中大口徑艦炮使用測速雷達(dá)初速誤差分離技術(shù)研究*

解維河 朱 濤

(1.海軍大連艦艇學(xué)院 大連 116018)(2.91959部隊(duì) 三亞 572000)

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中大口徑艦炮使用測速雷達(dá)初速誤差分離技術(shù)研究*

解維河1朱 濤2

(1.海軍大連艦艇學(xué)院 大連 116018)(2.91959部隊(duì) 三亞 572000)

針對使用測速雷達(dá)實(shí)時(shí)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(dá)數(shù)據(jù)的合理使用時(shí)機(jī),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(dá)條件下校射正確實(shí)施和裝備的研制改進(jìn)提供借鑒。

測速雷達(dá); 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(dá),能夠逐發(fā)測量炮彈的初速和預(yù)測下一發(fā)彈丸初速,在進(jìn)行彈丸逐發(fā)預(yù)估過程中[1],在預(yù)估初速中包含彈丸測量的隨機(jī)誤差,會產(chǎn)生由預(yù)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?qū)⒊跛兕A(yù)估誤差進(jìn)行分離單獨(dú)校正,可以避免測速雷達(dá)預(yù)估誤差影響,本文對該問題進(jìn)行研究。

2 測速雷達(dá)校射初速誤差產(chǎn)生原因分析

2.1 不使用測速雷達(dá)情況下的艦炮初速估計(jì)及初速修正方法

艦炮射擊時(shí),通常按照標(biāo)準(zhǔn)初速計(jì)算射擊諸元,首發(fā)射擊時(shí),將冷膛修正量、彈重修正量等折合到標(biāo)準(zhǔn)初速中計(jì)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(shí)際值與在計(jì)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(guān)鍵因素是進(jìn)行冷膛修正、膛蝕等各因素的測量或估計(jì)值是否準(zhǔn)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(jìn)行修正,折合到初速中進(jìn)行修正。

2.2 使用測速雷達(dá)艦炮初速預(yù)測誤差分析

使用測速雷達(dá)后,能夠逐發(fā)測量彈丸的初速,按照測量的彈丸初速進(jìn)行預(yù)估下一發(fā)初速[1]。對第i發(fā)炮彈的初速進(jìn)行實(shí)時(shí)修正過程中,彈著修正量是第i-1發(fā)射擊時(shí)測量的彈著點(diǎn),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(yù)測的初速,第i-1發(fā)彈丸的實(shí)際初速可以測量出來,第i-1發(fā)彈丸的預(yù)測初速根據(jù)第i-2發(fā)炮彈前發(fā)射后預(yù)測出來,因此,第i-1發(fā)彈丸的實(shí)際誤差(測量值(實(shí)際值)—預(yù)測值)可以計(jì)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(yù)測值和第i發(fā)的實(shí)際值(雷達(dá)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(jié)果影響較大。同時(shí),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(jī)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(jī)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(jié)果產(chǎn)生隨機(jī)誤差,所以,需要將由初速預(yù)估誤差引起的距離誤差進(jìn)行分離。

3 誤差分離技術(shù)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(yù)測初速中進(jìn)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(jìn)行折合。由于測速雷達(dá)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(guān)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(jìn)行計(jì)算。

3.2 使用測速雷達(dá)后彈丸初速確定

3.2.1 首發(fā)初速設(shè)定

傳統(tǒng)首發(fā)預(yù)估方法是根據(jù)膛蝕、冷膛修正量等與標(biāo)準(zhǔn)初速進(jìn)行綜合計(jì)算得到的值,首發(fā)初速估計(jì)值與實(shí)際值相差越小,其射擊精度越高,使用測速雷達(dá)后,測速雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)測量每發(fā)彈丸的初速,在進(jìn)行初速的處理時(shí)可以充分利用測速雷達(dá)的測量數(shù)據(jù)。在每次射擊時(shí),可以通過測速雷達(dá)記錄下測速值,按照多次測量取平均值進(jìn)行計(jì)算：

Vn為第n次射擊測速雷達(dá)測量的初速,n為整數(shù)。

3.2.2 第二發(fā)初速預(yù)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(yù)估值中,影響后續(xù)預(yù)估的初速值,如果首發(fā)的測量值在后續(xù)的初速預(yù)估中不使用,測速雷達(dá)從第二發(fā)開始進(jìn)行初速預(yù)估,這就造成對第二發(fā)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行預(yù)估和設(shè)置。第二發(fā)預(yù)估值可以按照首發(fā)測量值加上冷膛修正值進(jìn)行計(jì)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(yù)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(dá)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(chǔ)上加上修正量(與傳統(tǒng)首發(fā)冷膛修正量相反),每次將結(jié)果進(jìn)行記錄,取多次的測量值之差進(jìn)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(dá)測量的第二發(fā)彈丸初速的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,與首發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,取平均值進(jìn)行計(jì)算。

4 流程設(shè)計(jì)

按照上述分析,在進(jìn)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(dá)作戰(zhàn)的流程進(jìn)行研究,其流程如圖1所示。

圖1 測速雷達(dá)使用流程

5 結(jié)語

測速雷達(dá)的使用可以提高艦炮首發(fā)命中和校射的精度,同時(shí),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(dá)時(shí)的校正誤差進(jìn)行分析,提出了分離初速誤差的方法,可以減小初速隨機(jī)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(dá)后的使用以及武器裝備的改進(jìn)研制提供借鑒。

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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