火箭布雷訓練彈的設計與應用研究

宮建成，姜海寶，趙華琛，高亞明

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

引言

某型布雷車是工程兵為適應地雷履約的作戰需要而研制的新型布雷車，其主要目的是在快速機動的條件下，布設步兵雷場、坦克雷場以及混合雷場，用以對敵坦克和裝甲車輛、步兵進行殺傷，它具有布雷安全、及時、迅速、不受時間、地形和氣候變化限制的特點，可為反坦克武器創造戰機。但該裝備使用訓練成本較高，如在訓練中一次齊射僅彈藥耗費就超過百萬元。因此受場地、安全性、經費等制約，采用訓練彈組織訓練是重要且有效的手段。國外制式裝備大多數都配有訓練彈，并且訓練彈的種類也比較齊全，從射擊訓練彈到教練彈都有配備。國內與國外在訓練彈的研究與使用方面存在較大的差距，因此設計一套經濟、安全、信息化程度高、隨時可展開訓練的新型訓練彈系統已成為當前最緊迫的任務。

1 火箭布雷訓練彈應用中存在的問題

1.1 訓練彈種類少

長期以來，由于各種原因，部隊對模擬訓練重視程度不夠，在訓練彈研制經費投入上不多，生產的訓練彈種類較少。研制的訓練彈以射擊訓練彈為主，教練彈種類較少。受場地、安全性、經費等制約，在進行火箭布雷訓練時，平時的操作訓練都是空車作業，不安裝訓練彈，只有重大演習才進行實彈或者是訓練彈的發射訓練。雖然部分裝備編配的訓練模擬彈可以進行裝彈、操炮、發射訓練，但是由于沒有安裝地雷引信，同時開倉引信使用的是藥盤引信，因此不能進行裝定信息的設置等操作訓練，訓練的全過程性體現不足。

1.2 訓練效果與實彈相比差別較大

訓練彈雖然不能代替實彈，但是可以通過訓練彈的訓練加深對實彈操作訓練的理解，從而獲得更好的訓練效果。國外的訓練彈在功能上盡量與實彈保持一致，同時保證在操作過程與方法上要相同，這樣才能達到訓練意義與效果。而我國的訓練彈其模擬過程不全面，達不到全程訓練的效果。例如訓練模擬彈，只能進行裝填、操炮和發射的訓練，沒有實彈的信息裝定操作過程，訓練不全面。

1.3 對訓練場地要求高

我軍在發展建設中，對訓練場地建設投入資金和物力不夠，導致部隊的訓練場地不能滿足訓練要求。訓練彈在研制過程中忽視了訓練場地客觀條件的限制，導致訓練彈的一些技戰術指標超出了訓練場地承受的范圍。例如火箭布雷訓練彈，其發射距離在7～14 km，遠遠超出了旅團級部隊的訓練場地范圍。同時這些訓練彈都有裝藥，需要保管在彈藥庫中，訓練時進行請領要走各種審批手續，比較繁瑣。

2 火箭布雷訓練彈功能需求分析

2.1 具備模擬實彈操作特點

火箭布雷訓練彈裝彈操作需求上要與實彈相同，采用裝填機構進行裝填時，需要先將訓練彈按要求裝到裝彈架上，然后按照實彈相同的操作步驟啟動裝填機用自動或半自動操作將訓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，要實現自動裝填操作，每臺車的訓練彈的數量不能少于8發，將8發訓練彈分成兩組分別裝在彈架兩側才能進行裝填。訓練彈要能夠進行與實彈相同的退彈操作，退彈時使用專門配發的專用工具按照操作規程退彈，訓練彈模擬退彈訓練的重點是模擬遇到啞彈或者留膛彈時的處置方法。

2.2 具備數據采集與處理功能

數據采集與處理功能訓練彈設計的關鍵，主要包括火箭彈開倉時間、地雷自毀時間、發射、退電、查詢等數據處理。藍牙主要實現訓練彈與顯示終端的連接，便于數據的顯示與控制。發射過程信號參數設計方面，主要考慮發射信號幅值、退電信號幅值、開倉信號幅值、裝定發火儀裝定信號幅值和脈沖數等；通信方面，可采用串行通信進行數據傳輸；藍牙無線傳輸需求方面，需要設計低功耗藍牙無線傳輸模塊，便于訓練彈接收到信息的傳輸與顯示[2]，同時訓練彈在藍牙無線通信的范圍內等；電源模塊功能方面，主要考慮通過電源電路設計，將鋰電池電壓3.7 V轉換成能滿足訓練彈工作需要的3.3 V、5 V等供電電壓[3]。

2.3 具備適應復雜戰場環境的能力

在實戰化條件下，訓練彈要能夠達到進行裝填、操炮，準確進行信息設定和發射顯示的要求。在體積、質量要求上，訓練彈需參照實彈的外形體積進行設計，以便于操作人員在訓練前對火箭彈進行裝填；在防護要求上，要符合《火箭彈通用規范》有關規定，防塵防水性能要達到IP56防護等級，在一定電磁干擾和電磁輻射范圍下，訓練彈的電路系統和電子類組件應安全可靠，訓練彈功能正常；工作環境上，溫、濕度范圍要符合相關規定；在規定的包裝和標準儲存條件下，儲存年限不低于2年[4]。

3 訓練彈系統方案設計與工作機理

3.1 訓練彈的硬件結構組成

結合實彈的總體結構，以實現模擬實彈全過程訓練功能，本著安全、可靠、信息可控的原則，設計如圖1所示的訓練彈總體結構。訓練彈硬件主要由新型訓練彈彈體、模擬復合引信、顯示終端模塊、計算機（安裝了發射效果顯示軟件）、顯示器和其他輔助設備組成。新型訓練彈彈體，可以讓操作人員進行訓練彈的裝填、退彈和操炮的作業訓練。模擬復合引信負責裝定信號的接收分析與處理，并通過藍牙通信網絡和顯示終端模塊進行連接。顯示終端模塊通過USB串口連接將接收到的裝定信號傳送給計算機，計算機的顯示器顯示裝定信息，同時計算機模擬發射時的聲響效果[5]。

圖1 訓練彈硬件結構組成

3.2 新型訓練彈的軟件功能框架

結合新型訓練彈的功能需求分析和整體設計思路，設計的訓練彈平臺軟件系統應能夠實現裝定信號的接收與處理，裝定與發射信息的實時顯示、發射效果的模擬等功能，使參訓人員在接觸實彈前熟悉實彈發射的操作步驟和發射原理，軟件設計包含模擬復合引信軟件、顯示終端模塊軟件、發射效果顯示軟件。軟件框圖如圖2所示。

圖2 應用軟件框架結構圖

3.3 新型訓練彈的工作原理

新型訓練彈具體工作過程如圖1所示，在操作火箭布雷車訓練時，把新型訓練彈裝入火箭炮定向管內，炮上的前后導電觸頭分別與彈上導電蓋的前后導電體接通發火回路。打開訓練彈底部模擬復合引信開關，啟動模擬復合引信。同時將顯示終端模塊通過USB接口與計算機相連接，打開計算機上的發射效果顯示軟件，搜索模擬復合引信，搜索到40個模擬復合引信后停止。這時顯示終端模塊與40個模擬復合引信組成藍牙點對多通信網，進行數據的通信傳輸與控制

通信網連接建立后操作布雷車上的主控計算機，輸入訓練彈開倉時間，可以給一個或多個管號的訓練彈進行裝定。當模擬復合引信接收到火箭彈的開倉時間裝定脈沖信號后，進行信號處理與分析，將分析后的時間信息存儲在存儲器中，同時通過串口芯片將時間信息傳給藍牙芯片，通過通信網傳輸給顯示終端模塊，顯示終端模塊通過USB接口將時間信息傳輸給發射效果顯示軟件，如果開倉時間裝定數據誤差值大于特定時間閾值，需要重新裝定操作。

對地雷自毀時間進行裝定及檢測時，對當前管號訓練彈內的地雷進行自毀時間裝定，當模擬復合引信接收到地雷的自毀時間裝定脈沖信號后，進行信號處理與分析，將分析后的時間信息存儲在存儲器中，同時通過串口芯片將時間信息傳給藍牙芯片并通過通信網傳輸給顯示終端模塊，顯示終端模塊通過USB接口將時間信息傳輸給發射效果顯示軟件。這樣發射效果顯示軟件就能顯示該管號下地雷的自毀時間。

裝定完成后，根據命令按下電子引信發射按鈕，發火儀首先發出一組點火脈沖信號傳輸到模擬復合引信中，模擬復合引信進行處理后，發出發射信息傳輸到藍牙模塊，藍牙模塊通過通信網傳輸到顯示終端模塊，顯示終端模塊通過USB接口將信號傳給發射效果顯示軟件，發射效果顯示軟件發出訓練彈發射提示，同時發出模擬的火箭彈發射聲音。與此同時，對每發彈都經過裝定的延時時間，發出另一組點火脈沖信號，傳輸到模擬復合引信。模擬復合引信進行處理后，計數器開始計數，等達到設定的開倉時間，模擬復合引信發出開倉信息傳輸到藍牙模塊，藍牙模塊通過通信網傳輸到顯示終端模塊，顯示終端模塊通過USB接口將信號傳給發射效果顯示軟件，發射效果顯示軟件發出火箭彈開倉提示。

4 結論

本文分析了面向實戰的火箭布雷訓練彈功能需求，研究了新型訓練彈系統軟硬件結構框架，給出了工作機理，旨在形成一套可以與實裝進行數據通信、隨時可以開展訓練、通過三維效果展現布雷效果的新型訓練系統，為部隊受多種因素制約難以開展實彈訓練的問題，提供了解決思路。