一维弹道修正弹对海上目标射击误差及射程扩展量研究*

2012-12-10汪德虎由大德

弹箭与制导学报 2012年1期

黄义，汪德虎，由大德，白江

（海军大连舰艇学院，辽宁大连 116018）

0 引言

一维弹道修正弹是一种低成本信息化弹药，与普通弹药相比，密集度大幅提高[1－2]，解决了舰炮对海上目标射击精度低的难题。一维弹道修正弹采用增阻方式对射程进行修正[3]，火炮瞄准比命中点远的一点[4]，此点距命中点的距离称为射程扩展量。如果射程扩展量取小了，则会出现较多的射弹在修正机构作用前的预测落点在目标近方而无法修正；如果取大了，则会增大阻力环作用时间，增大扰动对落点偏差的影响，也起不到增加密集度的效果，另外，射程扩展量取大了会减小炮弹的最大射程。一维弹道修正弹的工作原理与传统无控弹不同，射程扩展量的计算与射击误差有关。所以，研究一维弹道修正弹的射击误差和最佳射程扩展量的计算对提高大口径舰炮的作战效能具有重要意义。

1 弹道修正弹对海上目标射击原理

弹道修正弹对海上目标射击的工作过程：首先，跟踪测量海上目标的坐标，滤波求取目标的运动参数，解算命中点，加上射程扩展量，将舰炮瞄向比命中点更远的一点（瞄准点），瞄准点距发射点的距离称为瞄准射程。炮弹发射后，跟踪雷达放弃对目标的跟踪，转而跟踪弹丸，测量一段弹道参数，火控计算机对测量的弹道进行解算，求取若修正机构不工作的弹丸落点，根据此落点与推算的目标位置之间的偏差求取修正量，产生修正指令并发送，弹上接收机收到修正指令后传送给修正执行机构，实现对弹丸射距的修正，从而提高落点密集度。外弹道如图1所示。

图1 一维弹道修正弹外弹道示意图

2 弹道修正弹对海上目标射击误差分析

根据弹道修正弹的工作原理，在修正机构工作之前，修正弹和传统无控弹药一样存在瞄准诸元误差和预测落点散布误差，二者在距离上的均方差分别记为σz1、σs1；修正机构工作之后，修正弹存在修正诸元误差和实际落点散布误差，二者在距离上的均方差分别记为σz2、σs2。

其中：σdcl表示跟踪雷达测量目标距离的误差的均方差；fdV0表示初速变化1m／s时引起的距离改变量；σV0表示确定初速误差的均方差；fdρ表示空气密度变化1%ρ0n引起的距离改变量；σρ表示确定空气密度误差的均方差；fdWd表示纵风变化1m／s时引起的距离改变量；σWd表示确定纵风误差的均方差；fdθ0表示射角变化1mrad时引起的距离改变量；σgc表示计算高低瞄准角误差的均方差；σφs表示随动系统高低瞄准角误差的均方差；σdlb表示目标运动模型与实际运动不符产生的距离误差的均方差。

式中：fdV表示弹道测量段末端弹丸存速变化1m／s时引起的距离改变量；σV表示弹道测量段测量弹丸存速误差的均方差；fdρ表示弹道测量段至弹道落点空气密度变化1%ρ0n时引起的距离改变量；σρ表示确定空气密度误差的均方差；fdWd表示弹道测量段至弹道落点纵风变化1m／s时引起的距离改变量；σWd表示确定纵风误差的均方差；fdTz表示修正机构工作时间变化1ms时引起的距离改变量；σTz表示计算修正机构工作时间误差的均方差。

3 射程扩展量计算模型

3.1 确定射程扩展量的原则

确定射程扩展量的基本原则是，在保证一维弹道修正机构工作前的炮弹落点位于修正后散布椭圆内部或右侧的前提下，使射程扩展量最小[5]。

3.2 射程扩展量计算公式

图2中，修正前散布中心取以瞄准点为中心的瞄准诸元散布椭圆最左侧的点，修正后散布中心取以目标点为中心的修正诸元散布椭圆最左侧的点，此时修正前散布中心是保证修正机构工作前的炮弹落点位于修正后散布椭圆内部或右侧的最左侧一点。

图2 最佳射程扩展量示意图

由图2可知，射程扩展量Xi的计算公式为：

记目标射程为Xl，一维弹道修正机构工作前的距离散布密集度指标为Px1，一维弹道修正机构工作后的距离散布密集度指标为Px2，则：

其中：Bx1和Bx2分别为修正前和修正后的距离散布中间误差；Xf为修正前散布中心距火炮发射点的距离，Xf＝Xa－3σz1，Xa为瞄准射程，由于Xa远大于3σz1，取：

由于炮弹修正前和修正后的落点具有正态分布特性，其距离散布中间误差为：

将式（4）～式（6）代入式（3），得：

4 仿真

对射程Xl＝40km，纵深为2倍的修正后散布误差的概率误差的目标发射100发一维弹道修正弹，修正前和修正后的距离散布密集度以及瞄准诸元误差和修正诸元误差取某型一维弹道修正弹的指标数据，按照式（7）计算射程扩展量Xi，再对射程扩展量分别减少300m、600m、增加300m、600m，采用 Monte－Carlo法仿真10000次计算修正机构工作前纵深上的可修正弹数和修正后的平均命中弹数，结果如表1所示。