某高炮自动机检测技术研究

王志凇，唐力伟，曹进华，俞文文

(军械工程学院一系， 河北 石家庄 050003)

自动机是高炮的核心部件，它的质量状态直接影响着部队的战斗力。长期以来，由于高炮自动机本身的复杂性，对高炮自动机开展检测技术研究的难度很大。针对自动机开展的测试研究中，光电检测系统能够实现非接触、高精度测试[1-2]，缺点是测试参量有限，无法对自动机内部构件实施测试；基于虚拟仪器的自动机运动规律的测试[3-4]没有实现对自动机运动状态的全面考察，不过与虚拟仪器相比，实物测试仪器造价昂贵，仪器间一般无法相互利用；自动机模拟试验台研究主要侧重对自动机动作的模拟，定量测试较少[5]。

针对上述问题，本文建立基于高炮自动机实体模型的测试系统，实现了对自动机内部构件的同步测试、实时分析。采样信号分析处理后，初步确定了自动机整体性能状态。

1 自动机特点

在高炮的射击过程中，自动机在高温高压火药气体作用下完成开闩、 抽筒、 抛壳、压弹、 输弹、关闩和击发等动作。

1.1 结构特点

本文研究对象为炮身短后坐式自动机[6]，其结构特点总结如下：

1)自动机的组成机构构件多，而且构件几何形状复杂；

2)结构紧凑，体现在大部分构件都被安装在狭小的摇架内部，裸露在外面的少；

3)运动形式多样，有平动-平动、平动-转动等。

1.2 工作特点

首先，构件的运动有严格的时序性和连续性要求。具体表现在：诸多构件相互为主动件和从动件、约束和被约束的关系；运动的前后有紧密的依赖关系，如果前面动作发生故障，后面也会不正常。其次，高炮自动机运动过程中有碰撞和摩擦，给研究自动机运动的规律性带来了极大的困难。

分析自动机的特点,可以知道其工作特性，为开展自动机检测奠定基础。

2 测试系统建立

被测对象为高炮自动机实体模型，如图1所示。

2.1 被测参量确定

自动机内部结构复杂，按照最能反映自动机性能的角度选择如下测试参量：

1)炮身位移：炮身位移是整个自动机运动的“主线”，自动机的大部分动作依赖炮身的后坐和复进完成。

2)输弹器位移：输弹器位移可以反映系统的输弹状况以及检验发射机的可靠性。

3)闩体位移：炮闩打开，抽出药筒；炮闩关闭，闭锁击发。测试闩体位移，一方面直接得到闩体运动状态；另一方面间接反映抽筒子的状态信息。

4)活动梭子位移：活动梭子直接作用在弹体上，是压弹成功与否的关键部件。

5)自动机振动：自动机在整个后坐、复进过程中伴随着大量撞击，分析自动机工作过程中的振动，可为提高射击的稳定性提供依据。

2.2 传感器选择

1)位移传感器：自动机的内部结构紧凑，选用拉绳式位移传感器celesco PT1DC测试构件的位移，该类型传感器只需要将拉绳的一端固定在被测试构件上，传感器本身安装在不影响自动机工作的位置，还可以安装滑轮来改变拉绳的方向，测试方向灵活。该传感器自带调理电路，直接输出电压信号。

2)振动传感器：选用ICP压电加速度传感器BK4506。

2.3 测点布置

测点布置如表1所示。

表1 测点布置表

选用SYNERGY信号采集分析仪，建立测试系统，其框图如图2所示。

3 测试数据分析与处理

由于现场的测试环境和强烈的冲击,会叠加很多高频的随机干扰信号,这些干扰信号表现在运动曲线是一些“高频的毛刺”。为此，采用数据平滑技术对自动机的运动曲线进行降噪处理[7-8]。降噪算法为：

k=n+1,n+2,L,N-n

(1)

式中，2n+1为相邻数据个数，{yk}为数据序列。

3.1 测试信号分析

自动机正常状态下分别采集5路信号。降噪后部分部件位移信号如图3～图5所示。

输弹器位移如图3所示，它较好地反映了输弹器随炮身运动过程中的规律。试验过程中设置自动机为连发状态，所以图中1和2所示位置分别是输弹器体越过发射卡锁和被发射卡锁卡住时的信号。证明输弹器状态良好。

活动梭子位移约为47 mm，它在炮身后坐18 mm时开始上移。

测试信号分析表明，本文建立的测试系统可以有效提取自动机部件的运动状态，为进一步开展自动机故障模式分析奠定了基础。

3.2 故障分析

活动梭子出现故障，降噪处理后信号如图6所示。明显地看到1所示位置处梭子有“跳动”现象，对应图7中1处的振动信号。导致这类故障的原因是前一个压弹行程中压弹阻力较大，压弹器进入保险状态。针对本次试验，进一步分析发现故障的具体原因是定位器体与限制顶帽之间杂质较多，导致拨弹器转动困难，活动梭子不能将炮弹送到输弹线上。

图7中2处信号为炮弹落到输弹线上的振动；3处为输弹器发射后与输弹机体的撞击，它对自动机稳定性影响较大，有必要进一步采取措施减小撞击的强度。

4 结 论

本文根据自动机的结构原理，着重分析了最能体现自动机性能的参量，选择测试仪器设备，建立了自动机实体模型测试系统。以活动梭子故障为例，分析了试验数据，确定了故障位置。分析结果表明，该高炮自动机检测技术方法能够从多个角度获得自动机的状态信息，有效检测自动机故障，对于研究自动机的运动规律以及实施状态质量评估具有重要的现实意义。

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