程度
的影响"并指出地磁场随地理位置分布差异很大是影响地磁法计弹丸转数的首要影响因素"
最后介绍了测试地磁信号的方法并给出了实测地磁信号曲线,
关键词*小口径空炸引信-地磁场-转数测量
中图分类号文献标识码文章编号
*./$%$-/0%12$*3*%&&14%%’(#$&&%)&(4&&%(4&(

&引言

计转数传感器是实现小口径弹用空炸引信的一项关键技术"目前存在三种适用于小口径弹中计转
数的三种方法*离心法+绕心运动法和地磁法"地磁法由于具有无源测量+信号较强+易于处理的优点"特
别适合在小口径弹上应用-文献567+587中把地磁原理用于引信飞行姿态的测量"并给出了转数测量曲
线-但并未对地磁法应用于计转数引信中"由于地磁场随地理位置差异很大和弹丸射击角度随机性对地
磁传感器输出信号造成的影响进行深入的分析,本文对地磁场的分布特点和引信与地磁场的实际偶合
方式进行了研究"给出了地磁传感器输出信号的一般表达式"分析了地磁信号的特点"论述了地磁计转
数方法的可行性"为基于地磁法的小口径空炸引信计转数电路的设计提供了依据,

%实际地磁场对计转数信号的影响分析

%2%地磁场的一般描述*
地球表面任一点的磁场可用地磁强度矢量9表示"它可由地磁要素完
全确定,见图6":轴平行于地理子午#经度)线"朝北为正-;轴平行于纬度
线"朝东为正-<轴垂直地平面"向下为正,9在:=;平面上的投影>为地磁
水平分量->在:轴上的投影?称北分量->在;轴上的投影称东分量->
和:轴的夹角@为磁偏角"东偏为正-9和:=;平面的夹角A为磁倾角"向
上为正,所有9+>+@+A+?+B+C称地磁要素"它们之间的关系为*
?DEFGH@P
BDEHIJ@
CDEKLJA
?8MB8DE8#6)
?8MB8MC8DN8
9DEHOFADCFGHA
KLJ@DBR?Q
地磁要素在世界各地分布有一定规律但差异非常大矢量大体指向
-9图6弹体与地磁要素关系图
北方"在北半球向下"南半球向上"垂直分量C在北极是S2TUV奥斯特"在
南极是WS2TXV奥斯特"赤道是S"水平分量E在赤道处最大-S2UVYS2UZ奥斯特"在磁极处为S"总磁

!收稿日期*8SS6nSon68
作者简介*孙全意#6pXVq)"男"辽宁抚顺人"在读博士生"研究方向*激光近炸引信"引信测试技术,
孙全意等*小口径空炸引信地磁计转数原理研究(.

场!最小值"#$%奥斯特&位于巴西&最大值"#’(奥斯特&位于澳大利亚南部)即使在我国境内地磁要
素也有较大不同*
垂直分量+*,"#("-"#./奥斯特0
水平分量1*"#2"-"#$"奥斯特0
地磁总量!*"#2(-"#/"奥斯特0
磁倾角3*,("4-’"40
磁偏角5*6(.4-,((47"8)
9#:地磁场随高度变化对计转数传感器输出信号的影响
根据地球磁场为均匀磁化球体磁场的假设*
=
;<1<?@ABC$D
>7
$=
+<AEFBC7D
>7
式中*B为纬度角&=为磁矩0=<7G2H>7I&CI为磁化强度D)把C$DJC7D式对>求偏导*
K1,7=71
<?@AB<,C2D
K>>>
K+,/=7+
<AEFB<,C.D
K>>2>

(
K!,7=$7!
<C(67AEFBD$<,C/D
K>>2>
则在距地面为L处相对于地面的变化为*
7!
L
!L,!M!C>N6LDL
<<,<C’D
!!!>N6L
其中地球半径取代入上式可见即使高度的高空总磁场强度也只
>N/"""OP&&L<(""""P&!
变化"#(%Q&可见高度对地磁强度的影响非常微小&即便是用于小口径高炮C如7’PP高D的空炸引
信&也可忽略高度的影响)
9#R实际条件下地磁要素对计转数性能的影响分析
本节针对$.PP理想班组支援武器枪榴弹空炸引信分析&这种武器弹道基本上可认为是平行于地
面&或射角很小)分析中假设弹轴在如图(所示的地磁场直角坐标系的STU平面内&与S轴夹角为V&弹
体绕轴旋转&测量地磁场的线圈在弹侧于弹轴平行布置&假定地磁场具有东向分量&可见地磁场水平分
量1在弹轴及其垂直方向有分量WJX*
W<1?@AC5,VDC%D
X<1AEFC5,VDCYD
其中&W分量与弹轴垂直&弹丸旋转时&不能对其切割0实际对线圈输出有贡献的是与弹轴垂直的分量X