中大口径舰炮使用测速雷达初速误差分离技术研究*

解维河 朱 涛

(1.海军大连舰艇学院 大连 116018)(2.91959部队 三亚 572000)



中大口径舰炮使用测速雷达初速误差分离技术研究*

解维河1朱 涛2

(1.海军大连舰艇学院 大连 116018)(2.91959部队 三亚 572000)

针对使用测速雷达实时测速校射过程中存在的初速校正误差,分析初速误差产生的原因,提出初速误差分离方法,研究测速雷达数据的合理使用时机,制定初速误差分离的使用流程,为中大口径舰炮使用测速雷达条件下校射正确实施和装备的研制改进提供借鉴。

测速雷达; 误差; 舰炮

Class Number TN911.73; E919

1 引言

现代中大口径舰炮都配备了测速雷达,能够逐发测量炮弹的初速和预测下一发弹丸初速,在进行弹丸逐发预估过程中[1],在预估初速中包含弹丸测量的随机误差,会产生由预估误差造成的初速误差。在弹着偏差量修正过程中,该误差同其他误差源引起的误差一并综合修正,如果能够将初速预估误差进行分离单独校正,可以避免测速雷达预估误差影响,本文对该问题进行研究。

2 测速雷达校射初速误差产生原因分析

2.1 不使用测速雷达情况下的舰炮初速估计及初速修正方法

舰炮射击时,通常按照标准初速计算射击诸元,首发射击时,将冷膛修正量、弹重修正量等折合到标准初速中计算出舰炮的首发初速;在弹着偏差量中,由于初速误差引起的距离误差是由于首发初速值实际值与在计算的初速值之差造成的,因此,在传统的射击过程中,首发精度影响关键因素是进行冷膛修正、膛蚀等各因素的测量或估计值是否准确,其越精确,弹着偏差量中由于初速误差引起的越小,在后续射击中,按照测量的弹着距离偏差进行修正,折合到初速中进行修正。

2.2 使用测速雷达舰炮初速预测误差分析

使用测速雷达后,能够逐发测量弹丸的初速,按照测量的弹丸初速进行预估下一发初速[1]。对第i发炮弹的初速进行实时修正过程中,弹着修正量是第i-1发射击时测量的弹着点,初速使用的是测量第i-1发炮弹后(包括第i-1发炮弹)预测的初速,第i-1发弹丸的实际初速可以测量出来,第i-1发弹丸的预测初速根据第i-2发炮弹前发射后预测出来,因此,第i-1发弹丸的实际误差(测量值(实际值)—预测值)可以计算出来,第i发弹丸弹着偏差量可以测得,测量的弹着偏差量中由于初速引起的为第i发的预测值和第i发的实际值(雷达测量)之差引起的。

用公式表示为

如果ΔV0较小,那么,由于初速误差引起的误差较小,如果ΔV0较大,该误差对校射结果影响较大。同时,由ΔV0误差引起的弹着距离偏差量在每发弹丸射击中都存在,并且,该误差是随机的,其随着每发弹丸的不同而变化,如果将该误差在弹着偏差量中综合校正,那么,由于每发炮弹的因素引起的随机误差都包含在弹着偏差量的距离误差中,其必然使得校正的结果产生随机误差,所以,需要将由初速预估误差引起的距离误差进行分离。

3 误差分离技术研究

3.1 分离方法

Δd′的值为剔除初速误差后由其他因素引起的误差值,将该值折合成初速或者空气密度。

如果直接折合成初速,可以直接在第i发的预测初速中进行减掉ΔV0;如果折合成空气密度偏差,按照折合成空气密度的方法进行折合。由于测速雷达精确校正初速误差后,初速误差所占比例较小,由空气密度所占比例较大,弹着偏差量折合成空气密度后精度较高(相关文章已经论证),因此,校正初速后的误差折合成空气密度进行计算。

3.2 使用测速雷达后弹丸初速确定

3.2.1 首发初速设定

传统首发预估方法是根据膛蚀、冷膛修正量等与标准初速进行综合计算得到的值,首发初速估计值与实际值相差越小,其射击精度越高,使用测速雷达后,测速雷达能够实时测量每发弹丸的初速,在进行初速的处理时可以充分利用测速雷达的测量数据。在每次射击时,可以通过测速雷达记录下测速值,按照多次测量取平均值进行计算：

Vn为第n次射击测速雷达测量的初速,n为整数。

3.2.2 第二发初速预估

首发受到冷膛等因素影响,与冷膛射击后的各弹丸初速相差较大。首发数据如果加入到后续的射击中预估值中,影响后续预估的初速值,如果首发的测量值在后续的初速预估中不使用,测速雷达从第二发开始进行初速预估,这就造成对第二发数据需要进行预估和设置。第二发预估值可以按照首发测量值加上冷膛修正值进行计算,为首发测量值加上冷膛修正值:

V2=V1+|VX|

V1为首发初速值;VX为冷膛修正值;V2为第二发的初速预估值。

从第二发开始使用测量的初速数据。

3.2.3 冷膛修正量值VX确定

冷膛修正量值的获取可以从多次射击中测速雷达测量每次射击的第一发和第二发数据,该冷膛修正量是在首发基础上加上修正量(与传统首发冷膛修正量相反),每次将结果进行记录,取多次的测量值之差进行平均,作为冷膛修正量的值。

ViX=Vi2-Vi1

其中,ViX为第i次射击中第一发和第二发弹丸的差值;VX为多次射击ViX的平均值,作为每次射击的冷膛修正量;i和n均为整数。

这就要求每次对测速雷达测量的第二发弹丸初速的数据进行保存,与首发数据进行比较,取平均值进行计算。

4 流程设计

按照上述分析,在进行初速误差分离以及合理使用初速数据后,对使用测速雷达作战的流程进行研究,其流程如图1所示。

图1 测速雷达使用流程

5 结语

测速雷达的使用可以提高舰炮首发命中和校射的精度,同时,逐发校正的方式也带来了新的校正误差,通过对使用测速雷达时的校正误差进行分析,提出了分离初速误差的方法,可以减小初速随机误差对弹着偏差校正的影响,其研究内容可以为新型中大口径舰炮配备测速雷达后的使用以及武器装备的改进研制提供借鉴。

[1] 周旦红,等.多普勒测速雷达速度转换的误差分析[J].哈尔滨工程大学学报,2007,21(1):34-37.

[2] 马玲.毫米波测速雷达的测量原理[J].弹道学报,2003,15(4):87-91.

[3] 郝晓剑.测量转管炮炮口初速的一种新方法[J].华北工学院学报,2000,21(2):114-117.

[4] 汪藻.炮口初速建模初探[J].舰船科学技术,1999(6):25-30.

[5] 王秀玲.基于炮口雷达的初速综合预测技术[J].火力与指挥控制,2009,34(7):165-167.

[6] 刘海林.获取测速雷达时间零点的几种方法[J].无线电工程,2008,38(3):61-64.

[7] 张锦斌.火炮测速雷达的最小测量点数和作用距离[J].无线电工程,1999,29(2):5-10.

[8] 石晨光.舰炮武器原理[M].大连:海军大连舰艇学院,2009.

[9] 汪德虎.舰炮射击理论[M].北京:海潮出版社,1998.

[10] 张锦斌.火炮初速测量方法浅析[J].无线电通信技术,1993,19(4):23-30.

[11] 刘海林.测速雷达在舰炮武器系统中的应用[J].无线电工程,2008,38(11):55-57.

Muzzle Velocity Error Separation Technique about the Gun Equipped with Radar of Measuring Velocity

XIE Weihe1ZHU Tao2

(1. Dalian Naval Academy, Dalian 116018)(2. No. 91959 Troops of PLA, Sanya 572000)

For the muzzle velocity correction error in using radar of measuring velocity, the reasons for the initial velocity error generated are analyzed, and the initial velocity error separation method is proposed, and the rational use opportunity of data is researched, and the processes of muzzle velocity error separation is developed. All these provide referential method for the correct implementation and equipment’s design under conditions of radar of measuring velocity.

radar of measuring velocity, error, shipborn-gun

2014年7月15日,

2014年8月24日

解维河,男,博士研究生,工程师,研究方向:舰炮武器作战使用。

TN911.73; E919

10.3969/j.issn1672-9730.2015.01.021