摘要：ARL中的武器和材料理事会的研究者们最近完成了一项利用高过载炮发射符合炮弹引信口径的微型仪器包的试验，获得了精确的炮弹减速和弹丸冲击数据。该装置由一个加速度传感器和数字记录仪组成，该装置是专为使弹丸能有效在发射时获得弹道、飞行和击中目标时的数据所设计。在最近的ARL，APG试验评估中，含有该装置的弹丸与遥测模块连接在一起都能直接下载弹载数据。对弹丸的测试同时使用了混凝土和沙地。该种弹载测试方法已被证明有较高的可靠性和高保真度，对于军品设计师们有重要的参考意义。

1. 引言和背景

美军目前对一些拥有遥测硬件技术的弹药非常感兴趣，这些弹药包括了各种口径，且均拥有嵌入式惯性测量单元（IMU），以及GPS单元，并且有复杂的控制和操纵机构。[1-4]。通常的弹载遥测技术是利用弹丸在发射和飞行时的各种物理参数。虽然遥测的准确性，易用性和可靠性已经被证实并能获得有用的数据，同样这种高保真的弹载记录传感器已被证实是一种有效的能达到T&E目的的方法。当然弹载记录技术有一个额外的要求，那就是能成功恢复弹丸飞行测试完成后的下载数据。这个报告的其余部分致力于描述OBR硬件，为了更好的进行智能弹药和弹道学的研究与开发，报告最后阐述一些利用该系统测试获得的数据。

2. OBR系统描述和特征

膛内数据记录器是一种数据编码器，它被设计用以捕获炮弹在膛内运动时的数据，之后在炮弹膛外运动阶段，将数据通过遥测链接传回。另外该系统还能作为独立的OBR系统直接存储数据。但是，如果遥测没有记录和恢复数据的硬件，就必须回收炮弹上的存储数据。这台记录仪有高达8模拟数据通道总计833ksps的速度与12位的分辨率。内存有128k的存储空间可以记录数据，在采样率最高的情况下最长记录时间为157毫秒。内存空间也能留出用以记录弹丸触发前的数据。这台记录仪由弹载加速度传感器或者外部信号控制开启。在记录前和记录期间，编码器的信息由通道一给出。记录仪由电路板上的加速度开关或外部信号触发。在数据被捕获后，编码器转换以反复记录数据直到弹丸飞行末端。每个重复间隔是11倍长的记录时间。因此，如果有100毫秒的数据需要记录，需要1.1秒的飞行时间来接受数据。所有8通道是高阻状态，0-5V输入。板的直径是1.125，见图1。这台记录仪能承受大约100,000g的过载。OBR用于记录从标准加速度仪或者其余压阻传感器传来的数据，OBR可从锂离子电池组供电。该系统能在-40oF~+145oF温度下工作。

图1.1.125微型高过载弹载遥测记录器（OBR）和弹载传感器数据下载器

3. 地面试验和飞行试验结果

OBR样机单元在陆军实验室进行了振动测试。利用MTS震动设备对其进行了大约30000g/s的测试。在成功完成后又进行了100000g/s的测试。内弹道模拟炮弹与OBR单元固连在一起用以获得更真实的膛内压力和加速度值。该模拟器常用于替代真实发射环境来获得逼真的发射动能，以便用于测试和评估。如图2中所示，炮弹从前至后贯穿房子，分别击中压力和TDU遥测传感器。追踪器从弹翼上移除，取而代之的是压力传感器和钢片。在弹体上打出一个洞，洞从弹翼前方伸出，这样压力传感器接线可以连接到遥测模块。这样的弹丸被M256口径坦克炮发射，发射场位于Aliant科技试验场。由此产生的发射膛压和加速度数据由OBR和遥测硬件技术获得，图表于图3所示。

图2.遥测IB模拟弹展示了含有OBR的遥测模块，位于弹体前部和压电式压力传感器的位置

图3.数据（归一化）由IB模拟弹丸与OBR和遥测硬件获得的膛内压力曲线和轴向加速度曲线，炮弹由M256坦克加农炮发射