單座單管艦炮對(duì)海發(fā)射方式選擇分析＊

田 峰 白 江 孫續(xù)文

（海軍大連艦艇學(xué)院導(dǎo)彈與艦炮系 大連 116018）

1 引言

發(fā)射方式指艦炮發(fā)射時(shí)采用的方式。艦炮發(fā)射一個(gè)單發(fā)稱之為單發(fā)射，多門（管）艦炮同時(shí)發(fā)射一個(gè)單發(fā)稱為一個(gè)齊射。確定發(fā)射方式主要依據(jù)射擊要求、不同射擊階段的任務(wù)、不同的射擊方法、射擊精度、極限發(fā)射數(shù)、射擊時(shí)間要求等方面綜合考慮［1，8］。

通常雙管艦炮在確定中央彈著點(diǎn)的精度時(shí)，一般以齊射平均彈著點(diǎn)代替中央彈著點(diǎn)的方法進(jìn)行［2］，而對(duì)于單座單管艦炮，應(yīng)以最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射作為一組射擊，以期達(dá)到齊射水柱的效果。

2 試射階段

在試射階段，主要是為提高射擊精度，其它限制一般不考慮。此時(shí)，對(duì)于單座單管艦炮，應(yīng)以最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射兩發(fā)作為一組射擊，以形成近似齊射的效果。衡量確定中央彈著點(diǎn)的精度高低，可以用平均彈著點(diǎn)代替中央彈著點(diǎn)的精度指標(biāo)以其誤差的概率誤差來表示，見圖1。

以單管艦炮最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射兩發(fā)射擊為例，設(shè)兩個(gè)彈著出現(xiàn)的時(shí)間差為Δt，各彈著與各自中央彈道在距離上的散布誤差分別為Δd1和Δd2，各中央彈道對(duì)應(yīng)平均中央彈道的誤差分別為Δdc1、Δdc2，存在距變率誤差為n，見圖1，則平均彈著點(diǎn)（P）對(duì)于平均中央彈著點(diǎn)（O）在距離上的隨機(jī)誤差（Δdp）為下式：

圖1 用平均彈著點(diǎn)代替中央彈著點(diǎn)的精度示意圖

根據(jù)誤差綜合定理，誤差（Δd1＋Δd2）＋（Δdc1＋Δdc2）的綜合概率誤差為

因此，平均彈著點(diǎn)對(duì)于平均中央彈著點(diǎn)在距離上的概率誤差（Edp）為

同理可得，在方向上的概率誤差為

如果出現(xiàn)的彈著數(shù)為k，可以用上述同樣方法證明平均彈著點(diǎn)對(duì)于平均中央彈著點(diǎn)的距離和方向上的概率誤差分別為

從式（3）到式（6）可以看出，為了減小平均彈著點(diǎn)對(duì)于平均中央彈著點(diǎn)的距離和方向上的概率誤差，可以采用以下兩個(gè)途徑：在彈著數(shù)量不變時(shí)，可以減小彈著出現(xiàn)的時(shí)間差；在彈著出現(xiàn)的時(shí)間差不變時(shí)，可以通過提高射速增加彈著的數(shù)量k。當(dāng)在增加彈著數(shù)量的同時(shí)，如果彈著出現(xiàn)的時(shí)間差也增加，則應(yīng)綜合考慮其影響。

實(shí)際射擊中，當(dāng)使用一座單管艦炮射擊時(shí)，由于利用一個(gè)彈著判定彈著偏差或符號(hào)的誤差較大，為了減小相應(yīng)的誤差，需要觀測(cè)數(shù)個(gè)彈著進(jìn)行判定。為了獲得這數(shù)個(gè)彈著，就需要連續(xù)發(fā)射數(shù)發(fā)彈丸。單管艦炮在增加彈著的同時(shí)，彈著出現(xiàn)的時(shí)間差也在增大，應(yīng)根據(jù)式（3）到式（6）綜合考慮兩方面的影響。

表1、表2、表3列出了單管炮出現(xiàn)不同彈著數(shù)時(shí)，將平均彈著點(diǎn)當(dāng)作中央彈著點(diǎn)的距離概率誤差［6］。

表1 Edq＝50m，n＝0.25m／s，艦炮發(fā)射間隔為2s

表2 Edq＝50m，n＝1m／s，艦炮發(fā)射間隔為2s

表3 Edq＝50m，n＝1m／s，艦炮發(fā)射間隔為4s

從表1、2、3中可以看出，連續(xù)發(fā)射的彈著數(shù)越多，將平均彈著點(diǎn)當(dāng)作中央彈著點(diǎn)的概率誤差越小，能提高以平均彈著點(diǎn)代替中央彈著點(diǎn)的精度。但是在裝備單座單管艦炮的艦艇上增加彈著數(shù)無疑也會(huì)延長(zhǎng)試射時(shí)間，彈藥消耗增多，而且觀測(cè)也困難。且從表中可以看出當(dāng)彈著數(shù)增加到4發(fā)后，精度提高越來越不明顯。因此，綜合考慮試射一般取2～4發(fā)適宜。從表1、2、3中還可以看出，在相同試射發(fā)數(shù)的情況下，發(fā)射間隔較小時(shí)概率誤差減小的百分比較大，以平均彈著點(diǎn)代替中央彈著點(diǎn)的精度也較高。因此，應(yīng)該盡量減小各彈丸之間的發(fā)射間隔，即要求采用艦炮的最大射速進(jìn)行試射。

確定高速連續(xù)發(fā)射的發(fā)數(shù)時(shí)不僅要考慮提高精度，還要考慮觀測(cè)能力。從理論上說，只要能夠準(zhǔn)確完成對(duì)每個(gè)彈著的測(cè)量工作，取數(shù)個(gè)彈著偏差平均值的精度與一次測(cè)量數(shù)個(gè)彈著平均偏差值的精度是基本相同的。但是，在高速連續(xù)發(fā)射過程中，通常無法保證對(duì)每發(fā)彈著的有效觀測(cè)，因此實(shí)際中只能采用一次測(cè)量數(shù)個(gè)彈著的平均值。一次測(cè)量數(shù)個(gè)彈著平均值的前提是彈著能夠同時(shí)顯現(xiàn)，由于一管炮連續(xù)發(fā)射的各發(fā)彈著為非同時(shí)彈著，為保證彈著能夠同時(shí)被觀測(cè)，發(fā)射K發(fā)炮彈的前后時(shí)間差應(yīng)滿足式（7）：

式中τ為發(fā)與發(fā)的發(fā)射間隔，（K－1）τ為發(fā)射K 發(fā)炮彈的時(shí)間差；ΔT為允許彈著水柱出現(xiàn)的時(shí)間差，即第一發(fā)彈著水柱仍處于有效觀測(cè)高度、最后一發(fā)彈著水柱已進(jìn)入有效觀測(cè)高度時(shí)，前后數(shù)發(fā)彈著之間允許的時(shí)間差，ΔT按式（8）計(jì)算：

式中：ha為水柱能被有效觀測(cè)的高度（m）；g為重力加速度（g＝10m／s2）；hmax為水柱升起的最大高度（m）。水柱升起的最大高度與彈丸裝藥的梯恩梯當(dāng)量、引信的延遲作用時(shí)間、炮彈落速、落角等有關(guān)。以單管大口徑艦炮彈丸為例，當(dāng)引信處于瞬發(fā)或慣性狀態(tài)時(shí)，引信在撞擊水面0.005～0.01s后引爆彈丸，當(dāng)Vc＝500m／s時(shí)，炮彈落角為15°。則炮彈引爆深度為0.621～1.242m，可能產(chǎn)生的水柱最大高度為73.5m左右。

考慮彈著出現(xiàn)的距離和引信實(shí)際作用時(shí)間有一定范圍，平均取hmax＝50m、ha＝10m，則按式（8）計(jì)算出來的允許彈著水柱出現(xiàn)的時(shí)間差ΔT＝3.5s。若高速發(fā)射間隔τ＝2s，根據(jù)式（7）計(jì)算，允許連續(xù)發(fā)射的炮彈數(shù)K＝2。

綜合上述，試射一組的彈藥數(shù)取兩發(fā)，用艦炮的最大射速進(jìn)行。由于兩發(fā)炮彈落水時(shí)間間隔為2s，可以近似將一組彈著作為齊射彈著處理，即可以保證觀測(cè)的需要，又可以減小射擊觀測(cè)的假現(xiàn)象，射擊觀測(cè)精度也能滿足要求［5］。同時(shí)，在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的情況下，也容易準(zhǔn)確判定彈著符號(hào)和偏差量。

3 效力射階段

在效力射階段，主要考慮以殺傷目標(biāo)為主，同時(shí)兼顧保持一定的射擊持續(xù)能力。一般來說，在毀傷目標(biāo)概率較大的情況下，可采用較高發(fā)射率射擊，力爭(zhēng)在最短的時(shí)間內(nèi)毀傷目標(biāo)，同時(shí)也可減小目標(biāo)機(jī)動(dòng)的影響。在毀傷概率不高的條件下，應(yīng)使用較低的發(fā)射率［4］。

具體說來，如果火控系統(tǒng)能夠正常工作，且目標(biāo)未進(jìn)行機(jī)動(dòng)，當(dāng)射擊距離很近時(shí)，通常采用最大發(fā)射率的連續(xù)射擊；當(dāng)射擊距離較近時(shí)，可連續(xù)射擊較多的組數(shù)，組間發(fā)射間隔也較短；當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)時(shí)，連續(xù)射擊的組數(shù)適當(dāng)減少，并且組間發(fā)射間隔也適當(dāng)延長(zhǎng)。當(dāng)火控系統(tǒng)不能正常工作時(shí)或目標(biāo)轉(zhuǎn)向時(shí)，連續(xù)射擊的組數(shù)最少，組間發(fā)射間隔延長(zhǎng)，同時(shí)射擊方式也會(huì)發(fā)生改變。

對(duì)海上高速小目標(biāo)射擊，主要是指高速巡邏艇、氣墊船等小目標(biāo)，由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化大，威脅大，射擊精度相對(duì)低，一般情況下目標(biāo)距離也較近，所以，艦炮發(fā)射采用最大射速的連續(xù)射擊［3，7］。

4 結(jié)語

在實(shí)彈射擊訓(xùn)練的體驗(yàn)射擊中，由于其目的是鍛煉新干部、新職手或?yàn)榱丝朔承┍∪醐h(huán)節(jié)所進(jìn)行的射擊訓(xùn)練，為保護(hù)炮管壽命，應(yīng)采用低射速的單發(fā)射［9～10］。

上述發(fā)射速度的使用時(shí)機(jī)是對(duì)于正常情況下的艦炮使用方式，作戰(zhàn)情況是極其復(fù)雜的，指揮員有權(quán)在任何時(shí)候根據(jù)作戰(zhàn)條件，選擇增大或降低發(fā)射速度。

［1］汪德虎.艦炮射擊基礎(chǔ)理論［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，1998.

［2］王連柱，李進(jìn)軍.艦炮對(duì)海岸射擊［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2010.

［3］艦炮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)使用［M］.北京：海軍司令部，2007.

［4］潘承泮.武器系統(tǒng)射擊效力［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994，81.

［5］邢昌風(fēng).艦載武器系統(tǒng)效能分析［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008，70.

［6］戴耀.艦炮彈道觀測(cè)射擊校正研究［D］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2003.

［7］白江.艦炮射擊指揮自動(dòng)化基礎(chǔ)［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2009.

［8］中國(guó)人民解放軍海軍軍語［M］.北京：海軍司令部，2006.

［9］戴自立.現(xiàn)代艦載武器作戰(zhàn)系統(tǒng)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，1999.

［10］王繼堂.艦炮武器系統(tǒng) ［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2006.