炮口振動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)管武器射彈散布的影響分析

朱延飛， 王 君

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015）

引言

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(cè)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。

1 射彈散布結(jié)果統(tǒng)計(jì)方式

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］。

2 炮口振動(dòng)位移對(duì)散布的影響

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(cè)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。

3 炮口振動(dòng)速度對(duì)散布的影響

由于測(cè)量噪聲及擬合誤差的影響，測(cè)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

3.1 炮口垂直振動(dòng)速度對(duì)散布的影響

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。

3.2 炮口水平振動(dòng)速度對(duì)散布的影響

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

4 結(jié)語

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(cè)試［J］.測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2005，19（4）：408－411.