炮射末敏弹射表编拟中开舱高度的研究

尚 勇,程丽丽,郑 斌

(中国兵器工业第203研究所,西安 710065)

炮射末敏弹射表编拟中开舱高度的研究

尚 勇,程丽丽,郑 斌

(中国兵器工业第203研究所,西安 710065)

针对炮射末敏弹射表编拟中出现的新课题,对炮射末敏弹开舱高度的影响因素进行了分析。结合炮射末敏弹的使用特点,给出了炮射末敏弹射表编拟中开舱高度的技术实现途径。建立炮射末敏弹弹道数学模型,确定炮射末敏弹射表的格式,并给出使用射表的方法。最后在极限的射击条件下对射表精度予以检验。检验结果表明:开舱高度的设计方法合理有效,可以为所有炮射末敏弹的射表编制提供依据。

兵器科学与技术;射表;编拟;末敏弹

0 引言

末敏弹[1]主要用于攻击阵列或集群装甲目标,如坦克、装甲运兵车、步兵战车、自行火炮等,是远距离反规模装甲的武器。炮射末敏弹是末敏弹技术在各种火炮平台上的应用。

炮射末敏弹射表与普通榴弹射表[2]、子母弹射表一样,是部队运用武器系统作战和训练的基本文件。由于炮射末敏弹的工作原理和作用流程与普通榴弹、子母弹有较大区别,尤其对开舱高度的设计提出了更高的要求。开舱高度的设计是否合理决定了炮射末敏弹能否正确完成作用流程,也决定了炮射末敏弹射表的精度能否满足使用要求。

炮射末敏弹作为新型精确打击弹药,在国内学术期刊上还未见有对其射表编拟中开舱高度进行研究的文章发表,文中给出炮射末敏弹射表编拟中开舱高度的技术实现途径,研究结果表明利用文中方法设计的开舱高度可以使编拟的炮射末敏弹射表的精度满足使用要求。

1 射表编拟中开舱高度的考虑因素

炮射末敏弹弹道为子母式弹道,有三段弹道:

第一段为母弹段弹道,即炮射末敏弹出炮口至开舱点(即抛末敏子弹时刻)的飞行轨迹。在射表编制中,第一段母弹段弹道采用修正的质点弹道模型,且模型中使用的气动参数结合靶场飞行试验条件进行了符合修正。

第二段和第三段弹道均为末敏子弹弹道。第二段为末敏子弹减速减旋段弹道,即末敏子弹开舱抛出后至旋转伞张开时刻的飞行轨迹;第三段为末敏子弹稳态扫描段弹道,即旋转伞张开到弹上EFP战斗部起爆时刻末敏子弹飞行轨迹。第二段、第三段弹道采用质点弹道模型,且模型中使用的阻力系数结合靶场飞行试验条件和空投试验条件进行了符合修正。

炮射末敏弹在不同条件下的开舱高度取值既要考虑在实际条件下末敏子弹后续作用流程的正确实现,又要考虑尽可能减少末敏子弹留空时间。与通常子母弹仅在一个定高度值开舱不同,由于末敏子弹作用过程的复杂性,仿真计算和试验表明,为满足炮射末敏弹开舱高度取值要求,其开舱高度在不同外界条件下的取值变化较大。

炮射末敏弹开舱高度取值与弹道特性、工作流程、散布特性及射击条件有关。开舱高度散布是确定开舱点高度的重要因素。开舱高度主要受初速、弹道系数、射角、开舱时间、随机风的影响,这些因素的散布会形成开舱高度的散布。此外,为便于分析将末敏子弹旋转伞启动点高度散布叠加到母弹开舱点高度散布中。开舱高度要有高度余量以保证实际的开舱点高度散布。另外,根据射击条件对弹道的影响,开舱高度对射击条件的补偿值经过仿真计算后也应考虑到开舱高度之中。综合以上分析后,表1为炮射末敏弹不同条件下开舱高度对应关系表。

表1 0号装药开舱高度对应关系表

2 弹道数学模型与射表使用方法

炮射末敏弹射表编拟所采用的数学模型是在母弹段弹道使用4D弹道数学模型[3],末敏子弹段弹道使用3D弹道数学模型。下面分别给出4D弹道数学模型和3D弹道数学模型的具体表达形式。

(1)

(2)

式中:t为时间;vx、vy、vz为子弹速度v在基准坐标系o-xdydzd上分量;x、y、z为子弹质心坐标;Rdx、Rdy、Rdz为子弹弹体阻力在基准坐标系上投影;Rsx、Rsy、Rsz为减速伞阻力在基准坐标系上投影;Gx、Gy、Gz为重力在基准坐标系上投影。

同时解算母弹段、子弹段弹道数学模型,可以得到炮射末敏弹射表所需要的数据。炮射末敏弹射表的格式同其他地炮射表的格式[4]基本相同,主要包括有基本诸元表、修正诸元表、散布诸元表、炮目高低角修正量表等。炮射末敏弹射表的形式如表2。

炮射末敏弹射表使用时首先按实际射击条件,逐项对射表的射距和引信装定时间进行修正,得出修正后的射距、表尺和引信装定时间对应表,然后根据此表插值求出所需的表尺和引信装定时间,按此结果装定射击。

举例:已知射程17 350 m,纵风5 m/s,气压10 mm汞柱,其余为标准条件,求表尺和引信装定时间。由基本表查得:射程17 200 m和17 400 m时,对应的表尺和引信装定时间及修正值如表3。

计算得该非标准条件下保持射表中确定的开舱高度时的射距离、表尺和引信装定时间对应关系如表4。

其中:X1=17 200+ΔXw1+ΔXh1

X2=17 400+ΔXw2+ΔXh2

再以射程17 350 m,从表4中插值得到实际射击条件下的表尺和引信装定时间。

若有炮目高差时,还以上例为例,则射程17 200 m和17 400 m对应的θ1、θ2、Tη1、Tη2是从对应的有炮目高差时表尺和引信装定时间表插值而得。

表2 炮射末敏弹射表形式

表3 炮射末敏弹查基本表举例

表4 炮射末敏弹考虑非标条件后关系表

3 计算结果与比较

为检验所设计的炮射末敏弹开舱高度值是否满足炮射末敏弹射表的精度,使用炮射末敏弹射表确定各个射击条件(如纵风、气压、气温、初速、药温、弹重符号等)的偏差量引起的距离改变量和引信装定时间改变量,最终通过插值方法确定表尺和引信装定时间。并与直接程序计算结果进行了比较。

将射击条件对弹道的影响分为两类:顺条件和逆条件。顺条件即各个影响因素都是使射程增大的条件,逆条件即各个影响因素都是使射程减小的条件。为了检验射表在极限条件下的精度,取顺条件、逆条件都是极限条件,顺、逆极限条件定义如表5。在极限条件下经过查表的结果与直接程序计算结果的比较见表6。

表5 射表验证采用的射击极限条件

表6 查射表结果对比评估

由表6可以看出查表与直接程序计算(高度差、射程差)的误差较小,开舱高度值能够满足炮射末敏弹作用流程的条件,射程差满足射表误差小于0.3%～0.45%射程的条件,查表结果满足使用要求,说明设计的炮射末敏弹开舱高度值合理有效。

4 结论

文中提出炮射末敏弹开舱高度的设计方法,并通过对炮射末敏弹射表精度的分析,验证了开舱高度的设计合理有效。文中给出的开舱高度的设计方法可为所有炮射末敏弹射表的编制提供依据。

[1] 杨绍卿. 灵巧弹药工程 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2010: 3-4.

[2] 闫章更, 祁载康. 射表技术 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2000: 1-12.

[3] 韩子鹏. 弹箭外弹道学 [M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2008: 178-180.

[4] 郭锡福, 赵子华. 火控弹道模型理论及应用 [M]. 北京: 国防工业出版社, 1997: 138-144.

[5] 杨明, 高宏伟, 汤祁忠. 制导火箭弹射表编拟研究 [J]. 火力与指挥控制, 2013, 38(12): 156-159.

Research on Opening Height in the Firing Table Compilation of Artillery Terminal Sensitive Ammunition

SHANG Yong,CHENG Lili,ZHENG Bin

(No.203 Research Institute of China Ordnance Industries, Xi’an 710065, China)

In order to solve the new problem appeared in the firing table compilation of artillery terminal sensitive ammunition, the influence factor of the opening height of the artillery terminal sensitive ammunition was analyzed. Combined with the use characteristics of artillery terminal sensitive ammunition, the technical method of opening height was given . Creating the mathematical models of artillery terminal sensitive ammunition, confirming the format of the firing table, the usage method of the firing table was given. The firing table accuracy was tested under the condition of extreme shooting. The results showed that the design method of the opening height was reasonable and effective. This method provided a basis for firing table formation of all artillery terminal sensitive ammunition.

ordnance science and technology; firing table; compilation; terminal sensitive ammunition

2016-04-01

尚勇(1982-),男,吉林长春人,工程师,硕士研究生,研究方向:灵巧弹药系统总体。

TJ413.3

A