解維河 朱 濤

(1.海軍大連艦艇學院 大連 116018)(2.91959部隊 三亞 572000)

?

中大口徑艦炮使用測速雷達初速誤差分離技術研究*

解維河1朱 濤2

(1.海軍大連艦艇學院 大連 116018)(2.91959部隊 三亞 572000)

針對使用測速雷達實時測速校射過程中存在的初速校正誤差,分析初速誤差產(chǎn)生的原因,提出初速誤差分離方法,研究測速雷達數(shù)據(jù)的合理使用時機,制定初速誤差分離的使用流程,為中大口徑艦炮使用測速雷達條件下校射正確實施和裝備的研制改進提供借鑒。

測速雷達; 誤差; 艦炮

Class Number TN911.73; E919

1 引言

現(xiàn)代中大口徑艦炮都配備了測速雷達,能夠逐發(fā)測量炮彈的初速和預測下一發(fā)彈丸初速,在進行彈丸逐發(fā)預估過程中[1],在預估初速中包含彈丸測量的隨機誤差,會產(chǎn)生由預估誤差造成的初速誤差。在彈著偏差量修正過程中,該誤差同其他誤差源引起的誤差一并綜合修正,如果能夠將初速預估誤差進行分離單獨校正,可以避免測速雷達預估誤差影響,本文對該問題進行研究。

2 測速雷達校射初速誤差產(chǎn)生原因分析

2.1 不使用測速雷達情況下的艦炮初速估計及初速修正方法

艦炮射擊時,通常按照標準初速計算射擊諸元,首發(fā)射擊時,將冷膛修正量、彈重修正量等折合到標準初速中計算出艦炮的首發(fā)初速;在彈著偏差量中,由于初速誤差引起的距離誤差是由于首發(fā)初速值實際值與在計算的初速值之差造成的,因此,在傳統(tǒng)的射擊過程中,首發(fā)精度影響關鍵因素是進行冷膛修正、膛蝕等各因素的測量或估計值是否準確,其越精確,彈著偏差量中由于初速誤差引起的越小,在后續(xù)射擊中,按照測量的彈著距離偏差進行修正,折合到初速中進行修正。

2.2 使用測速雷達艦炮初速預測誤差分析

使用測速雷達后,能夠逐發(fā)測量彈丸的初速,按照測量的彈丸初速進行預估下一發(fā)初速[1]。對第i發(fā)炮彈的初速進行實時修正過程中,彈著修正量是第i-1發(fā)射擊時測量的彈著點,初速使用的是測量第i-1發(fā)炮彈后(包括第i-1發(fā)炮彈)預測的初速,第i-1發(fā)彈丸的實際初速可以測量出來,第i-1發(fā)彈丸的預測初速根據(jù)第i-2發(fā)炮彈前發(fā)射后預測出來,因此,第i-1發(fā)彈丸的實際誤差(測量值(實際值)—預測值)可以計算出來,第i發(fā)彈丸彈著偏差量可以測得,測量的彈著偏差量中由于初速引起的為第i發(fā)的預測值和第i發(fā)的實際值(雷達測量)之差引起的。

用公式表示為

如果ΔV0較小,那么,由于初速誤差引起的誤差較小,如果ΔV0較大,該誤差對校射結果影響較大。同時,由ΔV0誤差引起的彈著距離偏差量在每發(fā)彈丸射擊中都存在,并且,該誤差是隨機的,其隨著每發(fā)彈丸的不同而變化,如果將該誤差在彈著偏差量中綜合校正,那么,由于每發(fā)炮彈的因素引起的隨機誤差都包含在彈著偏差量的距離誤差中,其必然使得校正的結果產(chǎn)生隨機誤差,所以,需要將由初速預估誤差引起的距離誤差進行分離。

3 誤差分離技術研究

3.1 分離方法

Δd′的值為剔除初速誤差后由其他因素引起的誤差值,將該值折合成初速或者空氣密度。

如果直接折合成初速,可以直接在第i發(fā)的預測初速中進行減掉ΔV0;如果折合成空氣密度偏差,按照折合成空氣密度的方法進行折合。由于測速雷達精確校正初速誤差后,初速誤差所占比例較小,由空氣密度所占比例較大,彈著偏差量折合成空氣密度后精度較高(相關文章已經(jīng)論證),因此,校正初速后的誤差折合成空氣密度進行計算。

3.2 使用測速雷達后彈丸初速確定

3.2.1 首發(fā)初速設定

傳統(tǒng)首發(fā)預估方法是根據(jù)膛蝕、冷膛修正量等與標準初速進行綜合計算得到的值,首發(fā)初速估計值與實際值相差越小,其射擊精度越高,使用測速雷達后,測速雷達能夠實時測量每發(fā)彈丸的初速,在進行初速的處理時可以充分利用測速雷達的測量數(shù)據(jù)。在每次射擊時,可以通過測速雷達記錄下測速值,按照多次測量取平均值進行計算：

Vn為第n次射擊測速雷達測量的初速,n為整數(shù)。

3.2.2 第二發(fā)初速預估

首發(fā)受到冷膛等因素影響,與冷膛射擊后的各彈丸初速相差較大。首發(fā)數(shù)據(jù)如果加入到后續(xù)的射擊中預估值中,影響后續(xù)預估的初速值,如果首發(fā)的測量值在后續(xù)的初速預估中不使用,測速雷達從第二發(fā)開始進行初速預估,這就造成對第二發(fā)數(shù)據(jù)需要進行預估和設置。第二發(fā)預估值可以按照首發(fā)測量值加上冷膛修正值進行計算,為首發(fā)測量值加上冷膛修正值:

V2=V1+|VX|

V1為首發(fā)初速值;VX為冷膛修正值;V2為第二發(fā)的初速預估值。

從第二發(fā)開始使用測量的初速數(shù)據(jù)。

3.2.3 冷膛修正量值VX確定

冷膛修正量值的獲取可以從多次射擊中測速雷達測量每次射擊的第一發(fā)和第二發(fā)數(shù)據(jù),該冷膛修正量是在首發(fā)基礎上加上修正量(與傳統(tǒng)首發(fā)冷膛修正量相反),每次將結果進行記錄,取多次的測量值之差進行平均,作為冷膛修正量的值。

ViX=Vi2-Vi1

其中,ViX為第i次射擊中第一發(fā)和第二發(fā)彈丸的差值;VX為多次射擊ViX的平均值,作為每次射擊的冷膛修正量;i和n均為整數(shù)。

這就要求每次對測速雷達測量的第二發(fā)彈丸初速的數(shù)據(jù)進行保存,與首發(fā)數(shù)據(jù)進行比較,取平均值進行計算。

4 流程設計

按照上述分析,在進行初速誤差分離以及合理使用初速數(shù)據(jù)后,對使用測速雷達作戰(zhàn)的流程進行研究,其流程如圖1所示。

圖1 測速雷達使用流程

5 結語

測速雷達的使用可以提高艦炮首發(fā)命中和校射的精度,同時,逐發(fā)校正的方式也帶來了新的校正誤差,通過對使用測速雷達時的校正誤差進行分析,提出了分離初速誤差的方法,可以減小初速隨機誤差對彈著偏差校正的影響,其研究內(nèi)容可以為新型中大口徑艦炮配備測速雷達后的使用以及武器裝備的改進研制提供借鑒。

[1] 周旦紅,等.多普勒測速雷達速度轉換的誤差分析[J].哈爾濱工程大學學報,2007,21(1):34-37.

[2] 馬玲.毫米波測速雷達的測量原理[J].彈道學報,2003,15(4):87-91.

[3] 郝曉劍.測量轉管炮炮口初速的一種新方法[J].華北工學院學報,2000,21(2):114-117.

[4] 汪藻.炮口初速建模初探[J].艦船科學技術,1999(6):25-30.

[5] 王秀玲.基于炮口雷達的初速綜合預測技術[J].火力與指揮控制,2009,34(7):165-167.

[6] 劉海林.獲取測速雷達時間零點的幾種方法[J].無線電工程,2008,38(3):61-64.

[7] 張錦斌.火炮測速雷達的最小測量點數(shù)和作用距離[J].無線電工程,1999,29(2):5-10.

[8] 石晨光.艦炮武器原理[M].大連:海軍大連艦艇學院,2009.

[9] 汪德虎.艦炮射擊理論[M].北京:海潮出版社,1998.

[10] 張錦斌.火炮初速測量方法淺析[J].無線電通信技術,1993,19(4):23-30.

[11] 劉海林.測速雷達在艦炮武器系統(tǒng)中的應用[J].無線電工程,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

解維河,男,博士研究生,工程師,研究方向:艦炮武器作戰(zhàn)使用。

TN911.73; E919

10.3969/j.issn1672-9730.2015.01.021