单管舰炮测量距离方向法试射精度分析方法

向宏志

(中国人民解放军92771部队，山东胶南266405)

0 引言

舰炮雷达观测对海射击过程中，通常采用测量距离方向法等观测校正方法。在舰艇上装备多门 (管)舰炮的条件下，一般采用齐射方式进行射击观测校正，但随着导弹技术的发展，通常1艘舰艇只装备1座大中口径舰炮，因此利用多门舰炮齐射来减小弹着偏差的方法已不再适用。对于单座单管舰炮对海射击观测校正，一般以最大发射率连续发射2发作为1组进行射击，以形成近似齐射的效果。

舰炮以最大发射率连续射击时称为连射。单管舰炮以最大射速进行连续射击时，其射击误差存在弱相差误差，称为连射并无不妥;当单管舰炮以低于最大射速进行连续射击时，称为连续发射较为妥当。为统一起见，本文对单管舰炮所有形式的连续射击统称为连续发射，完成的连续发射称为1组射击，不再用连射的称谓。

1 单座单管舰炮测量距离方向法试射实质

所谓单座单管舰炮测量距离方向法试射，就是用计算好的瞄准角进行数组连射，在每组连射落水期间测定连射平均弹着点距离对目标自动距离的偏差及平均弹着点方向对目标自动方向的偏差，然后以数组连射的平均偏差量按相反符号进行校正的一种射击方法。

为了缩短射击时间，采用分组快速连射的方法，通过测量1组弹丸平均落水点来进行修正偏差。下面假定在1组射击过程中:

弹丸落水位置为P1，P2…，Pn;

弹丸出炮口时刻射击舰和目标舰的位置为K1，M1，K2，M2，…，Kn，Mn;

弹丸出炮口时刻火控计算机滤波得到目标舰的位置为M'1，M'2，…，M'n;

弹丸落水时刻射击舰和目标舰的位置为Ka1，Ma1，Ka2，Ma2，…，Kan，Man;

弹丸出炮口时刻火控计算机解算的目标提前点位置为 M″1，M″2，…，M″n;

解算目标速度向量不存在误差时，火控系统推算的弹丸落水时目标舰位置为 M'a1，M'a2，…，M'an。

图1 试射原理示意图Fig.1 Schematic diagram of the test-firing principle

如图1所示，令试射连射发射时射击舰和目标舰的平均位置为K0和M0;试射连射发射时火控计算机滤波得到目标舰的平均位置为M'0;试射连射落水时射击舰和目标舰的平均位置为Kaa和Maa;试射连射发射时火控计算机解算的目标平均提前点位置为M″a;解算目标速度向量不存在误差时，火控系统推算的连射落水时目标舰平均位置为M'aa;连射水柱的平均位置为P;试射连射落水时中央平均弹道点位置为O。

则平均弹着点P和平均提前点M″a偏差的误差矢量

由于射击诸元是根据提前点位置经过弹道气象修正后得到的弹道点确定的，因此如果弹道气象修正完全准确的话，试射各发弹丸落水时各自中央弹道将通过M″i点，因此如果中央弹道没有通过M″i点，则中央弹道对于M″i点的偏差量即为弹道气象修正的误差。同理，对于1组连射中，中央平均弹道对于M″a点的偏差量也为弹道气象修正的误差。

所以，单座单管舰炮测量距离方向法试射的实质同双管舰炮类似，就是取数组连射平均偏差作为弹道气象准备的误差单独加以修正。

2 确定中央弹着点的精度

衡量确定中央弹着点的精度高低，可以用平均弹着点代替中央平均弹着点的精度指标以其误差的概率误差来表示，确定中央弹着点的精度和确定用平均到找点代替中央平均弹着点误差的概率误差，实质是一样的 (见图2)。

图2 中央弹着点的精度Fig.2 The accuracy of the central point of impact

以单管舰炮最大发射率连续发射2发射击为例，设2个弹着出现的时间差为Δt，各弹着与各自中央弹道在距离上的散布误差分别为Δd1和Δd2，各中央弹道对应平均中央弹道的误差分别为Δdc1和Δdc2，存在距变率误差为n(见图1)，则平均弹着点(P)对于平均中央弹着点(O)在距离上的随机误差为

根据误差综合定理，误差(Δd1+Δd2)+(Δdc1+Δdc2)的综合概率误差为

因此，平均弹着点对于平均中央弹着点在距离上的概率误差为

同理可得，在方向上的概率误差为

如果出现的弹着数为k，可以用上述同样方法证明平均弹着点对于平均中央弹着点的距离和方向上的概率误差分别为

从式(5)可以看出，为了减小平均弹着点对于平均中央弹着点的距离和方向上的概率误差，可以采用以下2个途径:在弹着数量不变时，可以减小弹着出现的时间差;在弹着出现的时间差不变时，可以通过提高射速增加弹着的数量k。当在增加弹着数量的同时，如果弹着出现的时间差也增加，则应综合考虑其影响。

3 以测得连射平均偏差量作为第3组误差的精度

如果试射以1组连射进行，并以测得连射距离偏差量作为距离上的第3组误差，它的误差除了第2组误差 (目标现在点、提前点误差和火控系统解算误差之和)外，还包括以平均弹着点代替中央弹着点的误差和测定平均弹着点对目标偏差的测量误差，如图3所示。

图3中，AM为测得的连射距离偏差量;ΔdⅢ为第3组误差;ΔdⅡ为第2组误差;Δd1为以平均弹着点代替平均中央弹着点的误差;Δd2为测定平均弹着点对目标偏差的测量误差。

图3 以连射平均偏差量作为第3组误差的精度分析Fig.3 Precision analysis of the Continuous shooting average deviation as the precision of the third set of error

第3组误差仅是测得连射距离偏差量中的一部分，显然以测得的连射偏差量作为第3组误差是不准确的，其误差就是ΔdⅡ，Δd1，Δd2之和，它的概率误差为

如果试射进行S组，并以测得的连射平均距离偏差量作为距离上的第3组误差，由平均值误差理论得，它的概率误差为

4 试射精度分析

试射精度是以效力射第1次连射落水时平均中央弹着点对目标分布的概率误差来表示的。概率误差越小，精度越高;反之，概率误差越大，精度越低。

经过试射后，弹道气象修正误差已作为第3组误差被校正，所以效力射第1次连射瞄准角误差中不包括这部分误差，仅存在第2组误差和装订表尺校正量的误差。

4.1 第2组误差

诸元解算的第2组误差包括测定目标现在点误差、火控系统解算工作误差和目标运动提前量误差。

在距离上的概率误差为

在方向上的概率误差为

式中:Ed为测定目标距离的概率误差;Egc为火控系统解算工作的概率误差;fθd为射角改变1mil引起的距离上的变化量;n为测定目标速度向量引起的距变率误差的概率误差;m为测定目标速度向量引起的横变率误差的概率误差;tf为弹丸飞行时间;Eqw为测定目标现在点舷角误差的概率误差。

4.2 表尺校正量的误差

表尺校正量的误差对各次校正来说是随机误差，但对试射后的各次连射来说是第3组误差。

在距离上的概率误差为

在方向上的概率误差为

效力射第1次1组射击落水后，平均中央弹着点对目标的偏差由第2组误差和表尺校正量误差构成。平均中央弹着点对目标在距离上的分布概率误差为

平均中央弹着点对目标在方向上的分布概率误差为

5 结语

单管舰炮与双管舰炮测量距离和方向法试射的方法近似相同，单管舰炮一般以最大发射率连续发射k发炮弹作为1组射击，以形成近似齐射的效果。在精度分析中，本文充分考虑1组射击中几发弹着的时间间隔所造成的误差，系统地提出了单管舰炮测量距离和方位法试射误差分析的方法和步骤。

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