黃 義，馬樂(lè)梅，解維河

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

新型艦炮武器系統(tǒng)配備了測(cè)速雷達(dá)用于逐發(fā)測(cè)量彈丸初速，并向火控系統(tǒng)提供初速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和下一發(fā)彈丸初速預(yù)測(cè)值，由火控修正射擊諸元，實(shí)現(xiàn)初速修正，提高艦炮射擊精度［1］。但是，目前測(cè)速雷達(dá)在艦炮試射中有一些需要解決的問(wèn)題，本文對(duì)此進(jìn)行分析，提出解決問(wèn)題的方法。

1 測(cè)速雷達(dá)在艦炮試射中需要解決的問(wèn)題

1.1 計(jì)算試射諸元需要使用精確的初速值

初速誤差是艦炮射擊誤差的主要因素之一［2］。初速修正的前提是測(cè)速雷達(dá)測(cè)量了已發(fā)射彈的初速值，對(duì)后續(xù)射彈進(jìn)行修正。但是，目前試射時(shí)計(jì)算射擊諸元所用初速值為火控臺(tái)人工裝定的初速估計(jì)值，由于彈丸初速影響因素復(fù)雜［3-4］，估計(jì)初速有誤差使試射精度低。所以，計(jì)算試射諸元需要使用精確的初速以提高試射精度。

1.2 初速修正和射擊校正對(duì)預(yù)估初速誤差進(jìn)行了重復(fù)修正

初速修正是指火控根據(jù)估計(jì)初速值(有誤差)、氣象條件和目標(biāo)位置坐標(biāo)等信息，計(jì)算射擊諸元，發(fā)射后測(cè)速雷達(dá)測(cè)量彈丸初速，火控根據(jù)實(shí)測(cè)初速值預(yù)測(cè)下一發(fā)初速用于諸元計(jì)算，由于預(yù)測(cè)初速值的精度高于估計(jì)初速值，所以，火控自動(dòng)對(duì)預(yù)估初速誤差進(jìn)行了修正。射擊校正是指人員利用彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)或提前點(diǎn)偏差，對(duì)后續(xù)彈射擊諸元進(jìn)行校正。彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)或提前點(diǎn)偏差反應(yīng)了火炮射擊的綜合誤差，即包括預(yù)估初速誤差，也包括其他誤差。可見(jiàn)，射擊校正和初速修正對(duì)預(yù)估初速誤差均進(jìn)行了修正，即進(jìn)行了重復(fù)修正，不利于射擊精度的提高。

1.3 當(dāng)射擊距離變化時(shí)需要火控提供合理的距離校正量

雖然對(duì)海射擊時(shí)跟蹤雷達(dá)能夠測(cè)量彈著偏差，但是，射擊距離的改變會(huì)引起彈著偏差的改變。當(dāng)射擊距離變化時(shí)，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)已測(cè)彈著偏差確定對(duì)后續(xù)彈的射擊校正量［5］。對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)射擊，射擊距離不斷變化，需要火控提供合理的距離校正量以提高校射精度。

1.4 火控需要使用測(cè)速雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算冷膛修正量

火炮發(fā)射第一發(fā)彈炮膛為冷膛，冷膛對(duì)彈丸初速有較大影響，最終影響彈著落點(diǎn)。過(guò)去常采用經(jīng)驗(yàn)做法確定第一發(fā)彈的冷膛修正量，確定的冷膛修正量不準(zhǔn)確，由此帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題:其一為首發(fā)彈射擊精度低;其二為根據(jù)試射彈著偏差確定校正量時(shí)難以剔除首發(fā)冷膛的影響，使校射精度低。冷膛的影響反映在初速上，火控需要使用測(cè)速雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定冷膛修正量。

2 測(cè)速雷達(dá)在艦炮試射中應(yīng)用方法

2.1 試射諸元所用初速值的計(jì)算方法

由于彈丸初速影響因素復(fù)雜，每一次射擊前要精確計(jì)算實(shí)際初速值比較困難，也不太可能。本文提出一種試射諸元所用初速值的計(jì)算方法，可用于射擊前在火控臺(tái)裝定初速，該方法比現(xiàn)有的人工估計(jì)初速值的方法要精確，已在實(shí)際中得到應(yīng)用。

由于初速的影響因素主要包括膛蝕、藥溫、彈重;膛蝕對(duì)上次射擊最后一組彈和本次射擊首組彈的影響差異較小。所以，利用上次射擊最后一組彈的實(shí)測(cè)初速平均值，考慮本次射擊與上次射擊藥溫之差和彈重之差，由火控計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算本次射擊試射彈的初速，用于計(jì)算射擊諸元。試射時(shí)計(jì)算射擊諸元所用初速的計(jì)算公式為

式中，V0F為本次試射計(jì)算射擊諸元所用初速;V'0M為上次射擊最后一組彈實(shí)測(cè)初速的平均值;ΔV0T為本次射擊的藥溫與上次射擊的藥溫之差引起的初速改變量，由于射擊時(shí)間和射擊海域的不同，兩次射擊的藥溫可能相差較大。藥溫每變化10°C(各型炮的具體數(shù)值見(jiàn)射表)相當(dāng)于初速變化1%，設(shè)本次射擊的藥溫與上次射擊的藥溫之差為ΔTy，標(biāo)定初速為V0，則

式中，ΔV0q為本次射擊的彈重與上次射擊的彈重之差引起的初速改變量。在同一裝藥的情況下，彈丸重量增加，發(fā)射時(shí)彈丸運(yùn)動(dòng)的加速度減小，獲得的初速就小，輕彈則相反。設(shè)本次射擊的彈重與上次射擊的彈重符號(hào)之差為:“----”、“---”、“--”、“-”、“±”、“+”、“++”、“+++”、“++++ ”，其中，“-”代表輕一個(gè)彈重符號(hào)、“±”表示兩次射擊彈重相同、“+”表示重一個(gè)彈重符號(hào)，則本次射擊的彈重與上次射擊的彈重之差引起的初速改變量可按表1確定。

表1 彈重偏差引起的初速偏差量表

計(jì)算試射諸元所用初速值的要領(lǐng):1)火控計(jì)算機(jī)記錄上次射擊的藥溫、彈重符號(hào)及各發(fā)彈的實(shí)測(cè)初速;2)人工裝定本次射擊的藥溫，火控計(jì)算機(jī)按式(2)計(jì)算藥溫之差引起的初速改變量;3)人工裝定本次射擊的彈重符號(hào)，火控計(jì)算機(jī)按表1計(jì)算彈重之差引起的初速改變量;4)火控計(jì)算機(jī)按式(1)計(jì)算初速，用于試射諸元解算。

2.2 重復(fù)修正預(yù)估初速誤差的解決方法

為了避免預(yù)估初速誤差的重復(fù)修正，可以從彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)或提前點(diǎn)偏差中剔除初速誤差的影響，再對(duì)后續(xù)彈射擊諸元進(jìn)行校正，校正原理如圖1所示。圖1中，射擊校正量計(jì)算公式為

圖1 射擊校正原理圖

式中，ΔDXZ為射擊校正量，Δd為彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)或提前點(diǎn)總偏差，ΔV0·為初速誤差引起的偏差量，ΔV0為實(shí)測(cè)初速與估計(jì)初速之差，為初速改變1m/s引起的射程改變量。

避免預(yù)估初速誤差重復(fù)修正的要領(lǐng):1)火控逐發(fā)計(jì)算試射彈實(shí)測(cè)初速與預(yù)測(cè)初速之差引起的射程改變量，并計(jì)算平均值;2)火控將實(shí)測(cè)初速與預(yù)測(cè)初速之差引起的射程改變量的平均值顯示在頁(yè)面上;3)火控將彈著偏差平均值，減去實(shí)測(cè)初速與預(yù)測(cè)初速之差引起的射程改變量的平均值，并將其差值顯示在頁(yè)面上供人員使用。

2.3 射擊距離變化時(shí)射擊校正方法

射擊距離的改變會(huì)引起彈著偏差的改變。所以，當(dāng)射擊距離變化時(shí)，如果簡(jiǎn)單地根據(jù)已測(cè)彈著偏差確定對(duì)后續(xù)彈的射擊校正量，則會(huì)產(chǎn)生新的誤差。射擊誤差主要包括初速、空氣密度、風(fēng)等誤差。嚴(yán)格地說(shuō)，最精確的校正方法是將因初速、空氣密度等誤差引起的距離偏差量，從測(cè)得的距離偏差量中分離出來(lái)，然后分別進(jìn)行校正，但是在實(shí)際中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殡y以確定各誤差源大小，若能確定也不需要試射。為解決這一問(wèn)題，傳統(tǒng)上火控系統(tǒng)將平均距離偏差折合成初速差進(jìn)行校正。既然現(xiàn)在有了測(cè)速雷達(dá)，能夠測(cè)量彈丸初速，將初速誤差已進(jìn)行了單獨(dú)校正，那么，就不應(yīng)該再折合成初速差進(jìn)行校正。艦炮試射時(shí)除初速誤差外，射擊誤差主要為空氣密度誤差。所以，射擊距離變化時(shí)，應(yīng)將試射彈著偏差平均值減去初速誤差引起的彈著偏差平均值，再折合成空氣密度誤差進(jìn)行校正［5］。當(dāng)然，試射后目標(biāo)距離變化不會(huì)太大，當(dāng)距離變化太大時(shí)，需要研究新的校正方法。

2.4 利用測(cè)速雷達(dá)計(jì)算首發(fā)彈冷膛修正量的方法

實(shí)踐表明，針對(duì)某一門火炮自身冷膛的影響具有重復(fù)性和可修正性。由于首發(fā)彈冷膛的影響反映到首發(fā)彈初速的減低，所以，利用測(cè)速雷達(dá)實(shí)測(cè)初速值計(jì)算首發(fā)彈冷膛修正量的公式為

式中，ΔDLT為第一發(fā)彈的冷膛修正量，ΔV0L為冷膛引起的初速改變量，為初速改變1m/s引起的射程改變量，ΔV0L的計(jì)算公式為

式中，V0i為第i發(fā)試射彈的實(shí)測(cè)初速，n為試射發(fā)數(shù)，V01為第一發(fā)彈的實(shí)測(cè)初速。利用最近幾次射擊試射彈初速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照式(5)計(jì)算取平均值作為冷膛引起的初速改變量。

利用測(cè)速雷達(dá)確定首發(fā)彈冷膛修正量的要領(lǐng):1)火控逐發(fā)記錄彈丸初速;2)火控利用最近幾次射擊試射彈初速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照式(5)計(jì)算取平均值作為冷膛引起的初速改變量;3)火控按式(4)計(jì)算首發(fā)彈的冷膛修正量，而不是人工計(jì)算冷膛修正量，因?yàn)椴煌纳鋼艟嚯x冷膛修正量不同，接收目標(biāo)指示后才能確定射擊距離，為了減輕人員操作負(fù)擔(dān)應(yīng)由火控計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算;4)火控自動(dòng)給首發(fā)彈增加冷膛修正，第二發(fā)后自動(dòng)去掉冷膛修正。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用艦炮火控原理和艦炮射擊理論，分析了測(cè)速雷達(dá)在艦炮試射中需要解決的四個(gè)問(wèn)題:1)計(jì)算試射諸元需要使用精確的初速值;2)初速修正和射擊校正對(duì)初速誤差進(jìn)行了重復(fù)修正;3)當(dāng)射擊距離變化較大時(shí)需要火控提供合理的距離校正量;4)火控需要使用測(cè)速雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算冷膛修正量，提出了問(wèn)題的解決方案，給出了方法要領(lǐng)。研究成果能夠提高艦炮試射精度，提高測(cè)速雷達(dá)在艦炮武器系統(tǒng)中的作用。

［1］ 劉海林.測(cè)速雷達(dá)在艦炮武器系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.無(wú)線電工程，2008，38(11):55-57.

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