王海春,劉學銀,趙健康

(裝甲兵學院,安徽 蚌埠 233050)

不同的海洋環(huán)境,對水陸坦克的作戰(zhàn)影響巨大。綿長的海岸線,沙質岸、礫質岸等不同的岸質,海岸的斷層,深灣、岸下的巖礁,岸上的丘陵等不同的地貌,復雜的水文氣象特點,譬如潮汐、海風、海浪等因素對水陸坦克的作戰(zhàn)均會產(chǎn)生較大影響[1]。某型水陸坦克采用了上反式穩(wěn)像式火控系統(tǒng)、雙向穩(wěn)定炮控系統(tǒng)和熱像、微光夜視系統(tǒng)等先進技術,其海上打擊精度明顯增強,屬新型近距離火力打擊裝備。因此,分析作戰(zhàn)環(huán)境對某型水陸坦克海上射擊誤差影響,研究其海上火力打擊能力具有重要的現(xiàn)實意義。

1 射擊誤差分析

射擊誤差是指彈著點相對于瞄準點的隨機偏差。通常包括射彈散布誤差和射擊準備誤差[2]。

1.1 射擊準備誤差

射擊準備誤差屬于重復誤差,是進行射擊準備時產(chǎn)生的。某型水陸坦克射擊準備誤差可以分為武器系統(tǒng)誤差和環(huán)境數(shù)據(jù)誤差兩類。為了更好地研究海上射擊誤差,將其分為兩類:1)陸上射擊誤差,主要包括:火控系統(tǒng)內部誤差(彈道計算機解算誤差、伺服誤差、同步誤差、激光測距誤差和射表誤差)、武器校正誤差(調零誤差、系統(tǒng)校正誤差、校正狀態(tài)保持誤差)、氣象條件誤差(氣溫修正誤差、氣壓修正誤差、橫風修正誤差、縱風修正誤差、陣風誤差)、傳感器測量誤差(火炮耳軸傾斜誤差、目標運動誤差)、火炮結構誤差(火炮身管彎曲誤差、火炮間隙誤差)等,這些誤差的大小對射擊的影響與一般條件相同[3];2)特殊條件下“新增”射擊誤差,主要是研究海上作戰(zhàn)環(huán)境影響產(chǎn)生的射擊誤差,主要包括:車體橫搖引起的耳軸傾斜誤差、車體水平扭動引起的方向誤差、炮膛進水引起的初速減退誤差、相對濕度引起的射擊誤差、火炮結構動態(tài)誤差、海上發(fā)射延遲時間引起的誤差等[4]。陸上的射擊誤差理論已經(jīng)比較成熟,下面重點研究“新增”射擊誤差。

1)車體水平扭動引起的方向誤差 海水的流速、風向、風速、涌浪、天候的不確定性直接導致某型水陸坦克運動速度和搖擺程度變化不規(guī)則,無規(guī)律,因而車體在水中會由于各部受力不均而發(fā)生水平扭動,產(chǎn)生方向上偏差,其中間誤差約0.5密位左右。故車體水平扭動引起的方向誤差的中數(shù)誤差為:

2)車體橫搖引起的耳軸傾斜誤差 車輛陸上行駛時,搖擺量是振幅小、周期小。表1列出了中型坦克以5km/h～25km/h運動時的基本振動參數(shù)的平均值。水面艦艇的軍用設備在做傾斜、搖擺試驗時規(guī)定的綜合試驗條件,見表2。

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某型水陸坦克吃水量較水面艦艇要少,車輛的搖擺就要比水面艦艇嚴重。一般橫搖周期要小于4s～6s,但比陸上振動周期、振幅都要大。由表 1、表 2可以看出,陸上振動以縱搖為主,橫搖次之;而海上搖擺以橫搖為主,縱搖次之。通常情況下,某型水陸坦克在 2級海浪條件下可實施360°實彈射擊;3級浪時只能在炮向前情況下實施射擊,此時由于涌浪呈不規(guī)則波動,瞄準線低于浪高,炮身軸線與車體縱向中心線成 90°條件下炮口易被海浪淹沒,無法實施有效地瞄準射擊。某型水陸坦克海上航行時,有較大的耳軸傾斜量。耳軸傾斜時產(chǎn)生的誤差主要是方位角誤差:

式中:θ為車體橫向擺動角度;0φ為火炮相對于車體的夾角。

由實驗數(shù)據(jù)知,二級浪條件下,某型水陸坦克的橫傾角最大可達6.8°;3級浪時,橫傾角最大可達10°。

3)海上目標中心判定誤差 由于海上射擊受水、霧、浪、涌及綜合因素的影響,一炮手觀察目標困難,難以準確確定目標中心。海上目標中心判定誤差即為一炮手難于準確判定目標中心引起的誤差。按照慣例,此項誤差規(guī)定為目標寬度和高度的六分之一;對于遠距離靜止目標,要附加0.05密位的補償;對于遠距離運動目標,要附加0.15密位的補償。則海上目標中心判定誤差的中數(shù)誤差為:

式中,h為目標高度;w為目標寬度;η為靜止目標取0.05;運動目標取0.15。

4)炮膛進水引起的初速減退誤差 由于風浪的影響,易使水灌入炮膛,射擊時膛壓增大,造成初速下降,使彈道形狀發(fā)生變化,射擊偏差量增大。炮膛每進一升水,初速平均下降2.9%,嚴重時可能引起膛炸。炮膛進水引起的初速減退誤差的中數(shù)誤差可表示為

5)相對濕度引起的射擊誤差 炮兵用的標準氣象條件地面值的相對濕度為 50%,一般情況,不考慮相對濕度對射彈飛行的影響。海上射擊時,相對濕度與標準的相對濕度相差甚大,所以海上射擊時必須考慮相對濕度對射彈飛行影響。

如果不考慮相對濕度對射彈飛行的影響,實際氣溫與標準氣溫的偏差量:

如果考慮相對濕度的影響,虛溫與標準氣溫的偏差量:

式中,T為實測氣溫;p為濕空氣的總壓;pe為T溫度下的水氣壓。

根據(jù)式(1)和式(2),可計算得出虛溫訂正值(虛溫與實際溫度之差)Δt:

某型水陸坦克海上實施直接瞄準射擊時,由于射擊距離相對炮兵行間接瞄準射擊的距離近得多,因此,一般情況下空氣幾乎近飽和狀態(tài),相對濕度接近100%。由式(3)可以計算得出濕度在100%時的虛溫訂正值(其中負號表示偏低量)見表 3。因此,海上相對濕度引起的高低向偏差的中數(shù)誤差可表示為

6)火炮結構動態(tài)誤差 火炮靜態(tài)時身管彎曲主要由身管上存在的溫度梯度造成的。海上射擊時,某型水陸坦克始終處于運動狀態(tài),火炮身管由于劇烈的擺動而使彎曲加劇。通常情況下,高低向所產(chǎn)生的誤差較大,水平向較小。其在動態(tài)時的中數(shù)誤差:高低向為0.18密位,方位向為0.14密位。則其中數(shù)誤差為:

表3 相對濕度為100%時不同氣溫下的氣溫偏差量表

7)海上發(fā)射延遲時間引起的誤差 發(fā)射延遲時間是指射手按下發(fā)射按鈕瞬間至底火點燃瞬間的時間。某型水陸坦克采用電點火,發(fā)射延遲時間為t=0.065s。設車體平均角振動速度為ω,則因發(fā)射延遲時間引起的射角誤差dψ＝ωt。因為某型水陸坦克采用了穩(wěn)定器,穩(wěn)定精度為:高低向±1密位。海上風浪不同,ω不同,dψ的值也不同。所以當dψ≥1密位時,誤差即為穩(wěn)定器的穩(wěn)定精度;當dψ＜1密位時,該誤差即為計算所得值。則該誤差的中數(shù)誤差為

8)車體垂直平移引起的誤差 海上射擊車輛除了搖擺振動以外,還有平移運動,其中以沿垂直方向的平移為主。平移運動使武器產(chǎn)生瞄準角誤差,穩(wěn)定器的陀螺儀不能傳感車輛的平移運動,因此穩(wěn)定系統(tǒng)不能補償平移運動造成的誤差。

某型水陸坦克在海上的垂直平移量由波浪的振幅決定,在惡劣的海情條件下,波浪的振幅在1.5m以上,而水陸坦克陸地上沿垂直方向振動的振幅較小,約為 100～150mm。這樣某型水陸坦克垂直平移量產(chǎn)生的誤差必將是陸地上的幾倍。垂直平移運動形成的射角誤差為

式中,dx、dy、dz為車輛在三個方向的平移量;D為炮目距離;θ為射角。

1.2 射彈散布誤差

射彈散布誤差包含為技術散布誤差和瞄準散布誤差。技術散布誤差是用象限儀賦予火炮射角情況下(即假定瞄準誤差等于零)射彈散布的誤差。也就是說,產(chǎn)生射彈散布誤差的諸因素中,除瞄準誤差這一因素外,其余因素所引起的誤差統(tǒng)稱為技術散布誤差[5]。射表中所載射彈公算偏差值就是技術散布誤差值。

瞄準誤差是由瞄準時所選擇的瞄準分劃與瞄準點不能完全精確對正而產(chǎn)生的誤差。瞄準誤差包括瞄準點和瞄準分劃定位誤差,其數(shù)值僅與火控系統(tǒng)的類型有關。使用穩(wěn)像火控系統(tǒng)的高低和方向的誤差停止間的為0.06,行進間的為0.12。為了研究問題的方便,選擇行進間射擊進行計算。

高低中數(shù)誤差:

方向中數(shù)誤差:

1.3 射擊誤差的中數(shù)誤差

高低中數(shù)誤差:

方向中數(shù)誤差:

根據(jù)以上射擊準備誤差和射彈散布誤差的計算公式,利用Mathematics軟件對晝間某型水陸坦克使用不同彈種行進間對動靜目標射擊的射擊誤差進行計算。

2 命中概率

命中概率是衡量在給定射擊條件下射彈命中目標或達到目標毀傷幅員可能性大小的量度,它反映坦克的射擊精度。

在坦克射擊理論教材中,計算命中概率的方法有多種,其中以公式法計算命中概率最為精確。具體公式為

根據(jù)某型水陸坦克在未來可能擔負作戰(zhàn)任務中作戰(zhàn)對象的防御特點,主要就其面臨的最大威脅 M型坦克和圓形碉堡或火器工事求取射擊命中概率,計算結果如表4、表5所示。

3 毀傷概率分析

毀傷是壓制、殲滅、破壞等現(xiàn)象的總稱。毀傷目標在各種情況下有不同的含義:對坦克等裝甲目標射擊,是指使坦克失去戰(zhàn)斗力,即擊毀坦克,使坦克失去機動力或失去火力,或使坦克著火、乘員傷亡等。對單個人員來說,是指該人員死亡、喪失或暫時喪失戰(zhàn)斗力的現(xiàn)象等[6]。因此,毀傷目標概率是指在一定射擊條件下,毀傷目標的客觀可能性,用百分數(shù)表示。其首發(fā)毀傷目標概率的表達式為

式中,W 為首發(fā)毀傷目標概率;P為首發(fā)命中目標概率;Q為命中條件下的毀傷概率。

表4 某型水陸坦克海上對岸防M型坦克射擊命中概率表

表5 某型水陸坦克海上對岸圓形碉堡或火器工事射擊命中概率表

命中條件下毀傷目標概率,一般是由實驗和理論計算兩者結合得出的。根據(jù)張夷人1987年出版的《軍事運籌學數(shù)據(jù)概論》一書記載,美軍和前蘇軍坦克在命中條件下對目標的毀傷概率在0.65～0.75之間。為此,某型水陸坦克對裝甲目標命中條件下的毀傷概率取 0.7,對斜面坦圓形碉堡或火器工事的毀傷概率取 0.75。由于海上射擊條件下的毀傷概率與陸上條件沒有區(qū)別,這里不再研究。

4 結論

1)某型水陸坦克海上命中概率低于陸上的命中概率,但該坦克對岸上的靜止目標 2200m的距離,對運動目標 1800m距離的目標射擊,命中概率大于50%,因此,某型水陸坦克海上射擊命中精度較高。

2)根據(jù)射擊誤差分析可以看出,水陸坦克海上射擊受風浪影響,車體搖晃幅度大,火炮穩(wěn)定性較差,增大了射手瞄準、跟蹤和發(fā)射的難度,修正射彈偏差比較困難,把握時機快速瞄準擊發(fā)難度大,因此,能否充分發(fā)揚火力,關鍵在熟悉海浪波動規(guī)律和掌握水上射擊要領,靈活運用火力,具體而言,就是要關掉各種傳感器,準確輸入?yún)?shù),合理選擇彈種,以提高首發(fā)命中概率。

3)水陸坦克在海上射擊選擇彈種時,對于裝甲目標射擊時,使用穿甲彈明顯強于碎甲彈和榴彈,因此,在未來的某型水陸坦克火力應用時應重點使用穿甲彈精確打擊敵裝甲目標[7];對于圓形碉堡或火器工事的打擊,三種彈種的選擇差別不大,應針對不同目標的特點,著眼毀傷效果,選擇彈種。

4)命中條件下的毀傷概率與海上射擊環(huán)境關系不大,可以按照一般條件進行計算。

[1]陳松輝,曠良忠,楊方應,等.某型兩棲突擊車與某型水陸坦克射擊效能比較[J].艦船電子工程2011,31(12):51-53.

[2]王鈺,等.坦克射擊學理與方法[M].蚌埠:海潮出版社,2004.

[3]朱訓慧,等.坦克射擊學[M].蚌埠坦克學院,1995.

[4]徐大杰,郝智爽,劉煥章.水陸坦克武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估模型[J].火力與指揮控制,2008,33(2):82-84.

[5]劉怡昕.炮兵射擊原理[M].北京:解放軍出版社,1995.

[6]王儒策.彈丸終點效應[M]. 北京:南京理工大學出版社,1990.

[7]邢利華,劉式宋.炮兵精確打擊指揮信息系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估[J].計算機與數(shù)字工程,20l0,38(1):36-39.