艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著研究*

黃 義 ，汪德虎，汪匯川，胡 江 ，解維河

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧大連 1 16018)

0 引言

單炮多發(fā)同時(shí)彈著射擊方法在不增加火炮數(shù)量的條件下，成倍增加火力密度，提高火力的突然性、猛烈性和毀傷效能，被譽(yù)為“戰(zhàn)斗力倍增法”[1]。

地面炮兵單炮多發(fā)同時(shí)彈著射擊時(shí)，通過(guò)采用不同裝藥號(hào)和同一裝藥號(hào)的高、低射角，由高到低變換數(shù)條彈道并依據(jù)射彈飛行時(shí)間差控制發(fā)射間隔，實(shí)現(xiàn)單炮多發(fā)同時(shí)彈著[1－2]。但是，艦炮炮彈通常為固定裝藥，只能利用低伸彈道和曲射彈道實(shí)現(xiàn)兩發(fā)同時(shí)彈著。

在軍事需求的牽引下，伴隨著新技術(shù)的發(fā)展，各種艦炮信息化彈藥應(yīng)運(yùn)而生，其中，艦炮一維修正彈是重要發(fā)展方向之一[3－4]。除射擊精度提高外，一維修正彈可以通過(guò)調(diào)整外彈道實(shí)現(xiàn)單炮多發(fā)同時(shí)彈著。之前，對(duì)艦炮多發(fā)同時(shí)彈著研究較少，文中結(jié)合一維修正彈新技術(shù)、新原理，對(duì)艦炮發(fā)射一維修正彈實(shí)施單炮多發(fā)同時(shí)彈著進(jìn)行研究。

1 艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著模型

1.1 一維修正彈工作原理

文中研究的一維修正彈采用阻尼方式進(jìn)行射程修正，射擊時(shí)在提前點(diǎn)基礎(chǔ)上增加射程擴(kuò)展量[5]進(jìn)行射擊諸元計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定落點(diǎn)遠(yuǎn)于目標(biāo)，發(fā)射后艦載雷達(dá)實(shí)時(shí)測(cè)量一段彈道參數(shù)，火控計(jì)算機(jī)進(jìn)行彈道濾波，推算落點(diǎn)，求出與提前點(diǎn)偏差，解算射程修正量，通過(guò)控制阻力環(huán)適時(shí)張開(kāi)，增加飛行阻力，實(shí)現(xiàn)“打遠(yuǎn)修近”，提高縱向射擊精度。

1.2 艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著的可行性

艦炮發(fā)射一維修正彈對(duì)目標(biāo)射擊，雖然不能通過(guò)改變裝藥改變初速，但是可以通過(guò)增加不同的射程擴(kuò)展量確定不同的射角，發(fā)射后通過(guò)控制阻力環(huán)不同的張開(kāi)時(shí)刻實(shí)現(xiàn)多條彈道打擊同一目標(biāo)，這些彈道所用時(shí)間不同，飛行時(shí)間長(zhǎng)的先發(fā)射，飛行時(shí)間短的后發(fā)射，使相鄰彈道飛行時(shí)間差等于相應(yīng)彈丸發(fā)射間隔實(shí)現(xiàn)多發(fā)同時(shí)彈著。

某型彈射角50°、55°、60°，阻力環(huán)不同時(shí)刻張開(kāi)對(duì)應(yīng)的射程如圖1所示，飛行時(shí)間如圖2所示，火炮最大射速為12發(fā)/min，從圖1、圖2 容易看出，對(duì)射距39km的目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)3發(fā)彈同時(shí)彈著，θ01=60°、θ02=55°、θ03=50°。

1.3 艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著模型

艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著的數(shù)學(xué)模型為:

式中:n為同時(shí)彈著的發(fā)數(shù);i為先后發(fā)射彈丸的序號(hào);Xi為第i發(fā)彈的射程;θ0i為第i發(fā)彈的射角;Tki為第i發(fā)彈的開(kāi)環(huán)時(shí)刻;tfi為第i發(fā)彈的飛行時(shí)間;ΔT為相鄰彈發(fā)射間隔;f(θ0i，Tki=0)為射角θ0i時(shí)阻力環(huán)不打開(kāi)的射程;ΔXi表示按參考文獻(xiàn)[5]計(jì)算的射程擴(kuò)展量。

2 艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著火控算法

2.1 彈道模型

文中建立一維修正彈質(zhì)點(diǎn)彈道模型[6]為:

式中:彈道系數(shù)C在阻力環(huán)開(kāi)環(huán)前后取不同的值[4]，為阻力環(huán)張開(kāi)后彈道系數(shù)增大的倍數(shù);空氣密度函數(shù)表示虛溫;y表示彈道高;氣壓函數(shù)表示縱風(fēng);V為彈丸在彈道切線方向上的速度，Vx和Vy為V在水平和垂直方向上的速度分量。

2.2 火控算法

[7]確定同時(shí)彈著方案是對(duì)某一射程求出所有可能的彈道，然后從中篩選出滿足同時(shí)彈著的彈道。這種方法不適合一維修正彈，因?yàn)橐痪S修正彈對(duì)某些射程的目標(biāo)射擊，可以有無(wú)窮多個(gè)射角(若相鄰射角之差極小)供選擇，只要通過(guò)控制阻力環(huán)不同張開(kāi)時(shí)刻即可修正到同一射程上。艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著火控算法為:

1)利用龍格－庫(kù)塔法解彈道方程，計(jì)算滿足式(3)的彈道中彈丸飛行時(shí)間最大值tf，max作為首發(fā)彈飛行時(shí)間tfi(i=1)，初始射角越大，阻力環(huán)開(kāi)環(huán)時(shí)間越早，彈丸飛行時(shí)間越長(zhǎng);

2)改變射角和阻力環(huán)開(kāi)環(huán)時(shí)間，計(jì)算滿足式(3)和tfi－ tf(i+1)≥ ΔT(i=1，2，…，n －1)彈道的飛行時(shí)間作為后續(xù)彈飛行時(shí)間;

3)按照射角由大到小的順序重復(fù)步驟2)，當(dāng)f(θ0，Tk=0)＜X+ΔX時(shí)結(jié)束，獲得同時(shí)彈著的發(fā)數(shù)。按照相鄰彈道飛行時(shí)間差控制火炮發(fā)射間隔即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)彈著。

艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著火控算法流程如圖3所示。

圖3 艦炮發(fā)射一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著火控算法流程

3 仿真算例

應(yīng)用文中單炮多發(fā)同時(shí)彈著模型和算法，在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下，某型一維修正彈對(duì)射距35km、40km岸上固定目標(biāo)多發(fā)同時(shí)彈著射擊的射角、開(kāi)環(huán)時(shí)刻和彈丸飛行時(shí)間如表1所示。

表1 不同距離上同時(shí)彈著方案

4 結(jié)論

文中論證了艦炮一維修正彈利用阻力環(huán)對(duì)射程的修正能力，通過(guò)增加不同的擴(kuò)展量確定不同射角與控制阻力環(huán)不同張開(kāi)時(shí)間相配合，實(shí)現(xiàn)單炮多發(fā)同時(shí)彈著，克服了艦炮由于固定裝藥只能通過(guò)曲射彈道和低伸彈道實(shí)施兩發(fā)同時(shí)彈著的局限。文中建立的艦炮一維修正彈多發(fā)同時(shí)彈著模型和算法為進(jìn)一步研究相關(guān)問(wèn)題提供參考。

參考文獻(xiàn):

[1]郭錫福.遠(yuǎn)程火炮武器系統(tǒng)射擊精度分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

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[3]汪德虎，黃義.艦炮對(duì)岸信息化制導(dǎo)彈藥及作戰(zhàn)運(yùn)用[J].飛航導(dǎo)彈，2011(2):37－40.

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[5]黃義，汪德虎，由大德.一維彈道修正彈對(duì)海上目標(biāo)射擊誤差及射程擴(kuò)展量研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2012，32(1):149－150.

[6]王中原，史金光，李鐵鵬.彈道修正中的控制算法[J].彈道學(xué)報(bào)，2011，23(2):19 －21.

[7]謝黎焱，廖瑞，王雪琴.信息化條件下單炮多發(fā)同時(shí)彈著研究[J].指揮控制與仿真，2009，31(4):30－32.