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新聞資訊

    X與VERICUT連接的作用在于可以在NX里面把毛胚,零件以及刀具、夾頭都設(shè)置好,無(wú)須把毛胚、零件通過(guò)STL文檔導(dǎo)到VERICUT里面去進(jìn)行仿真,避免繁鎖的操作步驟。

    詳細(xì)步驟如下:

    1、右鍵-【我的電腦】-【屬性】-【高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置】-【高級(jí)】-【環(huán)境變量】,添加系統(tǒng)變量。變量名:CGTECH_INSTALL變量值:D:\Program Files\CGTech\VERICUT 8.2.1(注意這里根據(jù)CGTench的安裝目錄和安裝版本來(lái)確定,可徑可依實(shí)際更改)

    特別注意為什么添加的是系統(tǒng)變量而不是用戶變量,因?yàn)橄到y(tǒng)變量適用于所有用戶,而用戶變量只適用于當(dāng)前登錄的用戶,如果換了一個(gè)電腦用戶名就不起作用了

    2、相同的方法添加系統(tǒng)變量,變量名=CGTECH_PRODUCTS

    變量值=D:\Program Files\CGTech\VERICUT 8.2.1\windows64(注意這里根據(jù)CGTench的安裝目錄和安裝版本來(lái)確定,可徑可依實(shí)際更改),注意高版本的VERICUT不支持32位系統(tǒng),如下圖所示:


    3、添加系統(tǒng)變量名,變量名=LSERVOPT,變量值=-s "C:\ProgramData\CGTech\license\cgtech.lf",但這個(gè)環(huán)境變量不需要自己添加的,VERICUT安裝成功時(shí)就已經(jīng)自動(dòng)安裝了,除非安裝好沒(méi)有才需要添加,這個(gè)環(huán)境變量是指你破解文件的位置,如下圖所示:

    4、添加系統(tǒng)變量名,變量名=LSHOST,變量值=計(jì)算機(jī)名,注意不能帶后面的點(diǎn),如下圖所示:


    5、添加系統(tǒng)變量名,變量名=UGII_VENDOR_DIR,變量值:D:\Program Files\CGTech\VERICUT8.2.1\windows64\nx\NX12.0\english

    ,這個(gè)環(huán)境變量就是把VERICUT的命令直接掛到UG里,與UG外掛掛到UG里是一樣的,如果你裝有其他UG外掛此變量名有可能會(huì)被占用,可以換以下任意一個(gè)變量名:

    UGII_USER_DIR

    UGII_SITE_DIR

    UGII_VENDOR_DIR/UGII_GROUP_DIR

    如下圖所示:


    6、添加完以上環(huán)境變量后即可完成了NX12.0和VERICUT8.21的連接了,如下圖所示:

    讀完,如果覺(jué)得有用,那么點(diǎn)擊"關(guān)注"和點(diǎn)贊是對(duì)作者的一種尊重和鼓勵(lì)。作者(鐘日銘)是國(guó)內(nèi)CAD領(lǐng)域的暢銷(xiāo)書(shū)作者,為多家知名出版社的簽約作者。


    自2002年大學(xué)畢業(yè)至今,從事與機(jī)械、產(chǎn)品外觀及結(jié)構(gòu)相關(guān)的工作也快二十年了,使用Creo或ProE也算老經(jīng)驗(yàn)了。今天就跟大家分享一下使用Creo、ProE的一些心得,希望這些心得總結(jié)能對(duì)一些設(shè)計(jì)新手有所幫助,少走彎路。

    一、不要小看設(shè)計(jì)準(zhǔn)備與環(huán)境配置

    1、模板的選擇。很多時(shí)候,我們不使用系統(tǒng)默認(rèn)的英制模板,而是使用公制模板,例如零件設(shè)計(jì)采用mmns_part_solid公制模板。

    2、使用Creo、ProE進(jìn)行建模之前,一定要養(yǎng)成設(shè)置好工作目錄的好習(xí)慣,這有利于管理設(shè)計(jì)文檔,規(guī)劃協(xié)同工作。

    3、要善于巧用拭除文件的操作,例如對(duì)于不在窗口中顯示的模型,可以執(zhí)行"文件"|"拭除"|"不顯示"命令,這樣有利于系統(tǒng)進(jìn)程內(nèi)存的優(yōu)化,保持電腦的運(yùn)行速度。

    4、要善于使用圖層來(lái)管理模型文件中的各種對(duì)象元素,使用好圖層,對(duì)不同對(duì)象的操作和識(shí)別都會(huì)帶來(lái)便利。

    5、為了保證制圖標(biāo)準(zhǔn)化,需要對(duì)系統(tǒng)配置選項(xiàng)config等要有一定的了解,對(duì)有用的配置選項(xiàng)要統(tǒng)一配置好,免得制圖出現(xiàn)風(fēng)格各異的現(xiàn)象。

    二、養(yǎng)成良好的草繪習(xí)慣

    很多初級(jí)工程師或建模師對(duì)草繪沒(méi)有重視,沒(méi)有強(qiáng)尺寸、約束、弱尺寸等這些概念,在后面建?;蚝笃谛薷哪P蜁r(shí),有些關(guān)鍵尺寸或約束在不經(jīng)意間被系統(tǒng)自動(dòng)移除,導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題。而如果養(yǎng)成了良好的草繪習(xí)慣,那么這些問(wèn)題就很容易被避免了。一定要意識(shí)到草繪是建模的一個(gè)重要方面,草繪一定要結(jié)合建模思路來(lái)統(tǒng)籌規(guī)劃,能簡(jiǎn)單化就盡量簡(jiǎn)單化,這些都便于以后修改。

    1、草繪圖形時(shí),要考慮到繪圖參考的選擇(這在ProE中尤為突出,而在Creo中系統(tǒng)已經(jīng)能"智能化"捕捉到相應(yīng)繪圖參考了),懂得進(jìn)行尺寸標(biāo)注來(lái)獲得所需的尺寸,用戶創(chuàng)建的尺寸屬于強(qiáng)尺寸,強(qiáng)尺寸不會(huì)在沒(méi)有得到用戶確認(rèn)的情況下被系統(tǒng)移除,對(duì)于一些由系統(tǒng)自動(dòng)生成的弱尺寸,如果該尺寸是關(guān)鍵尺寸,那么可以通過(guò)修改尺寸值或使用"強(qiáng)"工具命令來(lái)將它變成強(qiáng)尺寸。

    2、在草圖中標(biāo)注的任何尺寸都應(yīng)該有意義,最后絕對(duì)不要留任何弱尺寸。如何理解尺寸有意義呢?其實(shí)就是要讓草圖繪制有據(jù)可依,不管是按一般設(shè)計(jì)規(guī)則標(biāo)注,還是按圖紙標(biāo)注,還是考慮了別的設(shè)計(jì)要求。

    3、對(duì)草圖中的尺寸和約束要了然于胸,要盡量區(qū)分哪些尺寸是關(guān)鍵的功能性尺寸,這些功能性尺寸盡量關(guān)聯(lián)在一起,以后修改別的尺寸,它們還是能保持不變,除非是直接對(duì)它們進(jìn)行修改或關(guān)聯(lián)修改。

    4、繪制樣條曲線和圓錐曲線時(shí),在它們的兩端一定要定義相切或標(biāo)注相切角度等。

    5、在草繪時(shí),對(duì)于確定的關(guān)鍵圖形的尺寸,有時(shí)還要巧用"鎖定"功能鎖定這些尺寸,那么在繼續(xù)草繪時(shí),這些尺寸就不會(huì)被一不小心弄丟了。

    6、修改草繪時(shí),在有些場(chǎng)合,盡可能使用替換以避免參照丟失。

    三、特征建模要注意細(xì)節(jié)及方法

    在進(jìn)行特征建模時(shí),一定要注意設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)見(jiàn)功底,同時(shí)要注意建模方法。

    1、模型建模要依據(jù)模型特點(diǎn)進(jìn)行分析,可以將復(fù)雜模型看做是由若干基本幾何體組合而成,有些模型可以根據(jù)其加工特點(diǎn)進(jìn)行分步建模,建模宜一個(gè)特征一個(gè)特征有序地疊加,不強(qiáng)求一步設(shè)計(jì)出來(lái)。

    2、建模步驟多不一定不好,建模步驟少不一定就好,總的指導(dǎo)思路是便于模型修改。

    3、軸類(lèi)(回轉(zhuǎn)體)零件的主體建議使用"旋轉(zhuǎn)"方法來(lái)構(gòu)建,在此基礎(chǔ)上模擬加工工藝進(jìn)行退刀槽、倒角等設(shè)計(jì),在各特征草圖的設(shè)計(jì)時(shí),就規(guī)劃好相關(guān)的尺寸,例如在軸主體的旋轉(zhuǎn)截面中,使用幾何中心線默認(rèn)為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸會(huì)自動(dòng)獲得旋轉(zhuǎn)截面的直徑尺寸(亦可手動(dòng)標(biāo)注出來(lái)),而相應(yīng)的軸向尺寸鏈也要盡量注意,這樣的好處是可以令以后出工程圖時(shí)顯示來(lái)自模型項(xiàng)目的這些尺寸,而不用再自行標(biāo)注,出圖工作便可以事半功倍。

    4、模型如果有圓角,則最好不要在特征草圖中畫(huà)出來(lái),因?yàn)檫@樣會(huì)讓草圖變得復(fù)雜,后面修改起來(lái)也很麻煩。圓角還是等模型造型/形狀構(gòu)建好了之后,再來(lái)一起或多分幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行倒圓角(圓角順序還是很重要的),這樣之前的特征草圖會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單,而且后面做更改時(shí)也不容易出現(xiàn)失敗的現(xiàn)象。

    5、模型的圓角設(shè)計(jì)盡量放在建模的最后,一般應(yīng)在拔模的后面,而且盡量不要讓圓角產(chǎn)生子特征,在設(shè)計(jì)中圓角失敗的可能性還是蠻大的,例如修改了其他一些特征,很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)圓角失敗的情況(如圓角丟失參照),此時(shí)也會(huì)拖累子特征的,修改模型時(shí)很可能要把圓角刪除。

    6、在進(jìn)行倒圓角或倒角時(shí),盡量不要在同一個(gè)命令操作里選擇太多的邊或其他有效參照,否則模型再生時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)較慢。

    7、對(duì)于倒圓角與倒角等一些工程特征,要注意集的概念,一個(gè)倒圓角集可以包含一個(gè)或多個(gè)倒圓角參考,它們的倒圓角規(guī)格是一樣的,便于集中管理它們。

    8、建模時(shí)不要亂選參照,繪圖參照盡量使用在模型樹(shù)特征序列中位置比較靠前的且穩(wěn)定的特征所生成的幾何,能用基準(zhǔn)平面的就盡量用基準(zhǔn)平面。從類(lèi)型上來(lái)說(shuō),優(yōu)先選擇基準(zhǔn)特征(如基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)、草繪基準(zhǔn)曲線)作為參照,接著是可選擇實(shí)體面/曲面作為參照,在草繪中一般不建議使用邊或頂點(diǎn)作為參照,當(dāng)然在有把握的情況下在草繪中還是可以使用邊參照。參照選擇還是很重要的,參照選擇不好的,當(dāng)修改前面的特征時(shí),后面本不應(yīng)該關(guān)聯(lián)的特征會(huì)出現(xiàn)再生困難,而系統(tǒng)會(huì)提示是否要更新、替換或刪除,此時(shí)該怎么處理好呢?還是妥妥地去檢查參考吧,能刪除的就不要留,能不選擇的就不要亂點(diǎn)參考,為了理順,有些人干脆對(duì)這部分再生失敗的特征進(jìn)行重新建模。

    9、多個(gè)特征具有陣列特點(diǎn)時(shí),要陣列它們,必須先將這幾個(gè)特征歸成一個(gè)組(視為一個(gè)單獨(dú)的對(duì)象),然后再對(duì)組進(jìn)行陣列。


    二次世界大戰(zhàn)中,日本海軍艦載機(jī)飛行員在飛臨美國(guó)海軍艦艇實(shí)施攻擊時(shí),或多或少會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,那就是美國(guó)海軍艦載高射炮發(fā)射的炮彈,并不像普通高炮炮彈那樣,只是在預(yù)先設(shè)定的高度上爆炸,而總是在接近自己飛機(jī)到一定距離內(nèi)爆炸,給日軍飛機(jī)造成極大的殺傷。日軍并不知道,他們遇見(jiàn)的高炮炮彈是一種美軍始終竭力保密的高技術(shù)裝備,是美國(guó)軍事工程科技人員創(chuàng)新性工作的成果。這一成果,在很大程度上改變了??兆鲬?zhàn)勝負(fù)的天平傾向。

    美國(guó)海軍戰(zhàn)艦上的127毫米艦炮是中遠(yuǎn)程防空主力

    自打飛機(jī)登上戰(zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái),地面上的士兵們就開(kāi)始把火炮炮口指向天空。最早的高炮使用的炮彈和地面作戰(zhàn)的炮彈一樣配裝的是碰炸引信,這種引信通過(guò)炮彈撞擊地面或目標(biāo)的物理效應(yīng)啟動(dòng),來(lái)引爆炮彈。碰炸引信用于攻擊空中目標(biāo)有很大的局限性,因?yàn)橹挥信趶椬矒魯硻C(jī)時(shí)引信才會(huì)動(dòng)作,但如果要讓一枚炮彈直接撞擊敵機(jī),在極近的距離上尚有可能,如果距離較遠(yuǎn),那么射手們就只能祈禱上蒼保佑了。為了提高高炮打擊敵機(jī)的實(shí)際效果,工程技術(shù)人員努力研制出高炮定高延時(shí)引信,通過(guò)調(diào)整引信火藥柱的長(zhǎng)度來(lái)控制炮彈爆炸時(shí)機(jī),使得炮彈在敵機(jī)的飛行高度爆炸,通過(guò)天女散花般的彈片去殺傷敵機(jī)。如果是攔截沖向艦艇的敵機(jī),那么理想的炮彈爆炸點(diǎn)應(yīng)該是在敵機(jī)航路正前方,這就要求炮手隨著敵機(jī)不斷迫近頻繁調(diào)整炮彈引信上的延時(shí)機(jī)構(gòu)。在沒(méi)有計(jì)算機(jī),只能通過(guò)概略估算的時(shí)代,這種工作幾乎不可能準(zhǔn)確完成。即便是小小的設(shè)定差錯(cuò)也可能讓炮彈變得對(duì)敵機(jī)完全無(wú)害。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前,美國(guó)在評(píng)估戰(zhàn)備狀況時(shí),就發(fā)現(xiàn)高炮炮彈機(jī)械延時(shí)引信難以完成快速有效防空攔截,統(tǒng)計(jì)顯示海軍127毫米高炮平均需要消耗2500發(fā)炮彈才能打下一架敵機(jī),這一數(shù)字對(duì)于面臨戰(zhàn)爭(zhēng)的美國(guó)海軍而言,實(shí)在是致命的缺陷。


    以消耗大量炮彈構(gòu)成的攔阻防空戰(zhàn)術(shù)存在無(wú)法避免的漏洞

    這一問(wèn)題得到了美國(guó)國(guó)防研究委員會(huì)(NDRC)的重視,該委員會(huì)是博士(Dr. Vannevar Bush)召集和領(lǐng)導(dǎo)的一群頂尖科學(xué)家,負(fù)責(zé)調(diào)動(dòng)全國(guó)技術(shù)資源來(lái)為美軍研究先進(jìn)武器裝備。針對(duì)艦隊(duì)防空效果缺陷這一突出問(wèn)題,NDRC展開(kāi)了相關(guān)研究,提出開(kāi)發(fā)一種能夠在目標(biāo)特定距離下起爆炮彈的引信,這種引信就是所謂的近炸引信,當(dāng)時(shí)研究團(tuán)隊(duì)內(nèi)部稱(chēng)為“可變時(shí)間引信”(Variable Time Fuze),簡(jiǎn)稱(chēng)VT引信。

    近炸引信的主意并不新鮮。許多看過(guò)高炮射擊演示的技術(shù)派人士都會(huì)為高炮驚人的彈藥消耗和同樣驚人之低的命中概率而震動(dòng),從而認(rèn)真地考慮近炸引信技術(shù)問(wèn)題。軍械專(zhuān)家們并不木訥,他們老早就在考慮為炮彈裝備一種“能夠因?yàn)槟繕?biāo)的影響”而啟動(dòng)的引信,這樣就能顯著提高炮彈對(duì)目標(biāo)的毀傷性能。如果能設(shè)法讓一枚炮彈在進(jìn)入目標(biāo)飛機(jī)致命殺傷范圍后自動(dòng)爆炸,那么這樣就會(huì)極大簡(jiǎn)化高炮火控系統(tǒng)的復(fù)雜性,同時(shí)讓每一枚炮彈都能物盡其用。早在1940年以前就有人提出過(guò)這類(lèi)技術(shù)構(gòu)想。但是在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下,要研制這樣的引信挑戰(zhàn)極大,幾乎不可能逾越。英國(guó)在火箭和炸彈用近炸引信方面起步較早,至少可以追溯到1939年。德國(guó)人更早,繳獲的檔案顯示德國(guó)早在20世紀(jì)30年代初就在這方面做過(guò)研究,但直到1945年歐洲戰(zhàn)場(chǎng)盟軍取得徹底勝利,德國(guó)人的研究仍然“在路上”。英國(guó)和德國(guó)的挫折,都是在從技術(shù)原理到工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化階段。而現(xiàn)在,這項(xiàng)艱巨的創(chuàng)新工作落在了美國(guó)人頭上。


    為炮彈研制新型引信成為美國(guó)科研當(dāng)務(wù)之急

    NDRC的科學(xué)家們提出的技術(shù)原理并沒(méi)有超出既有框架,提出開(kāi)發(fā)一種能夠感知目標(biāo)存在的裝置,把它裝進(jìn)127毫米艦炮的炮彈引信,這樣就在炮彈和目標(biāo)之間建立起一種“親密互動(dòng)”。這種引信會(huì)讓炮彈進(jìn)入目標(biāo)有效殺傷距離內(nèi)才起爆,就能對(duì)敵機(jī)造成最大程度的殺傷效果。理論很美妙,現(xiàn)實(shí)很殘暴。一旦到了工程應(yīng)用層面,這一理論就會(huì)遭遇重大挑戰(zhàn):這種類(lèi)似小型雷達(dá)的感應(yīng)裝置需要承受炮彈每秒475轉(zhuǎn)的高速自旋,還要能忍受炮彈發(fā)射時(shí)高達(dá)20 000g的強(qiáng)大加速。而且,這種雷達(dá)裝置還必須足夠小型化,其外形尺寸決不能超過(guò)冰淇淋大小。此外,這種新技術(shù)必須能夠轉(zhuǎn)化為兼具可靠性和簡(jiǎn)單性的工程產(chǎn)品??煽啃钥梢员WC炮彈在惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下發(fā)揮作戰(zhàn)效能,而簡(jiǎn)單性則能讓炮彈保持小巧,同時(shí)能夠快速大量生產(chǎn)。

    工程技術(shù)人員嘗試過(guò)多種研發(fā)方向,其中包括靜電感應(yīng)、聲學(xué)感應(yīng)、光學(xué)感應(yīng)和無(wú)線電感應(yīng)等多種方式。經(jīng)過(guò)一番考察,美軍選擇了光電感應(yīng)和無(wú)線電感應(yīng)兩個(gè)主要方向展開(kāi)工程研究。光電感應(yīng)方式看似簡(jiǎn)單,但它需要依賴可見(jiàn)光才能讓炮彈“看到”目標(biāo),白天還好說(shuō),夜間就不靈了。無(wú)線電感應(yīng)方式雖然更為復(fù)雜,但是卻能在白天黑夜都發(fā)揮作用。在兩個(gè)技術(shù)方向并行研究了一個(gè)階段后,美軍發(fā)現(xiàn)無(wú)線電感應(yīng)技術(shù)具備工程應(yīng)用潛力,可以滿足既定需求。有鑒于此,光電近炸引信在1943年10月終止研制,研究力量集中在無(wú)線電近炸引信方向。


    應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)為這種新型引信的誕生立下了汗馬功勞,這便是無(wú)線電近炸引信

    1941年12月7日美國(guó)太平洋艦隊(duì)珍珠港基地慘重偷襲時(shí),NDRC已在華盛頓卡內(nèi)基學(xué)院(Carnegie Institute of Washington)秘密展開(kāi)了近炸引信的研究。美國(guó)開(kāi)始艱難地轉(zhuǎn)入戰(zhàn)爭(zhēng)模式時(shí),近炸引信研究小組給出了一個(gè)技術(shù)評(píng)估結(jié)論。他們認(rèn)為,這種新概念引信可以研制出來(lái),而且能夠正常工作。但如果要短時(shí)間內(nèi)在工程應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)近炸引信的產(chǎn)品化,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為僅依靠現(xiàn)有力量完全不足,需要更多的科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員加入。美國(guó)政府必須設(shè)法組建一個(gè)包含科學(xué)人才、研究機(jī)構(gòu)、工程團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)組織在內(nèi)的機(jī)構(gòu)。也就在這個(gè)時(shí)候,布什博士找到了約翰?霍普金斯大學(xué)(Johns Hopkins University),詢問(wèn)對(duì)方是否可能建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,專(zhuān)門(mén)從事近炸引信的研究開(kāi)發(fā)。他得到了肯定的答復(fù)。于是在1942年4月,在華盛頓郊外馬里蘭州銀泉一個(gè)改造的簡(jiǎn)陋車(chē)庫(kù)里,約翰?霍普金斯大學(xué)成立了一所后來(lái)蜚聲世界的實(shí)驗(yàn)室——應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)。

    在各種無(wú)線電近炸引信方案中,美國(guó)最終選擇了依靠多普勒效應(yīng)工作的主動(dòng)式引信,因?yàn)樗氖褂眯Ч顬槔硐搿6嗥绽找旁诠ぷ鲿r(shí)會(huì)向外發(fā)射無(wú)線電波,電波碰到與引信存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)反射回來(lái),成為一種啟動(dòng)信號(hào)。引信接收到的回波會(huì)因?yàn)槎嗥绽招?yīng)發(fā)生頻率變化,這種頻率對(duì)發(fā)射器構(gòu)成干涉,結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)低頻干涉信號(hào),這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大,再被導(dǎo)入閘流管。一旦信號(hào)達(dá)到足夠啟動(dòng)閘流管的振幅,閘流管就會(huì)接通起爆電路,引爆起爆器,進(jìn)而引爆整個(gè)炮彈。對(duì)于引信和目標(biāo),目標(biāo)信號(hào)在振蕩檢測(cè)電路里產(chǎn)生的振幅與引信和目標(biāo)之間的距離密切關(guān)聯(lián)。換言之,如果預(yù)先恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定好放大器的增益和閘流管的偏壓,那么就能控制引信的工作距離。引信的工作距離并不是唯一需要考慮的因素。引信與目標(biāo)的相對(duì)方位也非常重要,這一點(diǎn)對(duì)于打擊飛機(jī)類(lèi)空中目標(biāo)尤為重要——引信必須要能確保炮彈在彈道上最為正確的點(diǎn)上起爆,把最多的爆炸破片拋向目標(biāo)。


    多普勒工作方式的無(wú)線電近炸引信剖視結(jié)構(gòu)

    對(duì)于大多數(shù)炮彈和導(dǎo)彈,爆炸時(shí)產(chǎn)生的大多數(shù)破片都沿縱軸90度角度飛散。對(duì)于那些飛行彈道經(jīng)過(guò)目標(biāo)但是不與目標(biāo)軌跡交會(huì)的炮彈,在目標(biāo)位于破片散布最密集的方向上起爆會(huì)造成最佳殺傷效果。但對(duì)于那些與目標(biāo)軌跡交會(huì)的炮彈,就需要炮彈在距離目標(biāo)盡可能近的位置起爆。這就對(duì)高炮用近炸引信提出了方向敏感性要求。具體來(lái)說(shuō),首先,引信在最大橫向破片飛散密度方向上應(yīng)該具有最佳敏感性;其次,引信在軸向方向上的敏感性應(yīng)該最小。要實(shí)現(xiàn)這樣的敏感性指標(biāo),需要把炮彈變成一個(gè)天線,炮彈的縱軸相當(dāng)于天線的縱軸。引信一般裝在炮彈頭部,這樣天線會(huì)被引信風(fēng)帽這類(lèi)小電極激活,通過(guò)放大器增益參數(shù)設(shè)置,也能調(diào)整引信的敏感特征。


    綜合指揮系統(tǒng)與無(wú)線電近炸引信聯(lián)動(dòng),將讓?xiě)?zhàn)艦防空得到質(zhì)的飛躍。

    如果是對(duì)付地面目標(biāo),引信需要被設(shè)計(jì)成能在最佳高度起爆,通常是在3-20米之間。此時(shí)最為理想的情況是,讓炮彈在軸線方向具備最佳敏感性。為此研制人員專(zhuān)門(mén)在炸彈頭部橫向安裝了一部短小的偶極天線。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)其實(shí)不用這么周折,如果在原來(lái)軸向天線引信基礎(chǔ)上改進(jìn)放大器,讓它能夠補(bǔ)償前向敏感性的衰減,同樣能收到不錯(cuò)的效果。例如,高俯角下落的炸彈意味著更高的接近速度和更高的多普勒頻率,此時(shí)可以通過(guò)提升放大器的增益來(lái)彌補(bǔ)高俯角狀態(tài)下信號(hào)敏感性的衰減。

    緊張有序的工作在嚴(yán)格保密下全速展開(kāi),研制團(tuán)隊(duì)克服了一個(gè)有一個(gè)技術(shù)障礙。這間“車(chē)庫(kù)”成了整個(gè)研究工作的中樞,這里完成的研究結(jié)論被送往企業(yè)承包人、政府機(jī)構(gòu)和全美的其他高校。拉著近炸引信原型產(chǎn)品的卡車(chē)從實(shí)驗(yàn)室駛出,奔赴海軍設(shè)在弗吉尼亞Dahlgren的試驗(yàn)場(chǎng)。近炸引信的研究范圍很廣,涵蓋火箭、炸彈和炮彈所需的各種類(lèi)型近炸引信,但海軍主要的興趣點(diǎn)還在炮彈所需的近炸引信,特別是海軍艦艇使用的5英寸(127毫米)口徑38倍徑艦炮,這是海軍主力防空武器。除了美國(guó)海軍,美國(guó)陸軍和英軍也都對(duì)炮彈用近炸引信念念不忘。美國(guó)陸軍也加入了無(wú)線電引信項(xiàng)目,英國(guó)也采取與美國(guó)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合的方式開(kāi)展研究。


    這個(gè)小東西成為美國(guó)海軍防空利器,日本人當(dāng)時(shí)甚至不知道這種秘密的存在。

    開(kāi)發(fā)炮彈與目標(biāo)距離的檢測(cè)電路的問(wèn)題并不復(fù)雜,如果電路可以緊湊到足以塞進(jìn)炮彈,且堅(jiān)固到能耐受發(fā)射沖擊,那么近炸引信的問(wèn)題就有望解決。但不久研究人員就發(fā)現(xiàn)研制一種足夠結(jié)實(shí)的真空管可能是最難解決的工程問(wèn)題。1940年后期,研究人員用商用真空管裝在磚塊上,從高處下落到水泥地或鋼板上,來(lái)測(cè)試其堅(jiān)固性。他們發(fā)現(xiàn)真空管其實(shí)遠(yuǎn)比預(yù)想的結(jié)實(shí),原本以為不可逾越的問(wèn)題并不那么可怕。

    炮彈引信需要很小的真空管,研究人員從市場(chǎng)上找來(lái)助聽(tīng)器用真空管進(jìn)行試驗(yàn),其中包括雷神公司和海頓公司(Hyton)的助聽(tīng)器真空管。為防止真空管玻璃碎裂,技術(shù)人員專(zhuān)門(mén)對(duì)真空管進(jìn)行了封裝處理。他們還改進(jìn)了電極結(jié)構(gòu)和安裝方式,提高了零件的機(jī)械強(qiáng)度。最好的強(qiáng)度測(cè)試當(dāng)然是使用火炮實(shí)際發(fā)射。1941年初,技術(shù)人員把真空管部件裝在127毫米艦炮炮彈上進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn),然后采用降落傘回收。此外技術(shù)人員還用高壓空氣炮對(duì)真空管進(jìn)行測(cè)試。與此同時(shí),電路設(shè)計(jì)工作也在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。震蕩器也被裝上炮彈進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn),確保它們能在炮彈飛行中正常工作。測(cè)試中除了使用127毫米艦炮,還使用了37毫米高炮。技術(shù)人員使用無(wú)線電接收機(jī)來(lái)檢測(cè)飛行中震蕩器發(fā)出的信號(hào)。為了給艦炮用近炸引信的電路提供電力,技術(shù)人員必須克服的另一大挑戰(zhàn)是電池。國(guó)家碳材料公司(NCC)為炸彈引信開(kāi)發(fā)的特種電池被用在了近炸引信上。1941年4月底,終于有一枚從37毫米炮射出的震蕩器在飛行中成功發(fā)出了信號(hào)。


    測(cè)試中的無(wú)線電近炸引信航空炸彈

    1941年6月,電路設(shè)計(jì)工作又有了進(jìn)展,技術(shù)團(tuán)隊(duì)制造出了足夠敏感且足夠緊湊,可以裝入引信的元器件。整個(gè)電路部分包括一個(gè)震蕩器、一個(gè)兩級(jí)音頻放大器、一個(gè)閘流管和一個(gè)電起爆器。技術(shù)團(tuán)隊(duì)為引信開(kāi)發(fā)了一個(gè)反置開(kāi)關(guān),在發(fā)射前確保引信電路處于關(guān)閉狀態(tài),直到發(fā)射前一瞬間才開(kāi)啟。電路中還設(shè)計(jì)了一個(gè)啟動(dòng)延時(shí)機(jī)構(gòu),在炮彈出膛,真空管燈絲實(shí)現(xiàn)預(yù)熱后以及整個(gè)電路信號(hào)“安靜”后才會(huì)啟動(dòng)引信。此后振蕩器開(kāi)始向外發(fā)射無(wú)線電信號(hào),部分信號(hào)會(huì)被炮彈引信附近的物體反射回來(lái),反作用于振蕩電路,產(chǎn)生一個(gè)干涉頻率,經(jīng)過(guò)放大器放大后,用于觸發(fā)閘流管。閘流管內(nèi)置的電起爆器會(huì)根據(jù)閘流管輸出信號(hào)起爆,進(jìn)而引爆炮彈裝藥。至此,美軍無(wú)線電近炸引信的工程架構(gòu)業(yè)已完成。接下來(lái),美軍在馬里蘭州試驗(yàn)場(chǎng)用57毫米火炮進(jìn)行了炮彈發(fā)射/回收試驗(yàn)。測(cè)試引信被裝上炮彈,通過(guò)火炮發(fā)射,通過(guò)對(duì)回收的炮彈進(jìn)行檢查,來(lái)判斷零部件的堅(jiān)固性。有些炮彈內(nèi)部裝上了發(fā)煙劑,用以顯示引信和起爆器的工作狀態(tài)。


    匯報(bào)演示中的無(wú)線電近炸引信炸彈和炮彈

    1941年9月,技術(shù)團(tuán)隊(duì)制造出了能夠在整個(gè)彈道飛行過(guò)程中正常工作的完整無(wú)線電近炸引信,測(cè)試發(fā)現(xiàn)引信的主要問(wèn)題集中在過(guò)早起爆方面,原因則是機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞、真空管和電路的尾聲干擾,以及電池的電壓波動(dòng)等。經(jīng)過(guò)改進(jìn),電路重新布局,放大器也重新設(shè)計(jì),以便能消除干擾噪聲。電池結(jié)構(gòu)也得到改善,接觸更加穩(wěn)固,以便減少欺騙性電壓變化。緊接著,全套引信機(jī)構(gòu)在海軍武器試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試。初期測(cè)試中127毫米艦炮引信表現(xiàn)不夠理想,主要問(wèn)題還是早期起爆。考察原因,人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)震蕩器使用的雙燈絲三極管兩根燈絲之間的beats在放大器的音頻通路波段引發(fā)了微噪聲,導(dǎo)致引信過(guò)早起爆。為解決此問(wèn)題,雙燈絲震蕩器被換成了單燈絲型。


    早期的無(wú)線電近炸引信設(shè)計(jì),帶有T型天線

    1941年末,西爾瓦尼亞公司(Sylvania Company)加入了真空管設(shè)計(jì)工作,研制出改進(jìn)型真空管。這一時(shí)期研究人員花費(fèi)大量精力改善微型真空管玻璃的質(zhì)量及其封裝方式,以克服玻璃破裂問(wèn)題。1942年1月新一輪測(cè)試中,近炸引信實(shí)彈射擊中取得了50%的成功率,至此技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始考慮批量制造的問(wèn)題。原來(lái)所有測(cè)試用引信都是由研制團(tuán)隊(duì)所屬機(jī)構(gòu)自制,1941年末時(shí)埃魯?shù)鹿荆‥rwood Company)加入制造。研制團(tuán)隊(duì)與克羅斯利公司(Crosley Corporation)簽訂協(xié)議,要求開(kāi)發(fā)批生產(chǎn)工藝和相關(guān)技術(shù)。


    實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試的無(wú)線電近炸引信炸彈

    盡管早期試驗(yàn)取得顯著進(jìn)展,但當(dāng)時(shí)仍有不少人認(rèn)為,無(wú)線電近炸引信最佳目標(biāo)毀傷效果所需的起爆距離可能無(wú)法確定。為解決這一問(wèn)題,技術(shù)人員對(duì)放大器頻率響應(yīng)的曲線進(jìn)行了深入研究,以期確定最佳起爆點(diǎn)。密歇根大學(xué)加入了這項(xiàng)研究,用縮比模型進(jìn)行了驗(yàn)證,確定了起爆點(diǎn)設(shè)定的基本原則。1942年春,技術(shù)團(tuán)隊(duì)決定利用全尺寸模型進(jìn)行試驗(yàn),檢測(cè)近炸引信起爆點(diǎn)的毀傷效果。4月,美軍在北卡羅來(lái)納州帕里斯島進(jìn)行了實(shí)彈測(cè)試,127毫米艦炮采用近炸引信彈藥朝氣球吊掛的真飛機(jī)進(jìn)行射擊,結(jié)果表明引信工作效果良好。美中不足之處在于,測(cè)試用炮彈裝填的是黑火藥,起爆時(shí)間偏長(zhǎng),造成炸點(diǎn)稍稍偏后。后來(lái)測(cè)試中技術(shù)人員調(diào)松了引信螺紋,讓炮彈能夠在較低的內(nèi)壓條件下起爆,這下炮彈攻擊效果大大改善。技術(shù)人員還為近炸引信研制了保險(xiǎn)機(jī)構(gòu),確保炮彈飛離炮口安全距離后引信才開(kāi)始工作。


    大小口徑艦炮都配發(fā)這種引信后,防空效果得到明顯改善

    1942年中期,近炸引信的全部組件均告完成。1942年8月,海軍“克里夫蘭”號(hào)巡洋艦使用127毫米艦炮進(jìn)行實(shí)彈測(cè)試,效果令人滿意。9月克羅斯利公司開(kāi)始量產(chǎn)近炸引信。11/12月,第一種定型的Mk 32近炸引信配發(fā)到海軍艦隊(duì)。1943年1月5日,“海倫娜”號(hào)巡洋艦就用近炸引信擊落了一架日本愛(ài)知99型俯沖轟炸機(jī)。這是第一架喪命于近炸引信之下的日本飛機(jī)。

    量產(chǎn)過(guò)程中,人們發(fā)現(xiàn)作為先進(jìn)技術(shù)裝備的近炸引信仍顯復(fù)雜,批量生產(chǎn)需要細(xì)致的質(zhì)量管理手段。軍械局專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)管理近炸引信量產(chǎn)問(wèn)題,但是效果不佳。于是研制團(tuán)隊(duì)受命接管質(zhì)量控制問(wèn)題,同時(shí)負(fù)責(zé)近炸引信的工程化改進(jìn)。1942年5月,研制團(tuán)隊(duì)脫離NDRC,被直接置于科學(xué)研究發(fā)展辦公室(OSRD)管轄之下。至此整個(gè)團(tuán)隊(duì)全部轉(zhuǎn)入約翰?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。


    炸彈用M168近炸引信特寫(xiě),當(dāng)時(shí)這是絕對(duì)的軍事機(jī)密

    1942年夏開(kāi)始,美國(guó)開(kāi)始為英國(guó)海軍艦炮研制近炸引信。英國(guó)海軍艦炮炮彈頭部直徑更小,這要求Mk 32引信必須瘦身,才能裝上英國(guó)炮彈。英國(guó)人最初要求引信里裝上可調(diào)的自毀機(jī)構(gòu),以避免啞彈落入己方陣地或設(shè)施。技術(shù)團(tuán)隊(duì)為此改進(jìn)開(kāi)發(fā)出Mk 33引信。1942年末,美利堅(jiān)無(wú)線電公司(Radio Corporation of America)開(kāi)始生產(chǎn)Mk 33引信,1943年起,著名的柯達(dá)公司也加入生產(chǎn)大軍。到1943年9月,Mk 33引信量產(chǎn)趨于穩(wěn)定,美國(guó)開(kāi)始向英國(guó)交付這種新銳裝備。Mk 33專(zhuān)門(mén)用于英國(guó)海軍4.5英寸(115毫米)艦炮,這是英國(guó)海軍艦艇主要防空武器。


    T-4型無(wú)線電近炸引信

    除了Mk 33,美國(guó)還為英國(guó)驅(qū)逐艦用4英寸(100毫米)艦炮開(kāi)發(fā)了尺寸更小的Mk 41型近炸引信。Mk 33和Mk 41體積更小,為此美國(guó)專(zhuān)門(mén)研制了小型電池,但是卻發(fā)干電池的貯存壽命只有幾個(gè)月,沒(méi)法保證引信參戰(zhàn)時(shí)可靠供電。前線部隊(duì)反應(yīng),原有的Mk 32引信也同樣有電池消耗問(wèn)題,在高溫?zé)釒У貐^(qū)通常存放幾個(gè)月干電池就會(huì)失效。技術(shù)人員只能繼續(xù)為戰(zhàn)勝新問(wèn)題而奮斗,他們開(kāi)始著手研制一種被稱(chēng)作儲(chǔ)備電池(Reserve Battery)的新型電池。這種新電池極富創(chuàng)意,是一種濕電池,包括裝有活性電解質(zhì)的密封玻璃瓶和金屬電極板兩部分,玻璃瓶平時(shí)可以長(zhǎng)期存放,直到火炮發(fā)射瞬間才會(huì)在強(qiáng)大的加速度作用下碎裂,這樣電解質(zhì)就會(huì)與電池極板接觸發(fā)生反應(yīng),開(kāi)始為元器件供電。設(shè)計(jì)這個(gè)玻璃瓶并不簡(jiǎn)單,瓶子既要足夠結(jié)實(shí),可以耐受戰(zhàn)時(shí)的野蠻搬運(yùn),又要能在火炮射擊時(shí)因?yàn)榧铀俣榷⒓此榱?,為此技術(shù)團(tuán)隊(duì)做了大量試驗(yàn),取得了關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。到1944年初,儲(chǔ)備電池開(kāi)始普遍應(yīng)用于近炸引信。


    T-89無(wú)線電近炸引信特寫(xiě),利用風(fēng)力葉輪來(lái)產(chǎn)生電力

    近炸引信還在繼續(xù)瘦身。1943年春,美國(guó)又設(shè)計(jì)出更小的Mk 45近炸引信,可以用于陸軍野戰(zhàn)火炮。這種引信可以讓炮彈在空中特定高度爆炸,有效殺傷地面人員。最早投產(chǎn)的Mk 45用于配備陸軍90毫米高炮,此外美軍還開(kāi)始為其他各種陸軍榴彈炮開(kāi)發(fā)近炸引信。

    隨著用戶不斷擴(kuò)大,保密成了一個(gè)大問(wèn)題。美軍為這種高技術(shù)裝備制定了嚴(yán)密的保密措施,要求在啞彈可能落入敵占區(qū)或被敵人回收的情況下不得使用近炸引信。也正因如此,近炸引信雖然作戰(zhàn)效能極佳,卻并不是海陸軍想用就能用的裝備。美軍武器庫(kù)里的近炸引信堆積如山,而各個(gè)部隊(duì)大多數(shù)時(shí)候卻只能使用老舊引信。終于,戰(zhàn)場(chǎng)需求壓力戰(zhàn)勝了保密壓力。1944年12月美軍做出決定,解除對(duì)近炸引信的使用限制,于是它們開(kāi)始在歐洲戰(zhàn)場(chǎng)大量使用,給納粹德國(guó)造成了嚴(yán)重的損失。在突出部戰(zhàn)役中,近炸引信炮彈在打擊德軍方面發(fā)揮了重大作用。蜷縮在掩體和戰(zhàn)壕內(nèi)的德軍士兵,在無(wú)線電近炸引信炮彈30英尺的空爆高度下,幾乎沒(méi)有任何防范能力。巴頓中將這樣評(píng)價(jià),“VT引信會(huì)改變戰(zhàn)爭(zhēng)面貌。我很慶幸我們最先想到它?!?/p>


    打擊掠水目標(biāo)是無(wú)線電引信受到干擾的主要原因,不過(guò)美國(guó)人很快改善了這一問(wèn)題。

    近炸引信實(shí)戰(zhàn)中很快又發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題:用它對(duì)付掠水低空飛行的魚(yú)雷機(jī)效果不佳。究其原因,低平彈道射出的炮彈由于水面回波作用會(huì)導(dǎo)致引信過(guò)早爆炸,在某些情況下引信甚至不會(huì)啟動(dòng)。為解決這一問(wèn)題,技術(shù)人員又在引信中加上了水面回波抑制電路,這實(shí)際是一個(gè)自動(dòng)音量控制電路(AVC),能有效減少引信對(duì)水面回波的敏感性。整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)期間,APL都在對(duì)無(wú)線電近炸引信進(jìn)行持續(xù)開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。在最高峰時(shí)期,全美有超過(guò)300架企業(yè)的10000名工人在制造近炸引信,日產(chǎn)量高達(dá)70000枚。


    今天無(wú)線電近炸引信已經(jīng)成為海軍艦炮的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)裝備。

    直到今天,美國(guó)海軍艦炮使用的近炸引信仍然秉承了最初的設(shè)計(jì)理念,只是在設(shè)計(jì)制造技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。美軍近年的評(píng)估報(bào)告認(rèn)為,近炸引信的水面回波抑制電路仍有不足。目前AVC引信可以允許在距離水面較低的高度使用,但還是需要進(jìn)一步改進(jìn)。此外,這些近炸引信應(yīng)具備敵我識(shí)別能力,防止誤傷己方飛機(jī)。最重要的是,這些無(wú)線電近炸引信一旦遇到敵人的電磁對(duì)抗措施,會(huì)變得十分脆弱——盡管這一問(wèn)題尚未出現(xiàn),但是毫無(wú)疑問(wèn)引信的反對(duì)抗性能必須得到改善。美軍目前在這一問(wèn)題上已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但是效果尚不能完全令人滿意。

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