朱延飛, 王 君
(中國船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所,河南 鄭州 450015)
轉(zhuǎn)管武器系統(tǒng)具有反應(yīng)時(shí)間短、瞄準(zhǔn)速度快、射速和初速高、命中精度高、火力密度大、火力靈活、轉(zhuǎn)移迅速等特點(diǎn),因此,在近程反導(dǎo)作戰(zhàn)中具有不可替代的地位和作用,而射彈散布作為轉(zhuǎn)管武器中有效毀傷的重要指標(biāo)之一,對(duì)射彈散布進(jìn)行研究,可對(duì)現(xiàn)有高射速武器系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)估,并為設(shè)計(jì)更有效高射速武器系統(tǒng)提供理論依據(jù)。
轉(zhuǎn)管武器在不同結(jié)構(gòu)、不同射速下,對(duì)射擊激勵(lì)響應(yīng)也不同,且射速對(duì)武器振動(dòng)的固有頻率影響較大[1]。但對(duì)于特定武器而言,固定轉(zhuǎn)速下武器振動(dòng)固有頻率是一定的,對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)也是相同的。本文以某轉(zhuǎn)管武器為例,在試驗(yàn)測得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對(duì)炮口振動(dòng)對(duì)射擊散布的影響進(jìn)行分析。
通過對(duì)不同初始條件下彈道的計(jì)算,可以得到彈著點(diǎn)散布坐標(biāo),即射擊準(zhǔn)確度與射擊密集度。射擊準(zhǔn)確度用射彈的平均彈著點(diǎn)相對(duì)瞄準(zhǔn)點(diǎn)或目標(biāo)的偏差來表征,是由武器系統(tǒng)本身的特性(如射角、射向、瞄準(zhǔn)精度等)決定的,這一偏差可以通過多次射擊來獲得并可以進(jìn)行修正。射擊密集度是武器彈落點(diǎn)對(duì)平均落點(diǎn)的密集程度,通常用中間誤差來表示[2]。所以落點(diǎn)統(tǒng)計(jì)特征量主要包括平均落點(diǎn)和射擊密集度,在考慮了各種隨機(jī)因素彈丸落點(diǎn)和密集度的影響后,可得各發(fā)彈的縱向和橫向落點(diǎn)坐標(biāo)分別為(X1,X2,…,Xn)和 (Y1,Y2,…,Yn),其中n為射擊發(fā)數(shù)。分別記彈丸的縱向和橫向平均落點(diǎn)為和,射擊密集度為EX和EZ。則得到彈丸的平均落點(diǎn)和射擊密集度[3]。
轉(zhuǎn)管武器身管組結(jié)構(gòu)、支架剛性等均會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)管武器的振動(dòng)特性產(chǎn)生影響[4],根據(jù)測試數(shù)據(jù),得出無彈丸發(fā)射,身管1 000轉(zhuǎn)/min旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)管武器的炮口位移,如下頁圖1、圖2所示。
可以看出,無彈丸1 000轉(zhuǎn)/min情況下,轉(zhuǎn)管武器炮口垂直、水平振動(dòng)范圍為2.5mm左右,振動(dòng)平穩(wěn)。
假設(shè)發(fā)射過程中彈丸出炮口時(shí),炮口位置在此曲線上均勻分布,通過對(duì)炮口位置點(diǎn)的隨機(jī)模擬可以得到炮口振動(dòng)位移對(duì)彈著點(diǎn)散布的影響。
圖1 炮口垂直位移
圖2 炮口水平位移
以身管1 000轉(zhuǎn)/min進(jìn)行100連發(fā)射擊為例,通過計(jì)算可得到炮口垂直、水平位移在1km立靶對(duì)彈著點(diǎn)散布的影響,如圖3、圖4所示。
圖3 炮口垂直位移對(duì)射彈散布的影響
圖4 炮口水平位移對(duì)射彈散布的影響
結(jié)果顯示,炮口垂直振動(dòng)位移對(duì)垂直和水平方向的偏移量均值沒有影響,而引起的垂直和水平方向散布密集度分別為0.342 93×10-2rad和0.608 84×10-4rad。炮口水平振動(dòng)位移引起的水平偏移量均值為2.011m,散布密集度為0.27×10-5rad,而對(duì)垂直方向散布幾乎無影響。
由于測量噪聲及擬合誤差的影響,測量得到的炮口垂直振動(dòng)位移存在誤差,則利用此數(shù)據(jù)得到的速度值誤差大、圖形不規(guī)則且幅值范圍較大。由位移數(shù)據(jù)直接擬合得到的炮口水平振動(dòng)速度曲線如圖5所示。假設(shè)彈丸出炮口瞬間炮口振動(dòng)速度絕對(duì)值服從正態(tài)分布,分析不同期望和方差下炮口振動(dòng)速度對(duì)轉(zhuǎn)管武器散布的影響。
圖5 炮口水平振動(dòng)速度擬合曲線
當(dāng)炮口垂直振動(dòng)速度分別服從 N(15,32),N(5,22)時(shí),散布密集度分別為0.230 76×10-2rad,0.148 66×10-2rad,如下頁圖6、圖7所示,對(duì)水平散布幾乎沒有影響。
當(dāng)炮口水平振動(dòng)速度分別服從 N(15,32),N(5,22)時(shí),散布密集度分別為0.227 956×10-2rad,0.136 65×10-2rad,如下頁圖8、圖9所示,對(duì)垂直散布幾乎沒有影響。
可以看出當(dāng)其他條件一定時(shí),無論垂直或水平方向,振動(dòng)速度波動(dòng)對(duì)散布影響均較大。
圖6 垂直振動(dòng)速度服從N(15,32)的散布
圖7 垂直振動(dòng)速度服從N(5,22)的散布
圖8 水平振動(dòng)速度服從N(15,32)的散布
圖9 水平振動(dòng)速度服從N(5,22)的散布
本文以某轉(zhuǎn)管武器為例,以武器外彈道理論為基礎(chǔ),通過對(duì)轉(zhuǎn)管武器炮口振動(dòng)位移及速度對(duì)射彈散布的影響分析,得出了炮口垂直振動(dòng)位移對(duì)炮口垂直和水平方向的偏移量均值沒有影響,炮口水平振動(dòng)位移對(duì)水平偏移量均值有一定影響,而對(duì)垂直方向散布、炮口垂直振動(dòng)速度對(duì)水平散布、炮口水平振動(dòng)速度對(duì)垂直散布幾乎沒有影響。無論垂直或水平方向,振動(dòng)速度波動(dòng)對(duì)散布影響都較大。
[1] 唐靜靜.轉(zhuǎn)管炮振動(dòng)特性研究[D].江蘇:南京理工大學(xué),2002:1.
[2] 吳亞森.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1995.
[3] 復(fù)旦大學(xué)匯編.概率論基礎(chǔ)[M].第一冊(cè).北京:人民教育出版社,1979.
[4] 李強(qiáng),薄玉成.轉(zhuǎn)管武器炮口振動(dòng)位移的測試[J].測試技術(shù)學(xué)報(bào),2005,19(4):408-411.