基于炮口初速自动测量的弹道修正技术研究

陆军炮兵防空兵学院南京校区十二大队学员六十一队 屈凯明 潘伟鋆

1.绪论

1.1 研究的背景与意义

弹药是毁伤敌人的最终手段，所以发展提高弹药的命中精度是未来的一个发展方向。为了将现有的普通弹药改造成准确度更高的弹药，发射方式和其他保障无太大变化，但可以对弹道进行修正的造价低的新式弹药，成为现在的主流共识。

1.2 弹道修正技术国内外研究状况

现在正在研究弹道修正弹的国家主要有美，英，法，以，俄等，我们的技术虽然进步比较快，但是和欧美发展技术比起来还存在一定差距。美国的弹道修正技术总体来说算是比较先进，美国于上世纪70年代最早开始着手研究这项技术。其次要数英国的发展技术，CCF是英国研制用于旋转稳定弹的弹道修正引信，采用复合修正技术，即通过阻尼环和同向舵修正，在当时算是比较新颖的修正方式。

1.3 弹丸炮口速度测量技术研究状况

炮弹的初速度是决定弹丸弹道的重要因素。在实际弹道中，炮弹的实际发射初速与理论初速并不相同，所以导致炮弹炸点与理论计算的炸点存在偏差，这就需要我们对炮弹的实际初速进行测量，其方法主要包括有：炮口线圈测速、 外推法、 弹载传感器、地磁计转数法等。

2.弹丸初速测试技术研究

2.1 弹丸初速自动测试原理

现在，比较先进的弹丸测速方式是利用“弹载自测速”方法，他的原理是：当炮弹飞过炮筒口的距离为L的两线圈的时候，通过炮弹上的引信感应产生的脉冲信号时间间隔T，依据算法V＝L/T获得炮弹的发射出速度 。

2.2 弹丸初速测试电路

基于地磁传感器测速的引信电路的原理是：当电路得到指令时，立即把地磁传感器得出输送的炮弹的旋转周期信号T放大，测量出信号的第一个和第十个波峰之间的信息即炮弹旋转的周期T十次累计时间量∑10T。在调用武器系统缠距信息S由公式V＝S/T1＝10S/∑10T求出炮弹的初速度V。

3.弹道修正弹研究

3.1 弹道修正弹弹道技术

（1）弹道探测技术

探测炮弹轨迹的技术现主要有三种：（1）火控雷达技术；（2）GPS；（3）惯性导航系统。每个技术都有自己的长处和短处。

对于火控雷达技术，其原理是炮弹依靠地面的雷达系统得到即时飞行情况及弹道。雷达系统能依据炮弹反射的信号进行追踪炮弹，另外亦能通过炮弹直接发射火控雷达的信号相应的的异频信号让地面雷达追踪炮弹。

炮弹在空气中运动的时候，GPS接收器利用无线天线锁定整个系统，当炮弹进行旋转的时候许多GPS的天线将保证系统结收器能一直收到卫星的信号，微型处里器能通过在GPS结收到的炮弹具体的位置以此得出炮弹轨迹。

惯性导航系统属于不靠外界提供信息、并且也不主动散射能量的主动式道航系统，其保密性能优越，不易被其他信号影响。其可以显示所有的炮弹各项参数，其更新信息快，精确度高，其不足之处在于必须进行初始化，并产生的误差会不断累积。

（2）弹道解算技术

弹道解算是指依据探测系统得出的炮弹飞行状况，预算炮弹的落地点，结合目标地的各项参数求出差变量，然后得出具体的合适的弹道修正时间。到现在为止，弹道解算一般通过运算方程的简化来提高速度。

3.2 弹道修正引信研究

现在弹道修正弹的引信具有代表性的产品有美国的XM1156制导组件（PGK），法国生产的的“桑普拉斯”，“斯帕西多”(SPACIDO)，德国制造的“弹道修正引信”等。

（1）法国的“斯帕西多”属于非全球定位系统技术研制。“斯帕西多”的地面控制站是由装订器，初速度测订雷达，弹道记算机和发射机组成的。这种引信可适用于杀爆单和子母弹。对于杀爆弹的修正引信可调节，近距离爆炸，瞬间发射，还能延时控制。

（2）美国155mm精确制导组件

155mm精确制导器件重点是GPS制导技术与鸭舵操控技术。

3.3 弹道修正执行机构

修正弹的修正执行机构也是非常重要的一项研究内容。如今，一般通过（1）阻力环（2）鸭舵（3)脉冲发动机这三类执行机构用来改变飞行姿态。

（1）阻力器

修正弹技术一开始使用的执行器件是阻力环，其修正方法是利用在合适时间打开阻力还，让炮弹的截面变大进而使受到的阻力变大，以此实现改变弹道，增加命中率。

（2）鸭舵

鸭舵的工作方式是通过舵控制炮弹的气动力，继而实现改变炮弹飞行形态。总体来说它在技术上不复杂，但是如果要应用在炮弹上，主要是要做到微形化。因为此机构操作方便，且能应用在大部分炮弹上，能对炮弹不间断的改变飞行姿态，将是未来重要研究领域。

（3）脉冲发动机

脉冲控制弹药，是指在一般弹药弹体的中间或中间周围放几个微形脉冲。根据脉冲的分置地方差异可以将脉冲分成力操作式和力矩操作式。其中力操作式一般把脉冲放置在中间处，力矩操作式把脉冲放置在中间前后小范围处，当力作用时生成力矩。其作为执行器件的优势在于造价低廉，不复杂，但同时它要求在极少时间内修正弹道，进而精度门限比较高，而且在高速飞行的炮弹中很难实施。

4.总结展望

基于炮口初速自动测量的弹道修正弹大体发展总体来说，初速测量技术发展已经基本成熟。对于弹道修正弹的研究，我提出以下想法与构思：

1.在材料选择上，选用高分子材料和合成材料，增加整个炮弹的耐受力和可靠度。

2.将整个武器系统纳入作战数据库，不管是对于炮口初速和在飞行过程的弹道参数，都能即时掌握，便于对炮弹弹道进行修正。

3.在引信核心电路和执行机构设计中，与民用技术相结合，吸取军队以外的先进研究所的技术，军民结合，不断创新。

[1]孙强.弹丸初速的测定方法术.

[2]黄学功.炮口感应装定引信技术及试验研究.

[3]陈熙,张冠杰,刘腾谊.35mm 高炮技术基础.

[4]夏彬,周亮弹.道修正弹及弹道修正关键技术分析.

[5]齐晓红,潘宗仁,张晓炜.基于地磁传感器的引信自测初速技术研究.