中大口徑火炮彈道修正彈現(xiàn)狀及發(fā)展分析＊

張 健 楊 瑩 趙萬(wàn)江 胡雪岑

（1.海軍駐沈陽(yáng)彈藥專業(yè)軍代室 沈陽(yáng) 110045）（2.遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司 沈陽(yáng) 110045）

中大口徑火炮彈道修正彈現(xiàn)狀及發(fā)展分析＊

張 健1楊 瑩2趙萬(wàn)江2胡雪岑2

（1.海軍駐沈陽(yáng)彈藥專業(yè)軍代室 沈陽(yáng) 110045）（2.遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司 沈陽(yáng) 110045）

論文分析了國(guó)外中大口徑火炮彈道修正彈現(xiàn)狀及發(fā)展情況，對(duì)比分析了各類修正彈的特點(diǎn)，提出了一維彈道修正彈、二維彈道修正彈及末端彈道彈的發(fā)展建議。

彈道修正彈；發(fā)展；建議

Class NumberTJ012

1 引言

隨著以微電子技術(shù)為代表的高新技術(shù)不斷發(fā)展及在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，炮兵對(duì)高新技術(shù)的應(yīng)用也日趨廣泛［1］。這些高新技術(shù)的應(yīng)用必然影響到未來(lái)的地面作戰(zhàn)，使地面戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)生巨大變化，戰(zhàn)爭(zhēng)的持續(xù)時(shí)間縮短，強(qiáng)度和破壞性增大。戰(zhàn)爭(zhēng)勝利不以攻城掠地的多少、人員物資的消耗數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)；相反，由于武器命中精度的提高，戰(zhàn)爭(zhēng)中減少了無(wú)謂的傷亡，威懾與實(shí)戰(zhàn)并舉。彈道修正就是在80年代中期發(fā)展起來(lái)的低成本、高精度的炮兵常規(guī)彈藥之一。

彈道修正彈是通過(guò)對(duì)目標(biāo)的基準(zhǔn)彈道與飛行中的攻擊彈道進(jìn)行比較后，給出有限次、不連續(xù)的修正量來(lái)修正攻擊彈道，以減小彈著點(diǎn)誤差，達(dá)到提高彈丸命中目標(biāo)精度的目的［2］。

彈道修正彈通過(guò)不連續(xù)的、有限次控制修正彈運(yùn)動(dòng)來(lái)修正彈道，以消除瞄準(zhǔn)誤差、氣象、增程裝置以及其它使彈丸偏離目標(biāo)方向的干擾因素，達(dá)到提高射擊準(zhǔn)確度的目的。它沒(méi)有導(dǎo)彈那么復(fù)雜，既不需要在修正彈彈體內(nèi)裝有導(dǎo)引頭、基準(zhǔn)陀螺，也不要求裝有自封駕駛儀，只需在彈上裝有簡(jiǎn)單的修正指令接收裝置和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，彈道修正彈的成本遠(yuǎn)低于導(dǎo)彈。

目前國(guó)外發(fā)展了三種彈道修正彈：

1）一維彈道修正彈：只對(duì)縱向彈道進(jìn)行修正，是一種面精確打擊彈藥。

2）二維彈道修正彈：對(duì)縱向及方向彈道進(jìn)行修正，也是一種面精確打擊彈藥。

3）末端彈道修正彈：通過(guò)地面激光照射器照射目標(biāo)，安裝在彈丸頭部的激光導(dǎo)引頭探測(cè)目標(biāo)后，點(diǎn)燃脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)，修正彈道，用于打擊點(diǎn)目標(biāo)［3］。

對(duì)這三種修正彈現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

2 一維彈道修正彈

2.1 國(guó)外發(fā)展情況

一維彈道修正彈利用炮彈的距離散布遠(yuǎn)大于方向散布的特點(diǎn)，只對(duì)飛行彈丸進(jìn)行縱向距離修正，即可大幅度提高炮彈的命中精度。一維彈道修正原理簡(jiǎn)單，技術(shù)難度及成本相對(duì)較低，是目前國(guó)際上提高炮彈命中精度的主要技術(shù)途徑之一［4］。

國(guó)外非常注重對(duì)一維彈道修正引信技術(shù)的研究，從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始在中大口徑彈藥平臺(tái)上開(kāi)展一維彈道修正相關(guān)技術(shù)的研究。目前，一維彈道修正彈有三種技術(shù)方案，分別是衛(wèi)星探測(cè)體制、傳感器探測(cè)體制和雷達(dá)探測(cè)體制（后期發(fā)展以衛(wèi)星探測(cè)體制和雷達(dá)探測(cè)體制為主），修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)都采用增阻阻力器方式，主要差別在于彈道測(cè)量方式有所不同。

據(jù)資料介紹，法國(guó)Nexter公司研制了一維修正引信，該引信有兩種類型（見(jiàn)圖1），一種是利用彈上GPS測(cè)量彈道參數(shù)，彈載計(jì)算機(jī)進(jìn)行彈道解算，適時(shí)打開(kāi)阻力環(huán)，進(jìn)行縱向彈道修正；另一種是利用炮口跟蹤雷達(dá)測(cè)量彈道參數(shù)，地面火控計(jì)算機(jī)進(jìn)行彈道解算，再通過(guò)雷達(dá)將修正指令發(fā)射出去，彈上無(wú)線電指令接收機(jī)接收修正信息，適時(shí)打開(kāi)阻力環(huán)，進(jìn)行縱向彈道修正［5］。

圖1 法國(guó)一維彈道修正引信

雷達(dá)探測(cè)體制的一維彈道修正彈，縱向地面散布由原不修正時(shí)的1／200左右，可提高到1／500以上；衛(wèi)星體制的一維彈道修正彈，縱向地面散布由原不修正時(shí)的1／200左右，可提高到1／800以上。

美國(guó)采用GPS探測(cè)體制，阻力片修正方式，研制了155一維彈道修正彈。

圖2 美國(guó)155一維彈道修正彈

2.2 不同探測(cè)體制的工作原理

采用雷達(dá)探測(cè)體制的一維彈道修正彈，發(fā)射前，通過(guò)裝定器將目標(biāo)信息、射擊諸元及氣象參數(shù)等傳輸給彈上修正引信；跟蹤雷達(dá)探測(cè)一段飛行彈道，將跟蹤的彈道數(shù)據(jù)傳給火控計(jì)算機(jī)，火控計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)彈道解算后，通過(guò)跟蹤雷達(dá)，將修正指令發(fā)送給空中飛行的彈丸；彈上修正引信接收無(wú)線電指令后，適時(shí)打開(kāi)阻力環(huán)，進(jìn)行縱向彈道修正［6］。

采用衛(wèi)星探測(cè)體制的一維彈道修正彈，發(fā)射前，裝定器接收火控輸入的裝定信息數(shù)據(jù)（包括射擊諸元、氣象諸元、最新衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、炮位坐標(biāo)、目標(biāo)位置坐標(biāo)等），通過(guò)裝定器與引信上的信息接收模塊數(shù)據(jù)傳輸，完成信息裝定。火炮擊發(fā)后，彈丸運(yùn)動(dòng)，引信電源激活，衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)進(jìn)行搜索和定位，飛行控制器對(duì)衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)測(cè)彈丸落點(diǎn)坐標(biāo)位置，并與目標(biāo)坐標(biāo)位置進(jìn)行比較，解算出阻力器展開(kāi)時(shí)間，控制阻力器適時(shí)展開(kāi)，增加彈丸飛行阻力，減小射程，從而使彈丸飛向目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)距離上彈道修正［7］。

2.3 兩種探測(cè)體制的一維彈道修正彈優(yōu)缺點(diǎn)

雷達(dá)探測(cè)體制的一維彈道修正彈的優(yōu)點(diǎn)是：充分借用跟蹤雷達(dá)、火控等設(shè)備，將彈載計(jì)算機(jī)等部件放在地面設(shè)備中，減少?gòu)椛蠙C(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作用可靠，成本低；減少發(fā)射前信息裝定量，減少裝定時(shí)間，提高射速。缺點(diǎn)是：需要跟蹤雷達(dá)、火控等設(shè)備的支持，裝備受到一定的限制。

衛(wèi)星探測(cè)體制的一維彈道修正彈的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射后與地面設(shè)備無(wú)關(guān)，相對(duì)獨(dú)立，便于應(yīng)用到不同的武器平臺(tái)上，也便于對(duì)庫(kù)存彈藥的改造。缺點(diǎn)是：彈上裝有彈載計(jì)算機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；衛(wèi)星信號(hào)較弱，易受干擾［8］。

3 二維彈道修正彈

3.1 技術(shù)方案

國(guó)外在發(fā)展一維彈道修正彈的同時(shí)，發(fā)展了對(duì)縱向和方向都進(jìn)行修正的二維彈道修正彈，提高彈藥對(duì)遠(yuǎn)距離地面目標(biāo)的精確打擊能力。初期，美國(guó)不同的公司研制了不同方案的二維彈道修正彈。

1）美國(guó)BAE公司研制的二維修正組件屬于二維彈道修正引信，其結(jié)構(gòu)包括有耐炮射沖擊電子器件的固定鴨式舵制導(dǎo)組件、自給電源和少量的活動(dòng)部件，其中固定鴨式舵最初沿與彈丸旋轉(zhuǎn)相反的方向旋轉(zhuǎn)，隨后制動(dòng)并確定方向，利用彈丸轉(zhuǎn)速與方向（偏流）成正比的特點(diǎn)，通過(guò)控制轉(zhuǎn)速，進(jìn)行必要的方位修正；緊挨鴨式舵之后，是一個(gè)圓形GPS接收天線，可自由接收衛(wèi)星信號(hào)，利用阻力環(huán)進(jìn)行縱向修正。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

2）美國(guó)ATK公司的二維修正組件采用PGK固定鴨翼彈道修正技術(shù)。固定鴨翼安裝在引信頭部，引信頭部通過(guò)軸承與主體連接；引信頭部安裝兩對(duì)翼面，通過(guò)其中一對(duì)翼面采用差動(dòng)方式產(chǎn)生一定的導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩，并以此控制引信頭部相對(duì)主體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另外一對(duì)翼面同向安裝，可以在彈丸頭部產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向力和力矩；當(dāng)引信頭部自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，修正翼面產(chǎn)生的側(cè)向力和力矩也在彈丸徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣對(duì)彈丸飛行彈道影響不大，但當(dāng)頭部在磁電機(jī)的作用下被控制在某特定角度時(shí)，該翼面產(chǎn)生的側(cè)向力和力矩將指向該方向，從而可以改變彈丸飛行軌跡，達(dá)到彈道修正的目的。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4［9］。

圖3 BAE公司研制的二維修正組件圖

圖4 ATK公司研制的二維修正組件圖

其工作原理是：彈丸飛行過(guò)程中，由于四個(gè)翼面均存在斜置角，都會(huì)產(chǎn)生一定的升力作用，其中翼面1和3斜置角相反，其受到的氣動(dòng)力F1和F3大小相等、方向相同，這兩個(gè)力對(duì)引信頭部滾轉(zhuǎn)方向的力矩相互抵消，但其合力形成向上的氣動(dòng)力，該力位于彈頭，形成對(duì)彈體的控制力和力矩；翼面2和4斜置角相同，受到的氣動(dòng)力F2和F4大小相等、方向相反，力的作用相互抵消，但形成促使引信頭部旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩，其方向與彈丸自轉(zhuǎn)方向相反；綜合翼面1、2、3和4的氣動(dòng)力情況，翼面在彈丸飛行過(guò)程中的受力情況可綜合為：使引信頭部左向旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩M，以及形成彈丸控制力矩的氣動(dòng)力F，根據(jù)各翼面作用的不同，可將翼面2和4稱為“導(dǎo)轉(zhuǎn)翼面”，翼面1和3稱為“修正翼面”［10］。見(jiàn)圖5。

圖5 二維彈道修正引信前視圖

很明顯，導(dǎo)轉(zhuǎn)力矩M對(duì)彈丸的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，而力F可以形成彈體控制力矩，因此，只要能適時(shí)控制力F的方向，就可以控制固定鴨翼作用在彈體上的控制力矩，實(shí)現(xiàn)二維彈道修正。

3.2 兩種二維修正方案比較

美國(guó)BAE公司研制的二維修正引信原理簡(jiǎn)單，充分借用了一維修正原理，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。ATK公司研制的二維修正引信結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，作用可靠。經(jīng)過(guò)比較，美國(guó)最終選擇了ATK公司的設(shè)計(jì)方案，其圓概率誤差CEP小于20m。

4 未端彈道修正彈

資料介紹，俄羅斯某公司以110mm普通炮彈為基礎(chǔ)，研制了航向修正反裝甲炮彈（見(jiàn)圖6）。這種炮彈既沒(méi)有基準(zhǔn)陀螺，也沒(méi)有自動(dòng)駕馭儀，與制導(dǎo)炮彈相比，成本降低70%。發(fā)射這種炮彈的火炮將通過(guò)數(shù)據(jù)鏈直接與激光指示器相連，指示器僅在所計(jì)算的飛行時(shí)間的最后幾秒種（間接射擊時(shí)為3s，直接射擊時(shí)為1s）指示目標(biāo)，激光指示的距離為300m～1800m，指示偏差為0.6m～1.8m。該彈利用安裝在彈丸頭部的激光導(dǎo)引頭探測(cè)目標(biāo)，在飛行的最后幾秒鐘靠脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)修正航向，3發(fā)炮彈連射對(duì)付1個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的命中概率為0.8［11］。

圖6 俄羅斯低成本末端彈道修正彈

5 結(jié)語(yǔ)

彈道修正彈是提高常規(guī)彈藥命中精度的一種低成本靈巧彈藥，目前一維彈道修正彈技術(shù)成熟，成本較低，可提高彈丸的縱向散布，并可用于改造庫(kù)存彈藥；二維彈道修正彈可大幅度提高縱向及方向的打擊精度，技術(shù)相對(duì)成熟，是打擊面目標(biāo)彈藥的重點(diǎn)發(fā)展方向之一；末端彈道修正彈是遠(yuǎn)距離打擊點(diǎn)目標(biāo)的修正彈藥，是打擊點(diǎn)目標(biāo)的低成本彈藥的重點(diǎn)發(fā)展方向。

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Present Situation and Development Analysis of Large Caliber Cannon TrajectoryCorrection Shell

ZHANG Jian1YANG Ying2ZHAO Wanjiang2HU Xuecen2
（1.Navy Representative Office of Naval Ammunition in Shenyang，Shenyang 110045）（2.LiaoShen Industry Group Company Limited，Shenyang 110045）

This paper analyzes present situation and development of foreign large caliber cannon trajectory correction，and compares the characteristics of all kinds of correct projectile，and puts forward proposals for the development of one dimension trajectory correction shell and two dimension trajectory correction shell.

trajectory correction shell，development，suggestion

TJ012DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.002

2015年5月8日，

2015年6月27日

張健，男，高級(jí)工程師，研究方向：彈藥總體設(shè)計(jì)。