[发明专利]一种高速试验弹丸的多级软回收方法及其辅助装置

权利要求书

1.一种高速试验弹丸的多级软回收方法，其特征在于，使高速试验弹丸依次射入第一级气液混合匀减速段、第二级液体减速段和第三级柔性固态混合物减速段，以实现高速试验弹丸的无损回收；所述方法包括以下步骤：

步骤一：将高速试验弹丸射入第一级气液混合匀减速段，第一级气液混合匀减速段的长度满足当高速试验弹丸从第一级气液混合匀减速段射出时，高速试验弹丸的速度降至小于等于v，v等于高速试验弹丸撞击第二级液体减速段中的液体时的无损最大速度；其中第一级气液混合匀减速段长度的计算方法包括以下步骤：

S1：高速试验弹丸射入第一级气液混合匀减速段中进行匀减速运动，忽略高速试验弹丸重力效应，根据牛顿第二定律可得，高速试验弹丸在气液混合溶液中运动时受到的阻力F为：

其中，m为高速试验弹丸的质量，a为人为设定的高速试验弹丸的理想减加速度，ρ为气液混合溶液的密度，A为弹丸的最大截面面积，C_d为弹丸在水中运动的头型阻力系数，v₀为高速试验弹丸射入气液混合溶液时的初速度，A和C_d均为定值；且高速试验弹丸在第一级气液混合匀减速段中的匀减速运动满足：

其中，X为位移；

将公式1-2带入公式1-1中可得高速试验弹丸位移X与气液混合溶液的密度ρ之间的关系，即：

通过公式1-3可得高速试验弹丸位移X与气液混合溶液的密度ρ的关系曲线图，从曲线图中可得出在理想减加速度a和末速度v为上述设定大小时，高速试验弹丸的最大运行距离，此最大运行距离即为第一级气液混合匀减速段的预设长度；

S2：根据S1得到的第一级气液混合匀减速段的预设长度计算高速试验弹丸射出第一级气液混合匀减速段时的实际速度v₁：考虑到实际试验过程中第一级气液混合匀减速段中气液混合溶液的密度ρ不能实现连续变化，故对步骤一得到的第一级气液混合匀减速段长度按以下原则进行分段，使实际试验过程中高速试验弹丸在第一级气液混合匀减速段中做近似匀减速运动，根据公式1-3可知，选取初始位移点X_i-1所对应的密度为ρ_i-1，选取ρ_i对应的位移点X_i为下一个位移点，且保证ρ_i≤1.5×ρ_i-1，则该分段的长度为X_i-X_i-1，用(ρ_i+ρ_i-1)/2替代该分段中连续变化的密度，从而将第一级气液混合匀减速段划分为多个小段，根据每个分段的长度、每个分段对应的密度以及公式1-1解微分方程计算得到高速试验弹丸在各分段中的初速度和末速度，从而得到当高速试验弹丸射出第一级气液混合匀减速段时的实际速度v₁；

S3：判断高速试验弹丸射出第一级气液混合匀减速段时的实际速度v₁是否超过步骤一中设定的安全末速度v，若是则重新设定理想减加速度a，重复S1至S3，若否则说明S1中得到的第一级气液混合匀减速段的预设长度、S2中对第一级气液混合匀减速段的分段及各段的密度设定均符合无损回收要求，且高速试验弹丸的实际速度v₁符合高速试验弹丸射入第二级液体减速段时的安全末速度要求；

步骤二：高速试验弹丸以实际速度v₁射入第二级液体减速段，经过第二级液体减速段后，高速试验弹丸的速度降为v₂；

步骤三：高速试验弹丸以速度v₂射入第三级柔性固态混合物减速段，且在第三级柔性固态混合物减速段中，高速试验弹丸的速度降为0，高速试验弹丸实现无损回收。

2.根据权利要求1所述的一种高速试验弹丸的多级软回收方法，其特征在于，第一级气液混合匀减速段中的液体为水或甘油，气体为空气；第二级液体减速段中的液体为水或甘油；第三级柔性固态混合物减速段中填充有橡胶、泡沫铝及明胶的混合物。