末制導炮彈輔助諸元對激光制導的影響分析＊

王代智 戴 俊

（1.陸軍軍官學院指揮二系 合肥 230031）（2.陸軍軍官學院研究生管理大隊 合肥 230031）

1 引言

為了使激光末制導炮彈精確進入慣性制導段并適時接收激光目標指示器照射目標后的反射激光信號，除了要精確決定目標射擊開始諸元（表尺、方向），還要決定炮彈的輔助諸元（程裝、延時等），使激光末制導炮彈可靠命中目標。本文主要分析末制導炮彈輔助諸元的作用及其對制導的影響。

2 末制導炮彈輔助諸元

為了保證末制導炮彈能夠準確命中目標，制導炮彈射擊時裝定的輔助諸元有：程裝、助推發動機密封蓋調整、制導系統工作方式、引信、延時等，對制導彈道影響較大主要是程裝和延時[2]。

程裝是個時鐘控制裝置，在彈丸飛行過程中，確定彈載電池觸發脈沖、慣性陀螺工作、鼻錐部拋撒、方向舵展開等彈上動作的時刻和程序，主要用于控制炮彈開始制導的時間。射表中程裝的單位是用“分劃”來表征的，是裝定在彈上的一項重要諸元。末制導炮彈對應射程較近和較遠時，制導系統有“近區域”和“遠區域”兩種工作方式，此時，程裝的數值也有很大差異。另一個重要的輔助諸元是激光指示器上裝定的“延遲時間”。該項諸元用于控制激光指示器照射的時機，以確保在制導炮彈拋開鼻錐部并打開光瞳后能可靠接收反射激光，使炮彈能準確命中目標。

3 程裝與延遲時間對彈道的影響

3.1 程裝分析

圖1 其它諸元相同程裝越小射距離越大

分析末制導炮彈彈道和高低云層射表數據可知，程裝分劃數值的大小與射距離有密切關系，根據射表數值給出末制導炮彈裝定同一諸元和不同程裝分劃情況下射距離的變化情況（圖1）。彈道1和彈道2分別是同一諸元，但裝定不同數值程裝時的兩條彈道，A點是彈道1的程裝工作開始點，B是彈道2程裝工作開始點。前已述及，程裝是控制末制導炮彈自動駕駛儀中慣性陀螺工作的，當到達待發程序裝置裝定的“啟動”時刻，慣性陀螺的轉子解脫并高速轉動，并保持與此時刻彈丸的彈軸方向一致，同時彈丸開始由最高點開始下降，并不斷改變彈丸縱軸的方向，當慣性陀螺轉子軸與彈丸縱軸夾角達到α的瞬間，彈丸縱軸不再改變方向，使彈丸沿一確定角度飛行，此時慣性制導段開始。在圖3中，A1是彈道1程裝啟動時間點A的切線，也是慣性陀螺轉子軸的方向（在此忽略從程裝開始工作到慣性陀螺正常工作的微小時間差），A2是彈丸縱軸與慣性陀螺轉子軸夾角達到α瞬間點的切線，B1是彈道2程裝啟動時間點B的切線，B2是彈丸縱軸與慣性陀螺轉子軸夾角達到α瞬間點的切線，由于彈道1的程裝工作點比彈道2早，即彈道1程裝分劃比彈道2程裝分劃小，導致慣性制導階段彈道1的速度方向的彈軸傾角（彈軸與水平面夾角）比彈道2小，從而使彈道1的射距離增大。

我們得到一個重要結論：在其他諸元相同條件下，改變程裝分劃可以得到不同的彈道。程裝越小射距離越大，這樣，可以通過調節程裝來控制末制導炮彈的彈道和射距離。

3.2 延遲時間分析

3.2.1 對延遲時間的說明

延遲時間用于確定激光指示器的接通時間。通常在末制導炮彈飛至目標約剩余t時，激光指示器開機并指示目標，直至射彈命中目標，延遲時間等于飛行時間減照射時間。激光指示器可持續照射tz即一個照射周期為tz。實際上確定延遲時間，盡量減小激光指示器照射時間，否則會造成因為照射時間長而暴露照射手位置和攻擊企圖；也不可提前結束照射，否則會使炮彈過早結束制導而未能精確導向目標，造成無法精確命中目標的情況。

3.2.2 表定延遲時間的求取

末制導炮彈在進入慣性制導，拋撒鼻錐的時刻，就可以接收激光信號。只要有激光反射信號，同時在末制導炮彈導引頭作用范圍內，導引頭就能接收到激光信號進入制導段飛行。因此，延遲時間的求取，關鍵是要確定慣性制導段的開始點時刻的時間。

根據末制導炮彈飛行原理，慣性制導段的開始時刻與程裝密切相關，因此，利用程裝可以確定慣性制導段開始時刻時間。前文已對程裝的確定作了詳盡的分析，當程序裝置開始工作時，慣性陀螺啟動，當慣性陀螺轉子軸與不斷改變飛行姿態的彈丸彈軸夾角達到α時，彈丸不再改變運動方向，同時方向舵打開，進入慣性制導段。而慣性陀螺轉子軸與彈軸夾角達到α這一點的時刻，便是要求取的慣性制導段開始點的時刻。

這里存在兩種情況，1）當慣性制導段飛行時間大于或者等于tz時，照射時間為tz；2）當慣性制導段飛行時間小于tz時，照射時間即為這慣性制導段的飛行時間。

當飛行時間與慣性制導段開始時刻的時間之差小于tz時，慣性制導段開始時刻的時間作為延遲時間，見圖2，圖中慣性制導段開始點時間to1為延遲時間；當飛行時間與慣性制導段開始時刻的時間之差大于等于tz時，延遲時間為飛行時間減去tz，圖3中延遲時間為T－tz。據此，計算延遲tY時間的計算公式：

圖2 T－to1≤tz時，to1為延遲時間

圖3 T－to1＞tz時，T－tz為延遲時間

4 程裝與延遲時間的使用

4.1 高低云層時程裝的應用

4.1.1 云層下限高度

在激光末制導炮彈射表使用中，必須根據云層高度確定使用高云層射表還是低云層射表。發射激光末制導炮彈時，由于激光制導信號受云層遮隔而影響末制導炮彈接收制導信號，因此，末制導炮彈射擊時規定云層高度低于某個下限值時，便不宜進行射擊。解決的辦法是云層高度大于表中數值時，則選用高云層射表，否則選用低云層射表。

4.1.2 云層高度對制導精度的影響

圖4是末制導炮彈彈道示意圖，圖中A點是末制導炮彈拋撒鼻錐部后，打開方向舵的時刻，此時，A點的高度為h1。在高云層或是無云的條件下，當激光指示器開始照射，末制導炮彈便可以接收來自目標M的反射激光信號。當有云層阻隔時，末制導炮彈接收不到激光制導信號，在慣性力和重力作用下，便繼續沿某一恒定角θ（彈軸傾角）飛行，直至飛到A′點，才能接收到激光制導信號。此時，末制導炮彈的高度為h2。然后射彈在制導信號的作用下攻擊目標。h2即為云層下限高度。

圖4 末制導炮彈彈道示意圖

目前，解決低云層的辦法是通過減小表尺，降低彈道，同時減小程裝，使射彈提前進入慣性制導段，延長制導時間。

4.2 延遲時間修正原則

延遲時間，其中標定延遲時間要根據開始距離在射表中“延遲時間”一欄中查取。當由于氣象彈道條件不標準引起的延遲時間修正量和因為修正炮目高低引起的延遲時間修正量，都須在射表中查取。

由延遲時間計算方法不難看出，延遲時間是由多個不同修正量綜合而成，在計算過程中必然會有小數部分。由延遲時間分析可知：延遲時間需要保證照射時既要炮彈在制導段飛行，又要保證炮彈命中時有激光照射。即，既不要做無用的照射，以免暴露我方照射站位置和減少照射器使用時間和壽命；也不要提前結束照射，以免炮彈尚未精確導向目標就失去導引而錯過目標，尤其在對運動目標射擊時這點尤為重要。所以在處理延遲時間的小數部分時，不采用簡單的四舍五入，而是根據具體情況決定取適當的延遲時間值。

當T－to1≤tz時，可以確保照射周期不會提前結束，如果在不影響隱蔽的前提下舍去延遲尾數，可以獲得較好是制導精度；當決定諸元精度較高且打擊不動目標時，可以舍去尾數取整延遲時間以減少照射時間，獲得更好的隱蔽性。

當T－to1＞tz，此時需要保證照射不會提前結束，所以建議采用包尾數取延遲時間，以獲得較好的制導精度。

5 結語

對程裝的原理分析，可通過改變程裝來獲得不同的彈道，以適應不同的環境和作戰要求。據此，根據不同作戰環境采用更加具有針對性的彈道方案，提高激光末制導炮彈命中精度，發揮其作戰效能。對延遲時間確定原理的分析，提出了延遲時間確定的一些原則，利于獲得最佳的生存條件和命中精度。為末制導炮彈更好地發揮作戰效能提供了有益的借鑒。

[1]王代智，戴俊.霾、霧環境下激光末制導炮彈作戰研究[J].四川兵工學報，2012，11（11）：32－34.

[2]王代智.激光末制導炮彈武器系統原理與應用[M].1997.

[3]周永生.“紅土地”末制導炮彈彈道模型研究與射擊諸元計算[D].合肥：炮兵學院，2004.

[4]劉怡聽，鐘宜興.末制導炮彈射擊學[M].北京：兵器工業出版社，1996.

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[7]靳樹昌，陳春，許梅生，等.現代炮兵射擊學[M].北京：軍事科學出版社，1999.

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[10]劉志國，張金生，王仕成，等.基于SIMULINK的激光制導炸彈彈道仿真實現[J].彈箭與制導學報，2005，25（3）：528－531.