Радиолокационные методы измерений экспериментальной баллистики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, доктор технических наук Поршнев, Сергей Владимирович

• Поршнев, Сергей Владимирович
• доктор технических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук Поршнев, Сергей Владимирович

Список сокращений 5 Введение

Глава 1. Радиолокационные методы измерения параметров движения снаряда в экспериментальной баллистике.

1.1. Радиолокационный способ измерения параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела.

1.2. Радиолокационный способ измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела.

1.3. Радиолокационный способ измерения параметров движения снаряда на внешнебаллистической траектории.

1.4. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Модели радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела.

2.1. Физические факторы, определяющие точность измерения параметров движения снаряда радиолокационными методами.

2.2. Модель радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела.

2.3. Модель радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снарядов с неразделяющимися частями на этапе промежуточной баллистики.

2.4. Модель радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снарядов с разделяющимися частями на этапе промежуточной баллистики.

2.5. Выводы.

Глава 3. Алгоритмы обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела.

3.1. Постановка задачи исследования.

3.2. Алгоритм, основанный на свойстве граничной частоты текущего спектра радиолокационного сигнала.

3.3. Алгоритм, основанный на свойстве мгновенного спектра радиолокационного сигнала.

3.4. Алгоритм, основанный на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала».

3.4.1. Доказательство физической содержательности понятий «огибающая» и «мгновенная частота аналитического сигнала».

3.4.2. Особенности определения мгновенной фазы и мгновенной частоты дискретного аналитического сигнала.

3.4.3. Алгоритм обработки радиолокационного сигнала, основанный на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала». цд

3.5. Оценка точности алгоритмов обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела—.

3.6. Анализ физических факторов, определяющих точность аналитических частотомеров.

3.6.1. Зависимость точности измерения частоты монохроматического сигнала аналитическим частотомером от длительности сигнала.

3.6.2. Широкополосный аналитический сигнал.

3.6.3. Мгновенная частота широкополосного аналитического сигнала.

3.7. Выводы.

Глава 4. Алгоритмы обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела.

4.1. Алгоритм обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с неразделяю-щимися частями.

4.2. Алгоритм обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с разделяющимися частями.

4.3. Оценка точности алгоритмов обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела.

4.4. Выводы.

Глава 5. Экспериментальные исследования особенностей движения боеприпасов на начальном этапе выстрела.

5.1. Измерение параметров движения параметров движения снарядов на внутрибаллистическом этапе выстрела.

5.2. Измерение параметров движения боеприпаса в стволах малых калибров.

5.3. Исследование особенностей движения снарядов с неразделяющи-мися и разделяющимися частями на этапе промежуточной баллистики.

5.4. Исследование особенностей движения составных частей различных типов бронебойно-подкалиберных снарядов на этапе промежуточной баллистики.

5.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиолокационные методы измерений экспериментальной баллистики»

Одной из основных задач экспериментальной баллистики является задача измерения параметров движения снаряда (ПДС) (перемещения, скорости, ускорения) во время выстрела [1-4]. При этом наибольший интерес для разработчиков артиллерийских систем и боеприпасов к ним представляют не единичные значения кинематических параметров, измеренные на отдельных участках траектории, но их функциональные зависимости от времени. Только в этом случае возможен наиболее полный анализ поведения боеприпаса во время выстрела и выявление причин при возникновении нештатного функционирования.

Задача непрерывного измерения параметров движения снаряда от момента начала движения снаряда в стволе и далее на траектории до настоящего времени не решена. Исследования, проводимые в этом направлении, были нацелены на решение трех самостоятельных задач (рис. 1):

1. Измерение ПДС на внутрибаллистическом этапе выстрела.

2. Измерение ПДС на этапе промежуточной баллистики.

3. Внешнетраекторные измерения ПДС.

Наиболее важными из них являются две первые задачи, так как особенности движения на этих этапах определяют все дальнейшее внешнетраекторное движение снаряда. Для решения задачи измерения ПДС в стволе применяются радиолокаторы непрерывного излучения СВЧ диапазона. Их использование основано на том, что фаза радиолокационного сигнала (РС), выделяемого на смесительной секции радиолокатора при сравнении электромагнитной волны (ЭВ), отраженной от движущегося объекта, и опорной ЭВ, определяется его перемещением, а частота скоростью. Поэтому анализ их изменения во времени позволяет определить ПДС. Впервые метод, использующий радиолокаторы непрерывного излучения СВЧ диапазона применительно к измерению ПДС (радиолокационный метод измерений (РМИ)), был запатентован в США в 1947 г. [6]. В бывшем СССР данный метод начал разрабатываться с 60-х годов [7]. С начала разработки выполнено значительное количество работ, посвященных различным аспектам РММ: вариантам аппаратурной реализации [8-16], примерам применения [2,3,17-22], способам обработки сигнала [23-26], влиянию прорыва пороховых газов [27-29], влиянию нарезов [5] и учету износа ствола [30]. Наиболее фундаментальное исследование одного из вариантов радиолокационного метода измерения НДС в стволе, получивший название метод микроволновой радиоинтерферометрии (ММИ), выполнено в [5]. Автор провел тщательное теоретическое и экспериментальное обоснование ММИ, сделал попытку разработать новые алгоритмы обработки (АО), рассмотрел условия и режим распространения ЭВ в стволе, влияние сопутствующих факторов (прорыв пороховых газов, износ ствола, нарезы ствола, откат ствола) на точность определения ПДС в стволе, предложил ряд АО радиолокационного сигнала, а также определил требования, которым должен отвечать полигонный информационно-измерительный комплекс для измерения ПДС в стволе.

Основная особенность РС, получаемых при измерении ПДС в стволе, -значительное превышение энергии полезного сигнала над шумами - позволила автору [5] построить алгоритм обработки РС, состоящий в определении последовательности временных интервалов, соответствующих изменению фазы РС на 2% радиан (что соответствует перемещению снаряда на Лв/2 (Дв- длина ЭВ в стволе)) и формировании табличной зависимости перемещение - время. Зависимость скорости движения снаряда от времени находится делением длины соответствующей базы, длиной Лв /2 на время ее прохождения. Отметим наиболее существенный методический недостаток данного подхода, присущий всем АО, основанным на анализе длительности периодов РС - базовые измерения предполагают аппроксимацию реальных зависимостей кинематических характеристик снаряда кусочно-линейной, т.е. внутри «измерительной базы» - периода РС они принимаются неизменными. Данное приближение можно считать справедливым при движении снаряда в конце ствола, когда приращения скорости за один период РС не столь велики, как в начале движения. В начале движения в течение одного периода скорость снаряда меняется на десятки метров в секунду, а потому приближение является очень грубым. Анализ предыдущих работ позволяет сделать вывод о том, что оценки погрешностей всех ранее предложенных алгоритмов обработки РС не коснулись методики оценки именно этой погрешности. Анализ погрешности, основанный на обработке сигнала постоянной частоты, представляется неудовлетворительным. В связи с этим можно поставить полученные оценки точности определения ПДС под сомнение.

Еще одной важной задачей экспериментальной баллистики, не получившей решения до настоящего времени, является задача непрерывного измерения скорости движения снаряда на начальном этапе выстрела (этап движения снаряда в стволе и этап промежуточной баллистики) - от момента выхода снаряда из канала ствола до начала слежения за снарядом внешнебаллистических радиолокационных станций [56]. Важность измерения ПДС на этапе промежуточной баллистики подтверждается тем, что именно на данном этапе снаряд испытывает основные возмущения движения, приводящие в конечном итоге к снижению точности попадания в цель [57-60].

Приведенный краткий перечень задач, для решения которых необходимо знание закона изменения кинематических характеристик на начальном участке траектории, показывает необходимость дальнейшего развития РМИ в направлении разработки новых алгоритмов обработки РС и методов оценки их точности; создания радиолокационных способов измерения ПДС на этапе промежуточной баллистики и соответствующих алгоритмов обработки РС. Для этого необходимо:

1) проведение теоретических и экспериментальных исследований параметров физических процессов, влияющих на радиолокационные измерения ПДС;

2) построение моделей РС, учитывающих влияние физических процессов, сопровождающих процесс выстрела;

3) исследование особенностей РС, получаемых в задачах измерения ПДС на начальном этапе выстрела и построение на его основе новых алгоритмов обработки РС;

4) создание радиолокационного способа измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела;

5) экспериментальная проверка предлагаемых способов измерений и алгоритмов обработки РС.

Целью работы является исследование методов повышения точности и информативности радиолокационных методов измерения ПДС на внутрибаллистическом этапе выстрела; разработка радиолокационного метода измерений параметров движения снарядов с разделяющимися и неразделяющимися частями на начальном этапе выстрела и его аппаратурной реализации; исследование особенностей движения различных типов снарядов в периоде последействия радиолокационным метод измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Предложены методы повышения точности и информативности радиолокационных доплеровских измерителей параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела.

2. Построена модели РС, получаемых в задачах измерения параметров движения различных типов снарядов на внутрибаллистическом этапе выстрела, и проведено исследование его частотно-временных характеристик.

3. Разработаны новые алгоритмы обработки РС: алгоритм, основанный на свойстве граничной частоты текущего спектра РС; алгоритм, основанный на свойстве мгновенного спектра РС; алгоритм, основанный на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала»; исследована применимость современных методов спектрального оценивания в предложенных алгоритмах обработки РС и проведена сравнительная оценка погрешностей ПДС для различных АО.

4. Проведено обобщение теории аналитического сигнала для широкополосных сигналов, заданных на временных интервалах конечной длительности:

4.1. Установлена связь между законом изменения частоты широкополосного ЧМ сигнала конечной длительности и мгновенной частотой, соответствующего аналитического сигнала.

4.2. Получена зависимость точности измерения частоты монохроматических сигналов аналитическим частотомером (частотомера, измеряющего частоту дискретного аналитического сигнала) от их длительности.

4.3. Установлено соотношение между частотой дискретизации и максимальной мгновенной частотой аналитического сигнала.

5. Разработан радиолокационный метод и его аппаратурная реализация, позволяющий проводить непрерывные измерения ПДС на начальном этапе выстрела (т.е. внутри канала ствола и на начальном участке внешнебалли-стической траектории).

6. Построены модели РС, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с неразделяющимися и разделяющимися частями на этапе промежуточной баллистики, и проведено исследование частотно-временных характеристик РС.

7. Разработаны алгоритмы обработки РС, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с неразделяющимися и разделяющимися частями на начальном этапе выстрела.

8. Проведены непрерывные измерения ПДС на начальном этапе выстрела, доказавшие существование периода последействия (увеличения скорости движения снаряда после входа из канала ствола).

9. Исследованы особенности движения осколочно-фугасных (ОФС), кумулятивных (СКМ) и бронебойно-подкалиберных снарядов (БПС) в периоде последействия при различных массах порохового заряда.

10. Исследованы особенности движения составных частей различных типов БПС в периоде последействия.

11. Разработана методика измерения параметров движения снаряда в стволах малых калибров и ее аппаратурная реализация, позволившая впервые в практике экспериментальной баллистики провести измерения параметров движения пули в стволе карабина калибра 7,62 мм.

12. Разработаны радиолокационные способы измерения параметров движения дульной части ствола артиллерийской системы во время выстрела.

Практическая ценность: Проведено исследование особенностей РС, получаемых в задачах измерения ПДС на начальном этапе выстрела, результаты которого позволили разработать более точные и информативные алгоритмы обработки РС; разработан радиолокационный способ измерения ПДС на этапе промежуточной баллистики, позволивший провести практические измерения этих параметров для снарядов с неразделяющимися и разделяющимися частями; предложены радиолокационные способы измерения параметров движения дульной части ствола артиллерийской системы во время выстрела получены новые результаты, представляющие интерес для теории обработки дискретных сигналов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Модель РС, получаемого в задачах измерения ПДС в стволе во время выстрела.

2. Модель РС, получаемого в задаче измерения ПДС с неразделяющимися частями на этапе промежуточной баллистики.

3. Модель РС, получаемого в задаче измерения ПДС с разделяющимися частями.

4. Алгоритмы обработки, основанные на свойстве текущего спектра РС, мгновенного спектра РС, понятии «мгновенная частота аналитического сигнала».

5. Радиолокационный способ измерения ПДС на этапе промежуточной баллистики.

6. Алгоритмы обработки РС, получаемые в задаче измерения параметров движения снарядов с разделяющимися и неразделяющимися частями на начальном этапе выстрела.

7. Способ измерения параметров движения боеприпасов в стволах стрелкового вооружения.

8. Результаты экспериментальных исследований ПДС на внутрибал-листическом этапе выстрела.

9. Результаты экспериментальных исследований ПДС на этапе промежуточной баллистики.

10. Радиолокационные способы измерения параметров движения дульной части ствола во время выстрела.

11. Результаты экспериментальных исследований параметров движения дульной части ствола во время выстрела.

Внедрение результатов диссертационной работы. Результаты работы внедрены в Нижнетагильском институте испытания металлов, использованы при модернизации информационно-измерительного комплекса «Ариэль-7», применяемого для измерения ПДС в стволе во время выстрела, материалы диссертационной работы использованы при полигонных испытаниях перспективных артиллерийских и танковых систем и боеприпасов к ним по программам НИМИ (г. Москва), НИЙХП (г. Казань).

Методы и научные результаты работы находят применение в практике научных исследований на предприятиях, занимающихся разработкой, производством и испытаниями артиллерийских вооружений, и высших учебных заведениях России. Основные положения диссертационной работы представляют интерес как учебный материал и используются в курсе лекций «Математическое моделирование», «Основы радиоэлектроники», «Внутренняя баллистика».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

XXVIII Московской международной научной конференции «Теория и техника антенн» (г. Москва, 1998 г.), V Международной научной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» (г. Туапсе, 1999); II Международной научной конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики» (г. Саранск, 1999 г.), III Международной научной конференция по теории и технике антенн (г. Севастополь, 1999 г.); IX Международной Крымской Микроволновой Конференции (г. Севастополь, 1999 г.); Международной телекоммуникационной научно-практической конференции «Информационные технологии в учебном процессе кафедр физики и математики» (г. Ульяновск, 1999); Международной научной конференции «Выпускник НГУ и научно-технический прогресс» (г. Новосибирск, 1999); III Международной научной конференции по внутрикамерным процессам и горению в установках на твердом топливе и и ствольных системах (ICOC99) (г. Ижевск, 1999); V Международной научно-практической конференции «Физика в системе современного образования» (г. Санкт-Петербург, 1999);

Всесоюзной отраслевой научно-технической конференции молодых специалистов (г. Красноармейск, 1989 г.), Всесоюзной отраслевой научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития средств экспериментальных исследований на предприятиях отрасли» (г. Дзержинск, 1990 г.), III и IV Всероссийских научных конференциях «Информационные технологии и электроника» (г. Екатеринбург, 1998 г., 1999 г.), XIX Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн» (г. Казань, 1999 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования», на заседаниях кафедры радиопередающих устройств радиотехнического факультета Уральского государственного технического университета, заседаниях технического совета Нижнетагильского института испытания металлов.

Список опубликованных работ по теме докторской диссертации.

1. Поршнев C.B. Радиолокационные методы измерений экспериментальной баллистики. -Екатеринбург: УрО РАН, 1999. -211 С.

2. Поршнев C.B. Радиолокационные методы измерений кинематических характеристик снаряда на начальном этапе выстрела//3арубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1999. № 9. -С. 43-78.

3. Поршнев C.B. Оценка точности алгоритмов обработки доплеровских сигналов в радиоинтерферометрических измерениях параметров движения снаряда в стволе//Боеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 10-13.

4. Поршнев C.B. Исследование методов повышения точности и информативности радиолокационных доплеровских измерителей параметров движения снаряда и стволов артиллерийских систем во время выстрела//Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1997.

5. Porshnev S.V. Algorithms for processing of radar signals received when measuring projectile movement parameters in the barrel of an artillery system//The XXVIII Moscow International Conference on Antenna Theory and Technology. 2224 September 1998, Moscow, Russia: Materials of a Conference, 1998. -C. 574-557.

6. Поршнев C.B. Оценка точности алгоритмов обработки доплеровских сигналов в условиях отката ствола в методе микроволновой интерферомет-рии//Боеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 22-26.

7. Поршнев C.B. Численное моделирование взаимодействия СВЧ излучения с низкотемпературной плазмой//Учебный эксперимент в высшей школе, 1999. №1.-С. 63-71.

8. Поршнев C.B. Особенности движения артиллерийских снарядов на начальном этапе выстрела/ЯП международная научная конференция по внутрика-мерным процессам и горению в установках на твердом топливе и ствольных системах (ICOC-99): Сборник трудов. -Ижевск: Институт прикладной механики УрО РАН, 1999.

9. Поршнев C.B. О связи между законом частотной модуляции широкополосного сигнала и мгновенной частотой аналитического сигналаУ/Учебный эксперимент в высшей школе, 1999. № 2.

Ю.Поршнев C.B. Оценка применимости современных методов спектрального оценивания для обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения параметров движения снаряда в стволе//Вопросы оборонной техники, 1999. № 3-4. -С. 57-69.

11.Поршнев C.B. Анализ особенностей мгновенных спектров радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда в стволе//Вопросы оборонной техники, 1999. № 3-4. -С. 69-77.

12.Поршнев C.B. Особенности распространения электромагнитных волн в канале ствола артиллерийской системы при измерении параметров движения снаряда радиолокационными методамиЮлектромагнитные волны и электронные системы, 2000. № 1-2.

13.Бужинский O.A., Квасов В.Е., Поршнев C.B. Оценка адекватности моделей взаимодействия СВЧ-излучения с ионизованными газами по экспериментальным результатам//Боеприпасы, 1990. № 2. -С. 59-64.

14.Бужинский O.A., Поршнев C.B. Спектральный подход к определению параметров движения снаряда в методе микроволновой радиоинтерферомет-рии//Боеприпасы, 1992. № 7. -С. 32-37.

15.Бужинский O.A., Поршнев C.B. Применение преобразования Гильберта для обработки радиоинтерферометрических сигналов//Боеприпасы, 1992. № 8. -С. 13-17.

16.Мезенцев В.А., Кочкарь Н.И., Поршнев C.B., Поеный A.C. Измерение параметров движения пули в стволе карабина калибра 7,62 мм//Боеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 3-5.

17.Поршнев C.B. Моделирование радиоинтерферометрического сигнала в задачах измерения параметров поступательного движения снаряда в стволе во время выстрела/ТБоеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 6-10.

18.Ковзель A.B., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Цифровые методы регистрадии и анализа доплеровских сигналов внешнебаллистических радиолокационных станций при измерении кинематических характеристик снаряда на тра-ектории//Боеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 14-18.

19.Ковзель A.B., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Радиолокационный способ измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстре-ла//Боеприпасы, 1996. № 5-6. -С. 18-22.

20.Частотно-временные характеристики радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда в стволе во время выстрела/ЛВопросы оборонной техники, 1999. № 5-6. -С. 54-62.

21.Ковзель A.B., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Измерение параметров движения снарядов танковой пушки Д-81 в периоде последейст-вия//Боеприпасы, 1999. К® 1-2.

22.Кочкарь Н.И., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Влияние износа ствола на радиолокационные измерения СВЧ-диапазона параметров движения снаряда в стволе во время выетрела//Боеприпасы, 1999. № 2.

23.Поршнев C.B. Оценка адекватности моделей взаимодействия СВЧ-излучения с газами в предснарядном пространстве при выстреле//Тез. докл. отраслевой науч.-тех. конф. Красноармейск, 1989. -М.: ЦНИИНТИПК, 1989.

24.Поршнев C.B. Особенности огибающей и мгновенной частоты аналитического сигнала//Информационные технологии и электроника: Тезисы докладов III Всероссийской научно-технической конференции г. Екатеринбург. 15-16 декабря 1998. http://www.rtf.ustu.ru/science/

25.Поршнев C.B. Цифровые методы регистрации и обработки радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда на внешнебаллистической траектории//Информационные технологии и электроника: Тезисы докладов III Всероссийской научно-технической конференции г. Екатеринбург. 15-16 декабря 1998. http://www.rtf.ustu.ru/science/

26.Porshnev S.V. Measurement of parameters of driving of a shell on the initial stage shot: physical aspects of the taskZ/Проблемы и прикладные вопросы физики: Тезисы докладов II международной научно-технической конференции. 16 -19 июня 1999. -Саранск: Мордовский гос. пед. инс-т., 1999. - 196 с. -С. 120.

27.Поршнев C.B. Использование пакета MATHCAD для математического моделирования (на примере построения модели радиолокационного сигнала)// Регинформ-99: Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования». 6-8 апреля 1999 г., Пермь. (Часть 2) -Пермь: Пермский региональный институт педагогических информационнных технологий, 1999. -С. 73-76.

28.Программа для моделирования процесса движения артиллерийских снарядов во время выстрела//Информационные технологии в учебном процессе кафедр физики и математики (ИТФМ-99). г. Ульяновск, 1999: Материалы V международного совещания-семинара (21-22 сентября 1999 г.) и международной телекоммуникационной научно-практической конференции (февраль - сентябрь 1999).-Ульяновск: УлГТУ, 1999. -С. 108-110.

29.Поршнев C.B. Оценка параметров низкотемпературной плазмы в пред-снарядном пространстве во время выстрела по результатам зондирования электромагнитными волнами СВЧ диапазона//Х1Х Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн», г. Казань, 22-24 июня 1999 г. Тезисы докладов. -Казань: Изд-во «Хэтер», 1999. -С. 451-452.

30.Поршнев C.B. О трактовке понятий «мгновенная частота» и «огибающая» широкополосного сигнала//Физика в системе современного образования: Материалы 5-ой международной научной конференции, г. Санкт-Петербург, 21-25 июня. 1999. -СПб: РГПУ, 1999. - 151 с. -С. 58-^0.

31.Поршнев C.B. Использование понятия «мгновенная частота» в задаче оценки закона изменения частоты дискретного широкополосного сигнала// Теория и техника передачи, приема и обработки информации (Телекоммуникации. Радиотехника. Электроника): Сборник научных трудов Y международной научной конференции, г. Туапсе, 27-30 сентября. 1999. -Харьков: ХТУРЭ, 1999.-478 с. -С. 125-127.

32.Поршнев C.B. Радиоволновые методы измерений в экспериментальной баллистике//Выпускник НГУ и научно-технический прогресс: Сборник материалов международной научной конференции, г. Новосибирск, 22-25 сентября. 1999 г. -Новосибирск: НГУ, 1999.

33.Поршнев C.B. Анализ физических факторов, определяющих точность измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела СВЧ-методами//9-я Международная Крымская микроволновая конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»: Материалы международной научной конференции, г. Севастополь, 13-16 сентября, 1999. -Севасто-полыПредприятие Вебер, 1999. -440 с. -С. 368-369.

34.Поршнев C.B. Алгоритм обработки радиолокационных сигналов, получаемых при измерении параметров движения неразделяющихся снарядов на начальном этапе выстрела//9-я Международная Крымская микроволновая конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»: Материалы международной научной конференции, г. Севастополь, 13-16 сентября, 1999. -Се-вастополыПредприятие Вебер, 1999. -440 с. -С. 370-371.

35.Porshnev S.V. Characteristics of antennas, recording systems and processing algoriths used in the radar systems and processing algorithms used in the radar systems for measuring projectile movement parameters at the time of shooting//The Ш International Conference on Antenna Theory and Technology. 8-11 September 1999, Sevastopil, Ukraine: Materials of a Conference. -Киев: НТУ «КПИ». - 1990. -574 p. -P. 465-467.

36.Поршнев C.B. К вопросу о точности измерения частоты монохроматического сигнала конечной длительности аналитическим частотоме-ром//Информационные технологии и электроника: тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции, г. Екатеринбург. 15-16 декабря 1999 г. http://www.rtf.ustu.ru/science

37.Поршнев С.В. Условие соответствия закона ЧМ широполосного сигнала и мгновенной частоты аналитического сигнала//Информационные технологии и электроника: тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции. г. Екатеринбург. 15-16 декабря 1999 г. http://www.rtf.ustu.ru/science

38.Бужинский OA., Поршнев С.В., Одегов M.JI. Способ определения начальной скорости снаряда// Заявка на изобретение № 45108461/40-23 от 28.02.89. (УДК 621.317.391088.81). Положительное решение от 29.08.89.

39.Способ определения параметров колебательного движения дульной части ствола артиллерийской системы/Бужинский О.А., Медведев В.Л., Поршнев С.В., Одегов М.Л.//Заявка на изобретение № 4537589/14168/23 от 19.10.90. (УДК 629.7.066 (088.08)). Положительное решение от 18.12.91.

40.Радиолокационный способ измерения параметров радиальных колебаний ствола/Бужинский О.А., Медведев В.Л., Поршнев С.В., Одегов МЛ.// Заявка на изобретение № 4531914/28/07579 от 04.06.90. (УДК 534.61088.8). Положительное решение от 11.10.91.

41.Отчет № 115/89 (составная часть НИР «Кимовск»). -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1989.

42-Отчет об экспериментальной проверке новых методов регистрации и анализа доплеровских сигналов внешнебаллистических станций «Луч-83», «Луч-88» и предложения по их модернизации/Ковзель А.В., Поршнев С.В., Шакиров М.Р.//Отчет № 911.01.96. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1996.

43.Поршнев С.В. Программа обработки данных информационно-измерительного комплекса «Ариэль-7». Общее описание. 904.10023-013301. (версия 2.0). - Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1995.

44.Акт полевых испытаний информационно-измерительного комплекса

Ариэль-7» № 301. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1995.

45.Ковзель А.В., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Временная методика определения параметров движения множественных целей при работе станции «Луч». -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1996.

46.Разработка радиолокационного способа измерения параметров движения снаряда в периоде промежуточной баллистики и методов обработки регистрируемых доплеровских сигналов/А.В.Ковзель, C.B. Поршнев, М.Р. Шаки-ров//Отчет № 911.02.96. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1996.

47.Исследование особенностей движения осколочно-фугасного, кумулятивного и бронебойно-подкалиберных снарядов, выстреливаемых из танковой пушки Д-81, в периоде последействия/А.В.Ковзель, C.B. Поршнев, М.Р. Шаки-ров//Отчет № 911.03.96. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1996.

48.Ковзель А.В., Поршнев C.B., Шакиров М.Р. Временная методика цифровой регистрации доплеровских сигналов большой длительности при работе станцией «Луч». -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1996.

49.Исследование особенностей движения бронебойно-подкалиберных снарядов ЗБМ18, ЗБМ42 танковой пушки Д-81 методом встречной локации/ А.В.Ковзель, C.B. Поршнев, М.Р. Шакиров/Ютчет № 911.01.97. -Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1997.

1.Поршнев C.B. Программа обработки данных информационно-измерительного комплекса «Ариэль-7». Общее описание. 904.10023-013301. (версия 2.1). - Нижний Тагил: институт испытания металлов, 1997.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является комплексным исследованием радиолокационных методов измерения экспериментальной баллистики, задачи которых, как в теоретических, так и в экспериментальных областях представляемой работы, поставлены автором.

Модели радиолокационных сигналов, получаемых в задаче измерения ПДС на начальном этапе выстрела; алгоритм обработки PC, основанный на свойстве мгновенного спектра; алгоритмы обработки PC, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с разделяющимися и неразделяю-щимися частями; результаты исследования физического содержания понятий «огибающая» и «мгновенная частота сигнала», вводимых через огибающую и мгновенную частоту соответствующего аналитического сигнала, и их связи с реальным законом изменения частоты сигнала являются авторской разработкой.

Алгоритмы обработки PC, основанные на свойстве текущего спектра и понятии «мгновенная частота аналитического сигнала», разработаны автором совместно с O.A. Бужинским.

Метод измерения параметров движения боеприпасов в стволах малых калибров разработан автором совместно с Н.И. Кочкарем, A.C. Поеным, В.А. Мезенцевым.

Методы измерения параметров движения дульной части ствола разработаны под руководством автора (O.A. Бужинский, B.JI. Медведев, M.JI. Одегов).

Радиолокационный способ измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела и экспериментальные исследования особенностей движения параметров движения артиллерийских снарядов на начальном этапе выстрела выполнены под руководством автора (A.B. Ковзель, М.Р. Шакиров).

Диссертационная работа сформирована следующим образом. В первой главе рассматриваются аппаратурная реализация радиолокационных методов измерений ГЩС во время выстрела, методы регистрации и алгоритмы обработки PC. Во второй главе проводится построение моделей PC, получаемых при измерении параметров движения снарядов с разделяющимися и неразделяю-щимися частями на начальном этапе выстрела, проводится исследование частотно-временных характеристик сигналов. Третья глава посвящена построению алгоритмов обработки PC, получаемых в задаче измерения ГЩС на внутрибал-листическом этапе выстрела, которые основаны на свойстве граничной частоты текущего спектра, свойстве мгновенного спектра, понятиях «аналитический сигнал» и «мгновенная частота аналитического сигнала», получены соотношения между частотой дискретизации и максимальным значением мгновенной частоты сигнала, и оценка точностных характеристик предложенных алгоритмов обработки. В четвертой главе описаны алгоритмы обработки PC, получаемых в задаче измерения параметров движения снарядов с разделяющимися и неразделяющимися частями на начальном этапе выстрела. В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований особенностей движения снарядов в стволе и на этапе промежуточной баллистики, полученные при использовании описанных методов измерений и алгоритмов обработки.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Поршнев, Сергей Владимирович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Разработаны методы позволяющие повысить точность и информативность радиолокационных измерений параметров движения снарядов на внутри-баллистическом этапе выстрела, для чего:

1.1. Используя расчетные зависимости перемещения и скорости движения снаряда в функции времени, найденные решением системы уравнений, реализующих термодинамический подход к описанию процесса выстрела, построена модель радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда в стволах артиллерийских систем во время выстрела.

1.2. Используя построенную модель исследованы особенности радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела, состоящие в следующем:

1.2.1. Радиолокационный сигнал является частотно-модулированным сигналом, с монотонно возрастающей функцией изменения частоты, основная особенность которого - широкая девиация частоты (диапазон девиации [0,48] КГц) на временном интервале длительностью 8,3 мс.

1.2.2. Существует возможность упрощения модели радиолокационного сигнала использованием аппроксимации реальных зависимостей фазы и частоты сигнала на измерительных интервалах длительностью менее 0,204 мс линейным (частоты - ступенчатым) или квадратичным (частоты - линейным) законами, точность которой возрастает при уменьшении длительности измерительных интервалов.

1.2.3. Частотно-временные характеристики радиолокационного сигнала не позволяют провести разбиение сигнала на измерительные интервалы конечной длительности так, чтобы обеспечить удовлетворительную точность аппроксимации реального закона зависимости частоты сигнала от времени (менее 0,204 мс) и удовлетворить основному условию применения частотомер пых методов измерения частоты сигнала - наличие большого числа периодов радиолокационного сигнала на измерительном интервале.

1.2.4. Проведен сравнительный анализ погрешностей аппроксимации на интервалах конечной длительности зависимости фазы радиолокационного сигнала от времени линейным, применявшимся ранее, и полиномиальным (второй степени) законами, соответствующими ступенчатому и линейному законам изменения частоты. Результаты анализа показали, что при использовании измерительных интервалов длительностью 0,204 мс погрешность линейной аппроксимации превышает погрешность полиномиальной аппроксимации в 30 раз по перемещению и в 10 раз по скорости, поэтому более приемлемой является модель с полиномиальным законом зависимости фазы, в которой радиолокационный сигнал является линейным частотно-модулированным сигналом с неизвестными девиацией частоты и средней частотой.

1.3. Для радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда в стволе, построены новые алгоритмы определения законов изменения частоты и фазы, превосходящие известные ранее по точности и информативности:

1.3.1. Алгоритм, основанный на том, что спектры выборочных функций, получаемых из исходного сигнала и(1) с помощью преобразования и,(1) = и(1). гес^-!), где 1 = •> ^инт - количество выбранных интервалов разбиения,

ИНТ ч Г 1, п ри Ш= к' ' [ О, п ри Ь^ имеют максимум, соответствующий наибольшей (граничной) частоте сигнала в конце данного измерительного интервала, а потому изменение граничной частоты соответствует закону изменения частоты радиолокационного сигнала, причем отмеченное свойство спектров справедливо для ЧМ сигналов с произвольным монотонно возрастающим законом изменения частоты.

1.3.2. Алгоритм, основанный на свойстве мгновенного спектра радиолокационного сигнала - наличии единственного максимума, соответствующего средней частоте сигнала на данном интервале, которое следует из возможности замены радиолокационного сигнала на измерительном интервале конечной длительности линейным частотно-модулированым сигналом с неизвестными девиацией и средней частотой.

1.3.3. Алгоритм, основанный на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала», использование которого позволяет определять фазу (частоту) радиолокационного сигнала в моменты времени, соответствующие отсчетам, получаем при дискретизации сигнала, который пригоден для обработки сигналов с произвольным законам изменения частоты (фазы).

1.4. При обосновании алгоритма, основанном на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала», применительно к широполосному ЧМ сигналу и амплитудно-модулированному сигналу с широкополосной несущей, проведено исследование физического содержания понятий «огибающая» и «мгновенная частота сигнала», вводимых через огибающую и мгновенную частоту соответствующего аналитического сигнала.

1.4.1. Показано, что искажение огибающей прямоугольного радиоимпульса, определяемой через амплитуду соответствующего аналитического сигнала, обусловлено перекрытием спектров функций, описывающих закон модуляции и несущую.

1.4.2. Для широкополосных сигналов вида А(1)со8ф(1) понятие огибающей, определяемой через амплитуду соответствующего аналитического сигнала, является физически содержательным как для сигналов с узкополосной, так и широкополосной несущей и соответствует функции амплитудной модуляции исходного сигнала АО).

1.4.3. При перекрытии спектров функции амплитудной модуляции А(1:) и несущей соБф(0 появляются искажения огибающей сигнала, которые могут быть устранены полосовой фильтрацией функции А(1:).

1.4.4. Показана возможность определения закона ЧМ широкополосного сигнала вида А(1;)со8ф(1;) через мгновенную частоту соответствующего аналитического сигнала, который представляет собой сумму двух функций: искомой функции, описывающей закон изменения частоты и некоторой периодической функции, для разделения которых используются регрессионные методы.

1.4.5. Предложен способ, позволяющий повысить точность определения закона изменения частоты в 4 раза, который основан на переносе спектра аналитического сигнала в область высоких частот.

1.4.6. Показано, что определение мгновенной частоты дискретных сигналов возможно только для сигналов, мгновенная частота которых не превосходит половины частоты Найквиста.

1.4.7. Проведено исследование влияния аддитивного и фазового шумов, имеющих равномерный и нормальный законы распределения, на точность определения мгновенной частоты широкополосного сигнала, анализ результатов которого показывает:

1) Для аддитивного и фазового шумов погрешность определения мгновенной частоты сигнала не зависит от вида шума.

2) Погрешность является монотонно убывающей функцией энергии шума.

3)При наличии аддитивного шума величина погрешности меняется при нахождении значений отношения сигнал/шум в диапазонах [3,5;9,5] дб, [12;20] дб в диапазоне [37,7;0,28], [0,02;0,15] процента.

4) Показано, что подавление гармоник спектра, находящихся в частотной полосе ¡Тн/2,{н], позволяет снизить погрешность определения мгновенной частоты в диапазоне значений отношения сигнал/шум [2,7] дб, [8;20] дб почти в 10 и в 2 раза, соответственно.

При наличии фазового шума (уменьшенная спектральная полоса) величина погрешности определения мгновенной частоты при изменении СКО шума в диапазонах [0,18;1,5] рад и [0,09;0,012] рад меняется диапазонах [0,47;50,2], [0,0046;0,01] процента.

1.4.8. Для произвольных широкополосных сигналов вида м(/) = созф(/), задаваемых на бесконечном временном интервале, получено условие, обеспечивающее совпадение мгновенной частоты аналитического сигнала и закона изменения исходного сигнала:

8+(а>)= 0,й><0,

0,ю>0, где

О0 оо

-ЮО

-оо

1.4.9. Получено выражение, позволяющее оценить точность измерения частоты монохроматического сигнала аналитическим частотомером л(п~1)

1-т|(2-л)Г

НА где пЦт)= | показывающее, что увеличение длительности анализируемой реализации обеспечивает увеличение точности измерения частоты за счет приближения амплитудно-частотной характеристики фильтра, реализующего преобразование Гильберта, на временном интервале конечной длительности к идеальному фильтру.

1.4.10. Для широкополосного сигнала, удовлетворяющего условию п. 1.4.8, получены аналитическое выражение, описывающее отличие мгновенной частоты широкополосного сигнала, определяемой через мгновенную частоту соответствующего аналитического сигнала ©«(£), от искомого закона ЧМ со(1):

- ) = -Ам(/)ю(/)8т ) + Амосов ф(г ), где оо

Рс(в>)ц((дГ/2)е™*Л&,

271

7Г\а>\Т/ 2 £

Анализ полученного выражения показывает, что основной физической причиной обнаруженного отличия является отличие амплитудно-частотной характеристики фильтра, реализующего преобразование Гильберта, широкополосного сигнала, заданного на конечном измерительном интервале, от амплитудно-частотной характеристики аналогичного идеального фильтра.

1.6. Используя алгоритм обработки РС, основанного на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала», разработаны радиолокационные способы измерения параметров движения дульной части ствола во время выстрела.

1.7. В алгоритме, основанном на свойстве мгновенного спектра радиолокационного сигнала, для классических методов спектрального оценивания (кор-релограммный, периодограммный) получена оценка оптимальной длительности измерительных интервалов, обеспечивающая компромисс между точностью аппроксимации реального закона изменения частоты и получением спектральной оценки с минимально возможной дисперсией, которая составляет 0,17 мс. Проведено исследование возможности использования для оценки мгновенных спектров РС методов спектрального оценивания, относящихся к различным классам спектрального оценивания - классическим, параметрическим, непараметрическим, результаты которого показывают, что наиболее приемлемыми для данной задачи являются следующие методы: периодограммный, коррело-граммный, Берга, Юла-Уолкера, модифицированный Юла-Уолкера.

1.8. Проведено определение погрешности измерения параметров движения снаряда для различных алгоритмов обработки при сравнении расчетных значений перемещения, скорости и ускорения снаряда и значений, полученных при обработке модели радиолокационного сигнала. Полученные оценки показывают, что величина погрешностей монотонно зависит от скорости движения снаряда, уменьшаясь с увеличением скорости. Наименьшая погрешность измерения ГТДС достигается при использовании алгоритма обработки РС, основанного на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала», которая составляет для ОФС: в диапазоне скоростей СМ-30 м/с - 2,5%, 30-50 м/с - 0,2%, 50-100 м/с - 0,1%, >100 м/с - 0.02% (по перемещению), 0-30 м/с - 10%, 30-50 м/с - 1,4 %, 50-И00 м/с - 0,6 %, >100 м/с - 0,1% (по скорости); для БПС: в диапазоне скоростей 0-50 м/с - 2,5%, 50-250 - 0,18%, 250-500 м/с - 0,05%, 500-1800 м/с -0,017% (по перемещению), 0-50 м/с - 10%, 50-250 - 1,4%, 250-500 - 0,1%, 500-1800 м/с - 0,1% (по скорости). Этот алгоритм используется в дальнейшем для обработки РС, получаемых в задаче измерения ПДС на внутрибаллистиче-ском этапе выстрела.

1.9. На основе выполненных исследований определены направления дальнейшего развития и проведена модернизация радиолокационного информационно-измерительного комплекса "Ариэль-7", применяемого для внутристволь-ных измерений ПДС. Алгоритм обработки радиолокационного сигнала, применяемый ранее (метод временных интервалов)), заменен алгоритмом, основанным на понятии «мгновенная частота аналитического сигнала». Для увеличения информативности (количества измеренных значений параметров движения снаряда) и обеспечения выполнения условия соотношения между частотой дискретизации и мгновенной частотой сигнала увеличены частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя до 40 Мгц и объем памяти до 64 Кбайт.

2. Впервые в практике экспериментальной баллистики разаработан радиолокационный способ, позволяющий проводить непрерывные измерения параметров движения различных типов снарядов как в стволе артиллерийской системы, так и на начальном участке внешнебаллистической траектории, включая аппаратурную реализацию и алгоритмы обработки радиолокационных сигналов, для чего:

2.1. На основе модели РС, получаемого в задаче измерения параметра движения снаряда на внутрибаллистическом этапе выстрела, построена модель РС, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда с неразде-ляющимися частями на начальном этапе выстрела, учитывающая шум, присутствующий в реальных РС.

2.1.1. На построенной модели исследованы особенности радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела, результаты которого показывают: на временном интервале [0;8,43] мс (внутрибаллистический этап выстрела) частота сигнала меняется в диапазоне [0;48,0] КГц по монотонно возрастающему закону; на временном интервале [8,3;9,37] мс (этап промежуточной баллистики) частота сигнала меняется по монотонно возрастающему закону в диапазоне [48,0;48,9] КГц; на временном интервале [9,37; 103,9] мс частота сигнала меняется в диапазоне [48,0;47,9] КГц по монотонно убывающему закону.

2.1.2. Построен алгоритм обработки PC, получаемого в задаче измерения ПДС с неразделяющимися частями на начальном этапе выстрела, основанный на особенности мгновенного спектра PC, максимум которого соответствует средней частоте сигнала на данном измерительном интервале.

2.1.3. Предложен метод уточнения закона изменения скорости на начальном участке внутрибаллистического этапа выстрела, основанный на кубической сплайн-интерполяции зависимости v(t), позволяющий определять кинематические характеристики движения снаряда начиная с момента времени, в который скорость составляет 1,5 м/с.

2.1.4. Проведена оценка погрешности алгоритма обработки радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда с неразделяющимися частями, при сравнении расчетных значений перемещения, скорости и ускорения снаряда и значений, полученных при обработке модели радиолокационного сигнала. Полученные оценки показывают, что величины погрешностей, монотонно уменьшающиеся с увеличением скорости, составляют: в диапазоне скоростей 0-30 м/с - 1,5%, 30-50 м/с- 0,1%, 50-150 м/с -0.05%, 150-715 м/с - 0,02% (по перемещению); 0-30 м/с - 2,5 %, 30-50 м/с - 1,2 %, 50-И 50 м/с - 0,35 %, 150-715 м/с - 0,1%, 715-700 м/с - 0,12%.

2.2. На основе расчетной зависимости перемещения снаряда от времени, полученной численным решением системы уравнений, описывающих процесс выстрела в термодинамическом приближении, построена модель радиолокационного сигнала, получаемого в задачах измерения параметров движения снаряда с разделяющимися частями на начальном этапе выстрела, учитывающая шум, присутствующий в реальных сигналах.

2.3. На построенной модели радиолокационного сигнала исследованы особенности радиолокационных сигналов, получаемых в задачах измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела, состоящие в следующем:

2.3.1. Радиолокационный сигнал является 4M сигналом со следующими частотно-временными характеристиками: на временном интервале [0;4,66] мс (внутрибаллистический этап выстрела) частота сигнала меняется в диапазоне [0;126,85] КГц по монотонно возрастающему закону; на временном интервале [4,66;5,45] мс (этап промежуточной баллистики) частота сигнала меняется по монотонно возрастающему закону в диапазоне [126,85;128,89] КГц; на временном интервале [5,45;40,12] мс РС представляет собой сумму двух сигналов, законы изменения частоты которых описываются монотонно уменьшающимися функциями в диапазонах [128,89;122,34] КГц и [128,89;70,1] КГц, соответственно.

2.3.2. Показана возможность упрощения модели радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда с разделяющимися частями, путем использования аппроксимации реальных зависимостей фазы и частоты сигнала на внутрибаллистическом этапе выстрела на измерительных интервалах длительностью менее 0,125 мс линейным (частоты - ступенчатым) или квадратичным (частоты - линейным) законами, точность которой возрастает при уменьшении длительности измерительных интервалов.

2.3.3. В алгоритме, основанном на свойстве мгновенного спектра радиолокационного сигнала, для классических методов спектрального оценивания (коррелограммный, периодограммный) получена оценка оптимальной длительности измерительных интервалов, обеспечивающей компромисс между точностью аппроксимации реального закона изменения частоты и получением спектральной оценки с минимально возможной дисперсией, которая составляет 0,1 мс.

2.3.4. Проведена оценка погрешности алгоритма обработки радиолокационного сигнала, получаемого в задаче измерения параметров движения снаряда с разделяющимися частями на начальном этапе выстрела, при сравнении расчетных значений перемещения, скорости и ускорения снаряда и значений, полученных при обработке модели радиолокационного сигнала. Полученные оценки показывают, что величины погрешностей, монотонно уменьшающиеся с увеличением скорости, составляют: в диапазоне скоростей 0-50 м/с - 1,0%, 50-250 - 0,05%, 250-500 м/с - 0,01%, 500-1850 м/с - 0,01%, 185(Н1750 -0,015% (по перемещению); 0-50 м/с - 8,9 %, 50-250 м/с - 2,1 %, 250-500 м/с -0,91 %, 500-1850 м/с - 0,1%, 1850-1750 м/с - 0,15%.

3. Доказана работоспособность выбранного алгоритма обработки на примере обработки радиолокационных сигналов, получаемых при измерении параметров движения осколочно-фугасных и бронебойно-подкалиберных снарядов на нарезной (Д-10Т) и гладкоствольной пушках (Д-81).

4. Разработана методика измерения параметров движения на системах малых калибров и впервые в практике полигонных испытаний проведено измерение параметров движения пули в стволе карабина калибра 7,62 мм. (Измеренное перемещение пули в стволе составило 44,8 см при длине ствола 45 см.)

5. Получено экспериментальное подтверждение работоспособности радиолокационного метода измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела для различных типов снарядов (осколочно-фугасных, кумулятивных, бронебойно-подкалиберных).

6. Впервые в практике экспериментальной баллистики проведено исследование особенностей движения снарядов с разделяющимися и неразделяющими-ся частями на этапе промежуточной баллистики и установлена зависимость длины периода последействия и величины приращения скорости снаряда после выхода снаряда из канала ствола от массы порохового заряда для различных типов снарядов.

7. Впервые в практике экспериментальной баллистики проведено исследование особенностей движения составных частей БПС на начальном участке внешнебаллистической траектории, определены зависимости кинематических характеристик движения снаряда на начальном этапе выстрела от времени (перемещение, скорость) и перемещения (скорость), получены оценки параметров, характеризующих особенности движения снаряда на начальном этапе выстрела: времени движения снаряда в стволе, дульной скорости, максимальной скорости снаряда во время выстрела, длины периода последействия, времени от момента выхода снаряда из канала ствола до разделения на составные части и длины соответствующего участка траектории.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертации, позволили существенно расширить круг задач, решаемых экспериментальной баллистикой, и определить направление дальнейшего развития полигонных средств измерений, в состав которых входят доплеров-ские радиолокаторы, - создание многоканального измерительного комплекса для непрерывных измерений параметров поступательного движения снаряда, как на начальном этапе выстрела, так и на внешнебаллистической траектории, что позволит повысить информативность измерений, комплексно оценивать функционирование сложной динамической системы снаряд - ствол - заряд, выявить дестабилизирующие факторы, влияющие на точность стрельбы, и вырабатывать рекомендации по снижению их влияния на точность стрельбы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность вынесенных на защиту положений и полученных в диссертационной работе результатов позволяет классифицировать их как научно-обоснованные технические решения, вносящие значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса, состоящие в: разработке радиолокационного метода измерения параметров движения снаряда на начальном этапе выстрела (этап движения снаряда в стволе и начальный участок внепшебаллистической траектории) и его аппаратурной реализации; повышении точности и информативности радиолокационных измерений параметров движения снаряда на внут-рибаллистическом этапе выстрела; разработке радиолокационного метода измерения параметров движения боеприпасов в стволах малых калибров и его аппаратурной реализации; разработке радиолокационных методов измерения параметров движения дульной части ствола во время выстрела.