火箭布雷訓(xùn)練彈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

宮建成，姜海寶，趙華琛，高亞明

（1.陸軍工程大學(xué)，江蘇 南京 210007；2.69214部隊(duì)51分隊(duì)，新疆 和田 848000）

引言

某型布雷車是工程兵為適應(yīng)地雷履約的作戰(zhàn)需要而研制的新型布雷車，其主要目的是在快速機(jī)動(dòng)的條件下，布設(shè)步兵雷場(chǎng)、坦克雷場(chǎng)以及混合雷場(chǎng)，用以對(duì)敵坦克和裝甲車輛、步兵進(jìn)行殺傷，它具有布雷安全、及時(shí)、迅速、不受時(shí)間、地形和氣候變化限制的特點(diǎn)，可為反坦克武器創(chuàng)造戰(zhàn)機(jī)。但該裝備使用訓(xùn)練成本較高，如在訓(xùn)練中一次齊射僅彈藥耗費(fèi)就超過(guò)百萬(wàn)元。因此受場(chǎng)地、安全性、經(jīng)費(fèi)等制約，采用訓(xùn)練彈組織訓(xùn)練是重要且有效的手段。國(guó)外制式裝備大多數(shù)都配有訓(xùn)練彈，并且訓(xùn)練彈的種類也比較齊全，從射擊訓(xùn)練彈到教練彈都有配備。國(guó)內(nèi)與國(guó)外在訓(xùn)練彈的研究與使用方面存在較大的差距，因此設(shè)計(jì)一套經(jīng)濟(jì)、安全、信息化程度高、隨時(shí)可展開(kāi)訓(xùn)練的新型訓(xùn)練彈系統(tǒng)已成為當(dāng)前最緊迫的任務(wù)。

1 火箭布雷訓(xùn)練彈應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1.1 訓(xùn)練彈種類少

長(zhǎng)期以來(lái)，由于各種原因，部隊(duì)對(duì)模擬訓(xùn)練重視程度不夠，在訓(xùn)練彈研制經(jīng)費(fèi)投入上不多，生產(chǎn)的訓(xùn)練彈種類較少。研制的訓(xùn)練彈以射擊訓(xùn)練彈為主，教練彈種類較少。受場(chǎng)地、安全性、經(jīng)費(fèi)等制約，在進(jìn)行火箭布雷訓(xùn)練時(shí)，平時(shí)的操作訓(xùn)練都是空車作業(yè)，不安裝訓(xùn)練彈，只有重大演習(xí)才進(jìn)行實(shí)彈或者是訓(xùn)練彈的發(fā)射訓(xùn)練。雖然部分裝備編配的訓(xùn)練模擬彈可以進(jìn)行裝彈、操炮、發(fā)射訓(xùn)練，但是由于沒(méi)有安裝地雷引信，同時(shí)開(kāi)倉(cāng)引信使用的是藥盤引信，因此不能進(jìn)行裝定信息的設(shè)置等操作訓(xùn)練，訓(xùn)練的全過(guò)程性體現(xiàn)不足。

1.2 訓(xùn)練效果與實(shí)彈相比差別較大

訓(xùn)練彈雖然不能代替實(shí)彈，但是可以通過(guò)訓(xùn)練彈的訓(xùn)練加深對(duì)實(shí)彈操作訓(xùn)練的理解，從而獲得更好的訓(xùn)練效果。國(guó)外的訓(xùn)練彈在功能上盡量與實(shí)彈保持一致，同時(shí)保證在操作過(guò)程與方法上要相同，這樣才能達(dá)到訓(xùn)練意義與效果。而我國(guó)的訓(xùn)練彈其模擬過(guò)程不全面，達(dá)不到全程訓(xùn)練的效果。例如訓(xùn)練模擬彈，只能進(jìn)行裝填、操炮和發(fā)射的訓(xùn)練，沒(méi)有實(shí)彈的信息裝定操作過(guò)程，訓(xùn)練不全面。

1.3 對(duì)訓(xùn)練場(chǎng)地要求高

我軍在發(fā)展建設(shè)中，對(duì)訓(xùn)練場(chǎng)地建設(shè)投入資金和物力不夠，導(dǎo)致部隊(duì)的訓(xùn)練場(chǎng)地不能滿足訓(xùn)練要求。訓(xùn)練彈在研制過(guò)程中忽視了訓(xùn)練場(chǎng)地客觀條件的限制，導(dǎo)致訓(xùn)練彈的一些技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)超出了訓(xùn)練場(chǎng)地承受的范圍。例如火箭布雷訓(xùn)練彈，其發(fā)射距離在7～14 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了旅團(tuán)級(jí)部隊(duì)的訓(xùn)練場(chǎng)地范圍。同時(shí)這些訓(xùn)練彈都有裝藥，需要保管在彈藥庫(kù)中，訓(xùn)練時(shí)進(jìn)行請(qǐng)領(lǐng)要走各種審批手續(xù)，比較繁瑣。

2 火箭布雷訓(xùn)練彈功能需求分析

2.1 具備模擬實(shí)彈操作特點(diǎn)

火箭布雷訓(xùn)練彈裝彈操作需求上要與實(shí)彈相同，采用裝填機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝填時(shí)，需要先將訓(xùn)練彈按要求裝到裝彈架上，然后按照實(shí)彈相同的操作步驟啟動(dòng)裝填機(jī)用自動(dòng)或半自動(dòng)操作將訓(xùn)練彈裝入火箭布雷車的定向管中，并閉鎖到位。需要注意的是，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝填操作，每臺(tái)車的訓(xùn)練彈的數(shù)量不能少于8發(fā)，將8發(fā)訓(xùn)練彈分成兩組分別裝在彈架兩側(cè)才能進(jìn)行裝填。訓(xùn)練彈要能夠進(jìn)行與實(shí)彈相同的退彈操作，退彈時(shí)使用專門配發(fā)的專用工具按照操作規(guī)程退彈，訓(xùn)練彈模擬退彈訓(xùn)練的重點(diǎn)是模擬遇到啞彈或者留膛彈時(shí)的處置方法。

2.2 具備數(shù)據(jù)采集與處理功能

數(shù)據(jù)采集與處理功能訓(xùn)練彈設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，主要包括火箭彈開(kāi)倉(cāng)時(shí)間、地雷自毀時(shí)間、發(fā)射、退電、查詢等數(shù)據(jù)處理。藍(lán)牙主要實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練彈與顯示終端的連接，便于數(shù)據(jù)的顯示與控制。發(fā)射過(guò)程信號(hào)參數(shù)設(shè)計(jì)方面，主要考慮發(fā)射信號(hào)幅值、退電信號(hào)幅值、開(kāi)倉(cāng)信號(hào)幅值、裝定發(fā)火儀裝定信號(hào)幅值和脈沖數(shù)等；通信方面，可采用串行通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；藍(lán)牙無(wú)線傳輸需求方面，需要設(shè)計(jì)低功耗藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊，便于訓(xùn)練彈接收到信息的傳輸與顯示[2]，同時(shí)訓(xùn)練彈在藍(lán)牙無(wú)線通信的范圍內(nèi)等；電源模塊功能方面，主要考慮通過(guò)電源電路設(shè)計(jì)，將鋰電池電壓3.7 V轉(zhuǎn)換成能滿足訓(xùn)練彈工作需要的3.3 V、5 V等供電電壓[3]。

2.3 具備適應(yīng)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的能力

在實(shí)戰(zhàn)化條件下，訓(xùn)練彈要能夠達(dá)到進(jìn)行裝填、操炮，準(zhǔn)確進(jìn)行信息設(shè)定和發(fā)射顯示的要求。在體積、質(zhì)量要求上，訓(xùn)練彈需參照實(shí)彈的外形體積進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于操作人員在訓(xùn)練前對(duì)火箭彈進(jìn)行裝填；在防護(hù)要求上，要符合《火箭彈通用規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，防塵防水性能要達(dá)到IP56防護(hù)等級(jí)，在一定電磁干擾和電磁輻射范圍下，訓(xùn)練彈的電路系統(tǒng)和電子類組件應(yīng)安全可靠，訓(xùn)練彈功能正常；工作環(huán)境上，溫、濕度范圍要符合相關(guān)規(guī)定；在規(guī)定的包裝和標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存條件下，儲(chǔ)存年限不低于2年[4]。

3 訓(xùn)練彈系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與工作機(jī)理

3.1 訓(xùn)練彈的硬件結(jié)構(gòu)組成

結(jié)合實(shí)彈的總體結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)彈全過(guò)程訓(xùn)練功能，本著安全、可靠、信息可控的原則，設(shè)計(jì)如圖1所示的訓(xùn)練彈總體結(jié)構(gòu)。訓(xùn)練彈硬件主要由新型訓(xùn)練彈彈體、模擬復(fù)合引信、顯示終端模塊、計(jì)算機(jī)（安裝了發(fā)射效果顯示軟件）、顯示器和其他輔助設(shè)備組成。新型訓(xùn)練彈彈體，可以讓操作人員進(jìn)行訓(xùn)練彈的裝填、退彈和操炮的作業(yè)訓(xùn)練。模擬復(fù)合引信負(fù)責(zé)裝定信號(hào)的接收分析與處理，并通過(guò)藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)和顯示終端模塊進(jìn)行連接。顯示終端模塊通過(guò)USB串口連接將接收到的裝定信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的顯示器顯示裝定信息，同時(shí)計(jì)算機(jī)模擬發(fā)射時(shí)的聲響效果[5]。

圖1 訓(xùn)練彈硬件結(jié)構(gòu)組成

3.2 新型訓(xùn)練彈的軟件功能框架

結(jié)合新型訓(xùn)練彈的功能需求分析和整體設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)的訓(xùn)練彈平臺(tái)軟件系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)裝定信號(hào)的接收與處理，裝定與發(fā)射信息的實(shí)時(shí)顯示、發(fā)射效果的模擬等功能，使參訓(xùn)人員在接觸實(shí)彈前熟悉實(shí)彈發(fā)射的操作步驟和發(fā)射原理，軟件設(shè)計(jì)包含模擬復(fù)合引信軟件、顯示終端模塊軟件、發(fā)射效果顯示軟件。軟件框圖如圖2所示。

圖2 應(yīng)用軟件框架結(jié)構(gòu)圖

3.3 新型訓(xùn)練彈的工作原理

新型訓(xùn)練彈具體工作過(guò)程如圖1所示，在操作火箭布雷車訓(xùn)練時(shí)，把新型訓(xùn)練彈裝入火箭炮定向管內(nèi)，炮上的前后導(dǎo)電觸頭分別與彈上導(dǎo)電蓋的前后導(dǎo)電體接通發(fā)火回路。打開(kāi)訓(xùn)練彈底部模擬復(fù)合引信開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)模擬復(fù)合引信。同時(shí)將顯示終端模塊通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)相連接，打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的發(fā)射效果顯示軟件，搜索模擬復(fù)合引信，搜索到40個(gè)模擬復(fù)合引信后停止。這時(shí)顯示終端模塊與40個(gè)模擬復(fù)合引信組成藍(lán)牙點(diǎn)對(duì)多通信網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信傳輸與控制

通信網(wǎng)連接建立后操作布雷車上的主控計(jì)算機(jī)，輸入訓(xùn)練彈開(kāi)倉(cāng)時(shí)間，可以給一個(gè)或多個(gè)管號(hào)的訓(xùn)練彈進(jìn)行裝定。當(dāng)模擬復(fù)合引信接收到火箭彈的開(kāi)倉(cāng)時(shí)間裝定脈沖信號(hào)后，進(jìn)行信號(hào)處理與分析，將分析后的時(shí)間信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，同時(shí)通過(guò)串口芯片將時(shí)間信息傳給藍(lán)牙芯片，通過(guò)通信網(wǎng)傳輸給顯示終端模塊，顯示終端模塊通過(guò)USB接口將時(shí)間信息傳輸給發(fā)射效果顯示軟件，如果開(kāi)倉(cāng)時(shí)間裝定數(shù)據(jù)誤差值大于特定時(shí)間閾值，需要重新裝定操作。

對(duì)地雷自毀時(shí)間進(jìn)行裝定及檢測(cè)時(shí)，對(duì)當(dāng)前管號(hào)訓(xùn)練彈內(nèi)的地雷進(jìn)行自毀時(shí)間裝定，當(dāng)模擬復(fù)合引信接收到地雷的自毀時(shí)間裝定脈沖信號(hào)后，進(jìn)行信號(hào)處理與分析，將分析后的時(shí)間信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，同時(shí)通過(guò)串口芯片將時(shí)間信息傳給藍(lán)牙芯片并通過(guò)通信網(wǎng)傳輸給顯示終端模塊，顯示終端模塊通過(guò)USB接口將時(shí)間信息傳輸給發(fā)射效果顯示軟件。這樣發(fā)射效果顯示軟件就能顯示該管號(hào)下地雷的自毀時(shí)間。

裝定完成后，根據(jù)命令按下電子引信發(fā)射按鈕，發(fā)火儀首先發(fā)出一組點(diǎn)火脈沖信號(hào)傳輸?shù)侥M復(fù)合引信中，模擬復(fù)合引信進(jìn)行處理后，發(fā)出發(fā)射信息傳輸?shù)剿{(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊通過(guò)通信網(wǎng)傳輸?shù)斤@示終端模塊，顯示終端模塊通過(guò)USB接口將信號(hào)傳給發(fā)射效果顯示軟件，發(fā)射效果顯示軟件發(fā)出訓(xùn)練彈發(fā)射提示，同時(shí)發(fā)出模擬的火箭彈發(fā)射聲音。與此同時(shí)，對(duì)每發(fā)彈都經(jīng)過(guò)裝定的延時(shí)時(shí)間，發(fā)出另一組點(diǎn)火脈沖信號(hào)，傳輸?shù)侥M復(fù)合引信。模擬復(fù)合引信進(jìn)行處理后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，等達(dá)到設(shè)定的開(kāi)倉(cāng)時(shí)間，模擬復(fù)合引信發(fā)出開(kāi)倉(cāng)信息傳輸?shù)剿{(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊通過(guò)通信網(wǎng)傳輸?shù)斤@示終端模塊，顯示終端模塊通過(guò)USB接口將信號(hào)傳給發(fā)射效果顯示軟件，發(fā)射效果顯示軟件發(fā)出火箭彈開(kāi)倉(cāng)提示。

4 結(jié)論

本文分析了面向?qū)崙?zhàn)的火箭布雷訓(xùn)練彈功能需求，研究了新型訓(xùn)練彈系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)框架，給出了工作機(jī)理，旨在形成一套可以與實(shí)裝進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、隨時(shí)可以開(kāi)展訓(xùn)練、通過(guò)三維效果展現(xiàn)布雷效果的新型訓(xùn)練系統(tǒng)，為部隊(duì)受多種因素制約難以開(kāi)展實(shí)彈訓(xùn)練的問(wèn)題，提供了解決思路。