单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,抗高过载技术,抗高过载技术,过载,广义概念，基本含义是过量、过度。,技术领域,表征用物理量,应用范围,电学,电流、电压、功率等,电动机、继电器、电度表、电网、电子元件等,力学,机械冲击、恒定加速度、液压、气压、刚体应力等,传感器、制动器、压力机、飞机、火箭、弹药等,热学,功率、热能、温度等,机电、光电类设备和仪器、电子元件等,通信,系统吞吐率、,CPU,使用率、缓存或队列使用率等,各类通信设备、系统,医学,过载加速度,过载状态下航空、航天飞行器中的人员及其身体器官,不同领域：,过载广义概念，基本含义是过量、过度。技术领域表征用物理量应用,与过载相对应，高过载,(high overload),的含义可解释为“十分过量”、“十分过度”，意即过载已经达到相当高的程度。,高过载,相对,同一过载强度，在一种场合是高过载，在另一种场合可能就不能称之为高过载，甚至连过载也算不上。,飞行员,几个,g,的加速度环境就已经处于过载状态,，,10 g,则,为,高过载,环境,。,弹药系统,过载状态下的加速度通常达千,g,以上，在高过载状态下可达万,g,、数万,g,甚至,10,万,g,以上。,与过载相对应，高过载(high overload)的含义可解,弹药系统的冲击、振动环境,振动环境,主要来源于运输系统,发射前冲击振动环境分析,公路运输,各种车辆与路面,10g,以内,铁路运输,各种条件与方向,10g,以内,空中运输,固定翼机与直升飞机,10g,以内,水上运输,船舶,10g,以内,航炮射击时可达,100 g,左右,弹药系统的冲击、振动环境振动环境发射前冲击振动环境分析公路运,弹药系统的冲击、振动环境,冲击环境,公路运输,一般小于,10g,铁路运输,正常运行状态下小于,2g,，,车辆挂钩时高达,30g50g,，,刹车和间隙碰撞达,100g,以上,飞机运输,一般不超过,12g,水上运输,一般在,10g,以内,弹药系统的冲击、振动环境冲击环境公路运输一般小于10g铁路运,弹药系统的冲击、振动环境,发射前装填上膛时受到的装填力,主要包括直接碰撞力和冲击惯性力。,装卸冲击:通常不超过1,0g,直接碰撞力因不正确操作使引信碰撞炮尾或因输弹而产生。,冲击惯性力是由于送弹运动的突然停止而产生的前冲力。对于某些武器此惯性力产生的冲击加速度可达10000,g,以上，如25mm高射炮的这种前冲加速度达(10.3,-,12.7)x10,3,g,。,弹药系统的冲击、振动环境发射前装填上膛时受到的装填力装卸冲击,弹药系统的冲击、振动环境,发射后冲击环境分析,发射周期内，弹体主要受后坐惯性力和离心力冲击作用,引信种类,冲击加速度（,g,）,引信种类,冲击加速度（,g,）,地面炮榴弹引信,100020000,迫击炮弹引信,3009000,火箭弹引信,106000,特种弹引信,50015000,破甲弹引信,100040000,海军专用炮弹引信,90080000,高射炮弹引信,300045000,航空炮弹引信,5000080000,航空火箭弹引信,20200,穿甲弹引信,20030000,弹药系统的冲击、振动环境发射后冲击环境分析发射周期内，弹体主,弹道末期，通常以每秒几千英尺的高速穿入地面、混凝土、岩石或其它坚硬物质，其运动的平均加速度高达,2,万,g,，最大冲击加速度甚至达十万,g,乃至数十万,g,。,弹药系统的冲击、振动环境,发射周期后的冲击主要表现为在弹道上碰到障碍物时的冲击，尤其是侵彻类弹药，如钻地弹、爆破弹、各类尖头弹等。,弹道末期，通常以每秒几千英尺的高速穿入地面、混凝土、岩石或其,抗过载,哪些部件需要抗过载？,抗过载,装药,电子元件,机械机构,抗过载哪些部件需要抗过载？抗过载装药电子元件机械机构,装药,应力波作用阶段,整体惯性作用阶段,发射初期时，转速较低，混合燃料离心作用较小,混合燃料与壳体壁面的摩擦力较小,弹体的纵向过载致使混合燃料与壳体端盖碰撞，在燃料介质内部产生应力波,燃料介质内部的应力波到达顶部,混合燃料成为不可压缩介质(刚体),混合燃料介质内部不再发生变形，混合燃料底部的应力成为这一阶段安全发射的主要因素,装药应力波作用阶段整体惯性作用阶段发射初期时，转速较低，混合,电子元件,对于在车载装备、炮射弹药、侵彻弹药等高过载条件下工作的电子系统,要求其在经受高强度的加速度冲击之后,仍能正常工作。在这种情况下,耐高过载便成为其中所包含的电子分系统、电子整件、部件及电子元器件的一项必不可少的基本要求。,电子元件对于在车载装备、炮射弹药、侵彻弹药等高过载条件下工作,试验方法,试验方法,实弹射击,马歇特锤击,落锤冲击,霍普金森杆,空气炮加载,试验方法试验方法实弹射击马歇特锤击落锤冲击霍普金森杆空气炮加,试验方法,实弹射击试验方法,这种方法是最早使用的一种产生高过载加速度的试验方法，并且其过载过程与实际过程最为接近。,不足：,这种方法过程难以控制，火药燃烧较快，气体瞬间膨胀产生的高压力以及温度对身管内部的烧蚀很严重，并且火药的非平面燃烧会对管体造成横向振动，安全可靠性不高，而且试验成本较高。所以这种方法主要用于测试弹丸着靶时的装药抗过载能力。,试验方法实弹射击试验方法,试验方法,落锤冲击试验方法,该方法利用一质量块在一高度自由落体冲击试件。目前这种方法可以达到的最大过载加速度为几万,g,。,不足：,对于质量较小的精密电子元器件会造成损坏。,试验方法落锤冲击试验方法,试验方法,马歇特锤击试验方法,该方法是传统的试验方法，其工作原理是用重力对冲击锤加速，使其打击砧子，利用击锤碰击砧子产生的惯性力使试验件具有过载加速度。该实验方法操作简便，易于实现。,缺点：,加速度的分布空间较大，同样的试验测得的过载加速度值差异很大。,试验方法马歇特锤击试验方法,试验方法,霍普金森杆试验方法,其工作原理是以压缩气体作为动力源，发射子弹撞击霍普金森杆的一端，在杆内产生一个波形近似于方波的压縮波，通过杆传到另一端的试件上。该方法可以获得的过载值大，与马歇特锤击相比，作用时间相当，过载值更大。,试验方法霍普金森杆试验方法,试验方法,自由式霍普金森杆可以模拟30000 g及更高的过载值，最高过载值可达250000 g，过载加速度脉宽约为数十微秒。,试验方法自由式霍普金森杆可以模拟30000 g及更高的过载值,试验方法,空气炮加载试验,其工作原理是利用高压气体为动力源，使得试验弹体带着试件在身管内完成加速运动，达到过载作用目的。这种方法试验成本较低、易于操作、使用性好，目前使用最为广泛。,空气炮是通用的高速发射和高压加载工具。它可以发射从百米每秒到万米每秒速度的不同形状和材质的弹体，弹丸连续可调而且重复性良好，是高速撞击和超高速撞击的主要实验手段。,起初得到发展的是单级压缩气炮,它的弹速通常小于,1500 m/s,，主要用来做材料动力学、侵彻和高速撞击现象的规律研究实验。随着航天技术和太空动能武器的发展，超高速撞击实验的需求随之变得重要起来，二级空气炮也就随之问世，其最大弹速通常为,4000-8000 m/S,。,试验方法空气炮加载试验,试验方法,来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究,罗建华,试验方法来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究罗建华,试验方法,试验台为大过载一次性冲击火药技术综合试验台，用于检查被试产品承受轴向启动加速度作用能力，同时可以检查产品承受轴向制动加速度作用的能力。试验台是主发射药在药筒中燃烧形成的气体压力作用下，对装有被试产品的容器载体产生瞬间加速，产生的加速度作用在被试产品上，该产品经历过载考核，从而完成试验。,工作过程：,试验方法试验台为大过载一次性冲击火药技术综合试验台，用于检查,试验方法,传统加速度测压铜柱测量法,此方法适用于炮射末制导导弹的器件、部件等的冲击试验加速度2500g以上，作用时间在26 ms，相关产品的环境适应性和工艺试验。,铜柱测量法是利用金属受力产生塑性形变的特性，通过测量测压铜柱的变形量，确定其受到的作用力，从而得出加速度的一种物理测量方法,。,来源：炮射导弹高过载环境模拟试验技术研究,罗建华,试验方法传统加速度测压铜柱测量法此方法适用于炮射末制导导弹的,2024/11/18,试验时,将测量装置与试件钢性连接到试验舱的运动体上,当气体或火药作用产生瞬间强冲击，惯性体由于惯性不会立即随导向安装装置向前移动，而是相对导向安装装置在惯性体运动腔内反向移动，压缩测压铜柱，使测压铜柱产生塑性变形。测量装置与试件钢性连接，可以认为测得测量装置所受的加速度即为试件得加速度。,工作原理：,试验方法,2023/9/21试验时,将测量装置与试件钢性连接到试验舱的,仿真方法,Ansys Ls-dyna,仿真方法Ansys Ls-dyna,抗高过载方法,装药,炸药配方,装药结构,装药工艺,抗高过载,抗高过载方法装药炸药配方装药结构装药工艺抗高过载,抗高过载方法,炸药配方,采用浇注 PBX 炸药来替代早期广范使用的 TNT 或 H6、Tritonal 炸药,提高爆炸威力,提高弹药装药的安全性和环境适应性,浇注,PBX,炸药类似弹塑性体，它可以吸收过载应力，抗过载能力较高，优于其它品种的混合炸药,优点,抗高过载方法炸药配方采用浇注 PBX 炸药来替代早期广范使用,抗高过载方法,装药结构,炸药装药设计为一体（不是分段或分块），封闭在几乎不变形的弹体内腔中，可有效克服弹体侵彻时因轴向或横向过载发生较大形变或位移，减缓了装药内部因喷射、相互冲击、摩擦生热、绝热剪切等引起的“热点”效应,在药室前端预置惰性缓冲组件,在弹壳内表面涂覆复合高分子惰性涂层，使装药与壳体隔离，避免因装药与壳体弹壁的摩擦生热引起“热点”效应；大幅度减少装药中孔洞、裂纹、间隙等疵病的产生，减弱内孔的塌陷，以及孔洞周围塑性变形的粘性生热,尾部设计有轴向惰性缓冲物，改善传爆管的受力环境，减小装药尾部因绝热剪切引起的“热点”效应,抗高过载方法装药结构炸药装药设计为一体（不是分段或分块），封,抗高过载方法,装药工艺,真空浇注控温固化工艺方法,该工艺方法是将药料置于抽空减压条件下的设备中，将药料浇入弹壳，经自然流平，然后关闭真空，将浇注好的物料在控温条件下固化。在浇注过程中，抽真空可使药料内部的气体和易挥发物移至表面而逸出，提高装药的密实性，从而使装药质量的一致性好,抗高过载方法装药工艺真空浇注控温固化工艺方法该工艺方法是将,抗高过载方法,机械结构,选用高强度材料,加大结构承受力部位尺寸,改善结构件受力方向,使结构强度高的部位能承受高冲击载荷,加冲击减振装置,降低作用在结构上的载荷,从,提高结构自身强度的角度考虑的,只能用于新设计的部件,后两,种途径是从结构外部降低作用在结构受力面上的压力考虑的,可用于改善成品部件的抗高过载性能,抗高过载方法机械结构选用高强度材料从提高结构自身强度的角度考,采用高强度材料、精密加工制作零件，通过改善各部件的连接关系，对结构进行封装固化等措施来提高结构本身的抗高过载能力,改善结构的受力环境，即增加隔振缓冲装置，利用减振元件的储存和耗散能量机制，减小传递到零件上的冲击峰值，降低高过载环境对结构体的影响,抗高过载方法,电子元件,采用高强度材料、精密加工制作零件，通过改善各部件的连接关系，,抗高过载,MEMS,惯性器件,混合集成电路,抗高过载技术的研究,抗高过载MEMS惯性器件抗高过载技术的研究,抗高过载,MEMS,惯性器件,抗高过载技术的研究,硅,MEMS,加速度传感器,高过载,MEMS,加速度传感器可应用于商业、军事和空间技术等诸多领域，尤其是在军事领域具有非常重要的应用价值，如控制侵彻弹药引信在预定层数起爆、监测核爆破的冲击过程、武器研制过程中的高过载测试等，其中最典型的应用则是硬目标的侵彻或贯穿装甲。,抗高过载MEMS惯性器件抗高过载技术的研究硅MEMS加速度传,抗高过载技术的研究,国外发展状况,:,目前，国外已成功地研制出了许多性能优良的高过载惯性器件，例如高过载,加速度计和高过