機載布撒器仿真試驗方案的設計與實現*

王懷軍，張笑瀛，楊允海

(白城兵器試驗中心， 遼寧 白城 137001 )

機載布撒器仿真試驗方案的設計與實現*

王懷軍，張笑瀛，楊允海

(白城兵器試驗中心， 遼寧 白城 137001 )

利用蒙特卡羅試驗和相容性檢驗方法確定了機載布撒器等精度投彈區，通過仿真評定了布撒器命中精度，建立了數學仿真中的干擾模型以及脫靶量的計算方法，確定了數學仿真的試驗方案，并根據該模型編制了計算機程序，獲得了仿真結果。最后得出仿真結果與真實試驗的誤差。

布撒器；散布特性；仿真試驗；蒙特卡羅；數學模型；仿真

0 引言

機載布撒器是一種能在敵防空火力區域之外投放、能攜帶多種子彈藥、高精度、模塊化的滑翔式多用途航空制導攻擊武器，是國內第一種具備全天候、中近程、防區外投放、無動力、滑翔型、面殺傷的精確制導炸彈，并且具有維護簡單、作戰使用方便、性能價格比高等優點。戰機使用機載布撒器無需進入敵防空火力區域就可對地空導彈發射陣地、機場跑道、裝甲部隊、指揮中心、軍港、機庫等具有重要戰略意義的面目標實施有效殺傷或嚴密封鎖，從而大大提高了其生存能力和作戰效能。

1 某型機載布撒器組成

某型機載布撒器主要由頭艙、戰斗部艙、尾艙組成，詳見圖1。

圖1 機載布撒器組成Fig.1 Composition of Airborne dispenser

2 確定機載布撒器等精度投彈區

2.1 蒙特卡羅試驗

利用計算機產生滿足假設分布的誤差隨機數，采用蒙特卡羅方法分別進行不同投彈條件下的數學仿真試驗[2]。每一投彈條件下，試驗次數不少于45次，為方便計算選擇100次。

通過對不同投彈條件下的仿真試驗結果進行相容性檢驗來確定布撒器的等精度投彈區。

2.2 相容性檢驗方法

采用秩和檢驗方法。設X=(X1，X2，…，Xn1)和Y=(Y1，Y2，…，Yn2)為2種投彈條件下仿真試驗所獲得的脫靶量子樣，將它們混合在一起，由小到大排列，得到如下次序統計量：

Z1≤Z2≤…≤Zn1+n2.

如果Xk=Zj，則記rk(X)=j，表示Xk的秩為j。構造檢驗2個子樣是否屬于同一總體的統計量T為樣本(X1，X2，…，Xn1)的秩和，即

當n1，n2較大時，在2個子樣相容的條件下有

因此，可以采用正態分布的檢驗方法。檢驗準則為

式中：A={兩子樣相容}；α為顯著性水平。

一般情況下，取n1=n2=50，α=0.025或0.05。

檢驗結果：在研制總要求規定的投彈條件，對于機載布撒器來說是一個等精度區。

3 利用數學仿真評定布撒器命中精度

3.1 數學仿真中的干擾

影響布撒器命中精度的干擾因素可分為兩大類：確定性干擾和隨機干擾[3-4]。

(1) 確定性干擾

此類干擾，在數學仿真時，對每組投放條件，干擾的算法均相同。主要為機彈干擾。

(2) 隨機干擾

1) 隨機誤差

此類干擾，在數學仿真時，每種誤差對應每組仿真初始條件，全彈道只取一個隨機數。主要包括彈體、氣動參數、舵機、子彈藥、目標、投彈等干擾。

2) 隨機過程誤差

此類干擾，在數學仿真時，對每一種仿真初始條件，按其分布每個采樣點隨機選取一個隨機數。主要包括組合導航、高度表以及風場等干擾。

主要干擾因素的數學模型見表1。

風場模型為

W=NB(3.3+1.94×10-3Y+9.15×10-8Y2),

當Y<200 m，W≥10 m/s時

W=10 m/s,

Wxg=WcosφB,

Wzg=WsinφB,

式中：NB為均方差σNB=1的隨機中心正態分布量;φB為在0°～360°間均勻分布的隨機量;Y為布撒器或飛機的高度(相對高度)；Wxg和Wzg為風速分量。

3.2 脫靶量的計算

坐標系的選取[5]：定義目標點為坐標原點，投彈點至目標點連線水平投影為x軸，指向目標點為正；以目標點當地鉛垂線為y軸，向上為正；z軸正向按右手法則確定。

式中：( 0，0)為瞄準點坐標;(x,z)―子彈藥散布中心坐標;Π為脫靶量;(Πx,Πz)為脫靶量Π在坐標系中的分量。

3.3 數學仿真試驗方案[6-18]

仿真初始條件，包括投放高度、速度、射程和扇面角，要求能夠覆蓋研制總要求規定的投彈條件。

3.3.1 仿真試驗初始條件

(1) 水平彈射投放；

(2) 高度(h0～hi)m，按(n)m分層，共46個條件；

(3) 速度(真空速)(v0～vi)km/h，按(n)km/h分層，共6個條件；

(4) 投放扇面角(在相應高度條件下)選取-R°,-R°/2，0°,R°/2和R°，共5個條件；

(5) 射程(在相應高度、速度和投放扇面角條件下)選取最遠、最近和中值，共3個條件。

共計4 140組初始條件，在每組初始條件下，仿真計算100條彈道。

3.3.2 試驗方法

試驗的項目主要包括：最小投放距離；最大投放距離；最大投放扇面角；CEP估計。

(1) 最小投放距離

1) 高度h0m，速度v0km/h，扇面角0°。

2) 高度him，速度v0km/h，扇面角0°。

(2) 最大投放距離

1) 高度h0m，速度vikm/h，扇面角0°。

2) 高度him，速度vikm/h，扇面角0°。

表1 布撒器干擾因素及其分布特性表

(3) 最大投放扇面角

扇面角±R°，共144組投彈條件。

(4)CEP估計

4 結論

(2) 根據布撒器的投放條件，考慮其飛行過程中的各種干擾條件，通過大量的數學仿真數據，彌補飛行試驗次數的不足，可作為布撒器精度評定的補充依據。

(3) 仿真試驗具有靈活性、經濟性、安全性和可重復性等特點, 在飛行試驗中難以實現的某些極端試驗條件設置、增加子樣數量和獲得結果信息量方面, 具有明顯優勢。

(4) 仿真試驗與飛行試驗是相互依賴、互為補充的，不能認為一切都可以完全依賴于仿真試驗，也不可能做完整的各種投放和氣象條件下的飛行試驗。

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Design and Implementation of Airborne Dispenser Simulation Test Scheme

WANG Huai-jun， ZHANG Xiao-ying, YANG Yun-hai

(Baicheng Ordnance Test Center,Liaoning Baicheng 137001, China)

The Monte Carlo test and compatibility test are used to determine the equal precision of airborne dispenser drop zone. The accuracy of dispenser hitting is evaluated by simulation. Interference model and calculation method of miss distance is established in mathematical simulation. The test scheme of mathematical simulation is determined. And according to the model, a computer program is developed and the simulation results are obtained. Finally, the error between the simulation results and the real test is obtained.

dispenser; distributed characteristic; simulation test; Monte Carlo; mathematical model; simulation

2016-05-02；

2016-08-20 作者簡介：王懷軍(1972-)，男，黑龍江齊齊哈爾人。高工，碩士，主要研究方向為彈藥工程。

10.3969/j.issn.1009-086x.2017.02.031

TJ414；TP391.9

A

1009-086X(2017)-02-0196-06

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