提高弹丸极转动惯量测试精度的途径
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【摘要】本文通过弹丸极转动惯量测试误差分析，找出误差因素，同时提出现有仪器的改进措施和方案，达到提高该类仪器测试精度的目的。
弹丸极转动惯量是弹丸按其回转轴线转动的动量指标。所谓的回转轴线是指以弹丸定心部为基准的回转轴线。他是弹丸飞行稳定性、实现精确打击的重要指标，也是弹丸发射安全、外弹道安全、火炮使用寿命的重要指标。因此，掌握弹丸的极转动惯量是非常必要的。
目前国内此类仪器在转动系统、弹体定位等方面都需要进一步改进，以提高弹丸极转动惯量测试精度。根据对现有仪器的了解和分析，现提出几点改进措施，以满足科研、试验、生产等测试的需要。
1、测试误差分析
从式1可以看出，测量弹体转动惯量公式与两个因素有关，一是系统空载时转动惯量I其它；二是弹丸转动周期f，与其他因素没有关系。也就是说式1有两个未知量f和I其它，我们可以通过两个标准体（已知的转动惯量I）测量两次T1和T2去求出f和I其它，这样就把公式中的两个常数求出来了。那么利用这个公式，只要测得转动周期T，就很容易得到物体的转动惯量。在利用式1测量物体转动惯量时，一般要求被测弹体的转动惯量在两个标准体的转动惯量之间，这样才能保证被测弹体测试结果的准确性。
通过分析式1我们可以看出，影响测量弹丸极转动惯量误差因素主要有系统空载时转动惯量I其它和弹丸转动周期T，与其他因素没有关系。若要减小测试误差，就必须减小系统空载时转动惯量I其它和弹丸转动周期T的计量误差。
2、减小误差措施
2.1减小系统空载时转动惯量I其它
减小随动系统质量是减小系统转动惯量的有效措施，也就是说，在满足强度条件下，除被测弹丸以外的质量越小越好，现有设备的定位、固定装置在测量时是与弹丸一起转动的，这样就使I其它增大。因此，在设计时将定位、固定装置与弹丸分离，完成定位后辅助系统不与弹丸一起转动，这样系统空载时的转动惯量就会减小，测试精度就会提高。
2.2减小弹丸转动周期T的计量误差
2.1.1减小同轴度误差
减小同轴度误差，就是要使被测弹丸的回转中心与测量系统的回转中心一致，否则，测量结果与弹丸回转中心的转动惯量就会存在一定测量误差。现有仪器是利用定位板上的四个斜块定位，不能保证弹丸回转中心与系统回转中心同轴，所以测量结果有一定误差。弹丸回转中心与系统回转中心不同轴时，测量结果就会偏大。
2.1.2减小垂直度误差
同样道理，如果弹丸回转轴线与系统回转轴线不垂直，也会造成测量结果偏大。现有仪器是利用两个立杆与弹丸套环连接，首先，立杆的垂直度就很难保证，所以弹丸的垂直度就更没有保证。减小垂直度误差就是要使被测弹丸的轴线与基准面垂直，保证弹丸回转轴线与系统轴线平行，这样就能保证测量结果是弹丸的转动惯量的真实结果。
总之，在测量时，一定要保证弹丸回转轴线与系统回转轴线是同一条线。即同轴度误差、垂直度误差要在允许的范围，也就是说要满足精度要求，就必须保证弹丸回转轴线与系统回转轴线的形位公差要求。
2.1.3增加自动定心装置
要解决上述两个问题，就必须增加自动定心装置，使弹丸放到仪器平台上以后其回转中心能自动定位在仪器回转中心上。这样就能解决同轴度和垂直度的问题。增加自动定心装置可采用高精度三爪卡盘、夹簧、连杆自动定心装置等。
3、增加检测装置
增加检测装置就是将弹丸放置在仪器上之后，要能检测到弹丸的回转轴线与系统的回转轴线是否一致，如果有误差，要及时调整，使其轴线一致。
检测装置可选用两块百分表对弹丸上下定心部同时进行打表测量，如果两块表指针均不跳动，说明弹丸回转中心与系统回转中心重合；如果有一块表不跳动，另一块表跳动，说明弹丸回转中心与系统回转中心交叉，需要调整垂直度；如果两块表均有跳动，说明既不同轴也不垂直，需要同时调整同轴度和垂直度。一般情况，利用自动定心装置，只要装配时调整满足精度要求即可，在测量时首件进行检查，测量过程抽查即可。此方法手动操作，简单可行，成本低廉。
同轴度和垂直度也可以用光栅尺、激光测长仪等实现自动检测和自动调整，但是仪器成本会大大增加，需要慎重选用。
作者简介
孙永满 男 1961.02 辽宁凤城人 职称：教授 研究方向：弹药工程 曾获得兵器部、国防科工委科技进步贰等奖。