楊 廣，李 卓，吉亞林

(1.江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222061;2.91663部隊，山東 青島 266071)

交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)主要是指結構形式類似俄羅斯通古斯卡系統(tǒng)(車載)和卡什坦系統(tǒng)［1］(如圖1所示)(艦載)的火(艦)炮武器系統(tǒng)。其火炮裝置與跟蹤指向器共架安裝，火炮裝置聯(lián)裝兩座火炮單元，結構緊湊，節(jié)省使用面積，可以消除艦艇甲板變形對系統(tǒng)精度的影響，提高系統(tǒng)性能和作戰(zhàn)效能。除此之外，為了提高毀傷概率，左、右炮管之間具有一個固定的夾角——交匯角，能使彈丸有效匯聚［2］，因而在主要攔截區(qū)段具有較高的密集度。

火炮武器系統(tǒng)零位的檢測和規(guī)正(簡稱“標定”)用來檢查跟蹤傳感器和火炮零位，并進行必要的調整，消除由于安裝或基座變形引起的機械安裝零位誤差。是武器系統(tǒng)試驗和使用過程中一項重要的基礎性工作，這是火炮武器系統(tǒng)精確探測、跟蹤和打擊目標的前提和基礎。武器系統(tǒng)零位檢測的常規(guī)方法主要是瞄星法。但是在交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)中，炮管指向與火炮中心軸線存在一個固定的夾角，如果采用傳統(tǒng)的瞄星法對雙聯(lián)裝火炮進行零位檢測，在任一炮管上安裝瞄鏡，也只能獲得該炮管瞄準星體時的方位角，而不是火炮的實際方位瞄準角，也就不能使用所測得的偏差值規(guī)正火炮零位。因此本文提出一種適用于交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)的標定方法。

圖1 卡什坦系統(tǒng)作戰(zhàn)模塊

1 瞄星法的基本原理

瞄星法是指用被選做基準零位的設備和被檢設備上的光學設備同時瞄準天上某一星體進行系統(tǒng)標定的方法，如圖2所示。

由于星體十分遙遠，D1和D2的長度遠遠大于L，L可以忽略不計，圖2中的α角無限接近于0，那么同時瞄準它的兩個設備的光軸可認為是完全平行的，無需考慮各設備在系統(tǒng)中的相對位置及其基線修正等因素［3］。這樣可以用基準零位設備的測量值作為真值來規(guī)正被檢測設備的零位偏差［4］。

圖2 瞄星示意圖

采用瞄星法檢測火炮零位需要在炮管上安裝瞄鏡，并使瞄鏡光軸與炮管中心線的方向保持一致。炮管指向反映了火炮的真實架位，瞄星時，炮管指向與真值設備的測量值的偏差就是火炮的零位偏差。

跟蹤傳感器、單管火炮甚至兩炮管平行安裝的雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)均可采用瞄星法進行零位檢測。但是對于兩炮管指向存在交匯角的雙聯(lián)裝火炮，火炮的實際方位瞄準角無法通過直接觀測的方式獲得，能夠直接觀測得到的只是安裝瞄鏡的炮管瞄準星體時的方位角。如圖3所示，如果在零位檢測時瞄鏡安裝在左側炮管上，當操作手已經(jīng)按照跟蹤傳感器跟蹤角度控制火炮中心軸線也指向該星體時，左側炮管實際上已向右偏離該星體，此時還得手動向左調轉火炮使得左側炮管瞄準星體。這個調轉角度可視作炮管方位角和火炮實際方位瞄準角的差值，即是炮管交匯角在水平面的投影，由空間幾何原理可知，該投影角是一個隨著火炮高低指向動態(tài)變化的變量。要火炮操作手根據(jù)這個角度變量手動調轉火炮并使得炮管一直瞄準星體幾乎是一個不可能完成的任務。所以，必須使用計算機實時計算這個變化的角度量，實時地修正到控制火炮調轉的火炮瞄準角中，自動控制炮管瞄準星體。

圖3 交匯式雙聯(lián)裝火炮方位角誤差示意圖

本文提出了一種采用零飛方式自動控制火炮炮管瞄準星體的武器系統(tǒng)零位標定方法。

2 本文標定方法思路

零飛檢查是一種將射彈飛行時間tf設置為“零”時的系統(tǒng)綜合性檢查，可檢查除提前量解算及外彈道誤差影響外的整個系統(tǒng)綜合精度，是火炮武器系統(tǒng)在沒有目標真值的情況下，進行武器系統(tǒng)精度檢查的一種常用試驗方法。

在跟蹤傳感器穩(wěn)定跟蹤目標的前提下，控制火炮指向目標，并在炮管上加裝零飛儀，此時目標處于零飛儀光學傳感器的視場內，目標偏離零飛儀視場中心的角度差就是武器系統(tǒng)的零飛精度。

在武器系統(tǒng)的跟蹤傳感器和火炮的水平度滿足系統(tǒng)指標要求的前提下，交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)可采用零飛方式進行火炮零位標定。該方法選擇星體作為跟蹤目標進行武器系統(tǒng)零飛檢查，火控計算機按照零飛方式實時計算火炮控制諸元，并在諸元數(shù)據(jù)中加入根據(jù)火炮交匯角和俯仰角修正的方位瞄準角誤差，使得加裝零飛儀的炮管能夠對準目標;在零飛儀上讀取到火炮瞄準誤差作為諸元修正量，控制火炮逐漸準確對準星體，直至零飛儀的火炮瞄準誤差滿足要求;最后將總的諸元修正量作為火炮零位誤差用于零位規(guī)正，從而實現(xiàn)快速標定。標定的基本流程見圖4。

圖4 交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)的標定流程圖

3 標定實施步驟

某交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)主要配置有跟蹤傳感器(跟蹤雷達或光電跟蹤儀)、火控設備和雙聯(lián)裝火炮等設備?；鹂卦O備是武器系統(tǒng)的火力控制中心，負責操控跟蹤傳感器，接收其跟蹤數(shù)據(jù)，求取目標運動參數(shù)，解算射擊諸元，控制火炮瞄準射擊。該武器系統(tǒng)按照下列步驟實施零位標定。

1)步驟1:測量并調準炮管交匯點

火炮的交匯點距離是按照系統(tǒng)統(tǒng)一要求在工廠設置好的，但在火炮的拆裝和運輸過程中有可能會改變，其誤差將直接影響系統(tǒng)零位一致性的標定，所以這里首先提供一種測量方法，以準確獲取火炮的交匯點距離，并調整左右兩炮管的交匯角使得兩管的交匯角保持一致。具體措施如下:

①瞄靶板測量左右炮管的交匯角

制作靶板，立于火炮前方某一距離，利用火炮兩側旋回架基準瞄準線的平行性，通過C、D兩點處的瞄鏡在靶板上標記出J、K兩點;通過左右炮管的校靶鏡，瞄準靶板并標記測量點M和N;通過J、K、M、N之間的距離計算炮管實際交匯點。原理示意如圖5。

圖5 交匯角測量原理示意圖

②調整并驗證左右炮管的交匯角

調整左右管炮管交匯角，使得交匯點在預設距離處，并基本保持兩炮管的交匯角一致。

2)步驟2:標定跟蹤傳感器零位

采用常規(guī)瞄星法標定跟蹤器傳感器的零位，使其與經(jīng)緯儀零位一致，確保跟蹤傳感器對星體的跟蹤精度。

3)步驟3:控制火炮瞄準星體

在選定的炮管上架設零飛儀，裝定火炮交匯距離值，設置武器系統(tǒng)進入零飛方式?？刂齐娨暩櫰鞑东@并跟蹤選定的星體，根據(jù)跟蹤器的目標跟蹤數(shù)據(jù)，武器系統(tǒng)按照零飛方式實時計算火炮控制諸元。此諸元數(shù)據(jù)中包含了根據(jù)火炮的交匯角和火炮俯仰角修正的方位瞄準角，使得控制裝有零飛儀的炮管能夠瞄準目標。

根據(jù)空間幾何原理可知(如圖6)，火炮高低指向越高，火炮的交匯點距離在水平面的投影越靠近火炮旋回點，這樣，炮管的實際方位角與火炮的方位瞄準角的差越大。零位檢測和規(guī)正過程中就要考慮增加這部分誤差的修正。

圖6 左右交匯炮管的空間關系圖

4)步驟4:諸元修正，控制火炮精確對準目標

在零飛儀顯示器上讀取火炮瞄準誤差數(shù)據(jù)，并在火控設備按照火炮瞄準誤差數(shù)據(jù)實時修正諸元參數(shù)，直到零飛儀上讀取的火炮瞄準誤差數(shù)據(jù)滿足要求為止。

火控設備將總的諸元修正量作為火炮的零位偏差發(fā)送給火炮，實施火炮零位規(guī)正，完成武器系統(tǒng)標定。

4 結束語

本文提出了一種新的標定方法，實現(xiàn)了交匯式雙聯(lián)裝火炮進行武器系統(tǒng)零位檢測和規(guī)正，跟蹤器和火炮的瞄星過程只需在火控設備上操控完成，與常規(guī)瞄星法相比，標定效率高，可顯著加快標定進度，節(jié)約人力，適用于艦載、車載交匯式雙聯(lián)裝火炮武器系統(tǒng)。

［1］介龍濤.國外艦炮系統(tǒng)發(fā)展綜述［J］.國防技術基礎，2002.

［2］孫世巖，邱志明.雙聯(lián)裝艦炮自動機軸線夾角設計與火控修正［J］.彈道學報，2010，22(2):86-89.

［3］顧穎閩，鄭劍波，王嘉蘇.互瞄法在艦載武器系統(tǒng)電氣零位標定中的應用［J］.指揮控制與仿真，2010，32(3):104-107.

［4］胡志強，許秉信.艦炮武器系統(tǒng)零位檢測與規(guī)正方法［J］.火力與指揮控制，2007，32(4):81-84.