兵器半实物仿真类

兵器半实物仿真实验平台包括半实物仿真实验和兵器虚拟测试类实验。

半实物仿真实验利用模拟兵器作用的环境，对数值仿真结果进行试验验证。目前开始开设的半实物仿真实验系统主要有：

1）制导弹药导航制导环境模拟实验系统

【实验功能】

对火箭弹控制系统进行半实物仿真的主要目的是研究控制系统各部件动态特性及各部件对精度的影响，验证控制系统数学模型的正确性。

图1  弹箭半实物仿真系统          图2  弹箭飞行姿态模拟器

图3  卫星模拟实验系统

2）弹箭飞行环境模拟实验系统

【实验功能】

实验内容包括过载模拟、离心力模拟、振动环境、温度环境模拟等；以冲击锤对引信进行过载冲击、设置离心力、振动模拟运动状态、以及高低温模拟气候环境来对引信的性能进行测试。

用到的实验仪器有：

图4 冲过载模拟实验机               图5 高速离心环境模拟实验系统

图6 高低温拉力实验机            图7 兵器振动模拟实验台

3）转管自动机动力学模拟实验系统

【实验功能】

利用电机模拟火药燃烧产生的力使身管高速旋转，考查自动机之间的协调动作是否合理。

图8 转管武器动力学模拟实验系统

4）发射过程热成像实验系统

【实验功能】

通过热成像仪来测量来观察和测定炮口、枪口的火焰温度及火焰的气流方向等。

5）兵器振动测试实验系统

【实验功能】

通过振动测试实验系统开展火炮振动、弹箭动态特性测试实验。

图9 发射过程的热成像仪            图10 振动测试实验系统

6）身管自紧模拟实验系统

【实验功能】

 身管自紧后可以提高抗冲击的能力，通过自紧模拟实验系统可以开展身管自紧工艺参数的设计及优化实验。

图11 身管自紧模拟实验系统

【实验效果】

1)半实物仿真实验可以在室内模拟兵器在靶场或真实战场的飞行情况，弥补真实外场实验成本高,危险性高的问题;

2)可以通过改变控制参数使学生参与半实物仿真实验设计，开拓学生的创新能力。

兵器虚拟测试类实验：

实验中心开发了内外弹道计算及终点效应计算软件，配合实验视频可以进行虚拟兵器测试类实验，支持7个兵器类专业的弹道学、终点效应5个虚拟实验。针对不同的兵器对实验过程的参数进行设置修改，计算后查看曲线、参数等实验结果，从而解决了弹道实验成本高、需要专业靶场导致不能进行真实实验的问题。

1）外弹道虚拟实验系统

【实验功能】

基于视景仿真技术的外弹道虚拟实验软件，实现了虚拟靶场、兵器的选择，外弹道实验参数设置，实验结果的统计、外弹道曲线的查看，支持本科生《弹道学》课程实验。

图 1 视景仿真-弹药的布撒-落点预测

2）内弹道虚拟实验系统

【实验功能】

开发的内弹道虚拟实验软件，实现了枪炮弹药发射时的内弹道参数的设置，内弹道的计算，内弹道曲线及参数查看，支持本科生《弹道学》课程实验。

图 2 内弹道虚拟实验软件

3）终点效应虚拟实验系统

【实验功能】

针对杀爆弹、破甲弹开发了终点毁伤效应的计算软件，可以修改战斗部的参数，计算破片数、破片散布、破甲深度等关键参数。进行战斗部的创新设计，通过修改参数模式进行虚拟弹目交汇、攻击毁伤的仿真，培养设计能力，支持弹药终点效应课程实验。

 图 3 终点效应虚拟计算软件

【实验效果】

（1）促进了中心教师的科研成果转化，解决了高危实验缺乏真实环境的问题

我校是一所具有军工特色的国防学校，中心教师承担了很多军工类的科研项目，然而这些项目涉及安全问题，需要采用虚拟仿真手段予以解决。数字媒体类虚拟仿真实验教学资源既为这些科研项目的研发提供了良好的虚拟仿真环境，又为合作企业开展虚拟仿真实验提供了优质服务。

同时，这些科研项目成果转化为虚拟仿真实验教学内容后，为本校武器系统与工程、弹药工程与爆炸技术、探测制导与控制技术、安全工程等专业提供了虚拟仿真实验环境，解决了这些高危专业缺乏真实实验环境的问题。

（2）兵器测试类虚拟仿真软件培养了学生的设计能力、动手能力和工程应用能力。实验教学采用目前工业领域最前沿的技术和设备，使得许多原来由硬件才能完成的功能，如今都能依靠软件来实现，即“以虚代实”、“以软代硬”、“虚实结合”，构建了与真实实验一致的实验平台，从而培养学生的设计能力、动手能力和工程应用能力。