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末敏弹激光测高仪光学天线设计与仿真

张华  
【摘要】: 末敏弹作为一种新型的灵巧弹药,具有结构简单、制导系统简单、发射后不用管、效费比高等特点,受到越来越多国家的重视。它是使用榴弹或者火箭弹作为载体母弹,在远程1000m左右高空弹道上向后抛撒出末敏子弹的新型弹药。末敏子弹悬挂在起稳旋作用的涡流环降落伞下,子弹药的下部安装有向下观测的传感器,依靠下降时的螺旋状扫描搜索目标。一旦搜索到目标,即形成穿甲弹丸攻击目标。 目前末敏弹母弹测高机构主要装配了空压管、毫米波雷达、定时器、激光测距系统等装置。激光测距与其他测距方法相比具有更好的方向性和更高的测距精度,且测程远,抗干扰能力强。把激光测距系统装配于末敏弹母弹,可以提高母弹开仓起爆高度的精确性,提高打击精度。 根据课题相关要求,本论文完成了抗过载弹载小型激光测高仪光学系统的设计。该装置装配于弹径120mm,弹长200mm,使用火箭弹为载体的末敏弹母弹弹头上。论文主要研究内容包括: 1.根据现有的弹载激光定距体制及课题实际要求,优选出适合末敏弹母弹开仓起爆定距的作用体制;根据激光测距性能方程及实际测距要求确定发射、接收器件,根据相关理论确定测距性能方程里的关键参数。 2.对典型的光学天线进行结构参数与成像质量的分析,完成典型结构光学天线的优化选择;运用光学设计软件ZEMAX完成半导体激光器准直光学系统、聚焦探测光学系统及两种不同类型光学主天线的设计与仿真;根据末敏弹母弹弹头实际长度进行光学系统整体小型化的设计,小型化后的Ⅰ型光学系统轴向长度158mm,Ⅱ型光学系统轴向长度91mm。 3.分析光学整流罩对系统光路的影响,在ZEMAX中对光学整流罩进行建模,根据模型设计出适合于光学整流罩的校正镜;利用课题总体小组提供的整流罩热变形数据,设计优化的校正镜,以实现在不同飞行姿态下,只通过替换校正镜而不用改变其他光学结构就能使系统工作正常。


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