炮口振動對轉(zhuǎn)管武器射彈散布的影響分析

朱延飛， 王 君

（中國船舶重工集團公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015）

引言

轉(zhuǎn)管武器系統(tǒng)具有反應時間短、瞄準速度快、射速和初速高、命中精度高、火力密度大、火力靈活、轉(zhuǎn)移迅速等特點，因此，在近程反導作戰(zhàn)中具有不可替代的地位和作用，而射彈散布作為轉(zhuǎn)管武器中有效毀傷的重要指標之一，對射彈散布進行研究，可對現(xiàn)有高射速武器系統(tǒng)性能進行評估，并為設計更有效高射速武器系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

轉(zhuǎn)管武器在不同結(jié)構(gòu)、不同射速下，對射擊激勵響應也不同，且射速對武器振動的固有頻率影響較大［1］。但對于特定武器而言，固定轉(zhuǎn)速下武器振動固有頻率是一定的，對激勵的響應也是相同的。本文以某轉(zhuǎn)管武器為例，在試驗測得數(shù)據(jù)基礎上，對炮口振動對射擊散布的影響進行分析。

1 射彈散布結(jié)果統(tǒng)計方式

通過對不同初始條件下彈道的計算，可以得到彈著點散布坐標，即射擊準確度與射擊密集度。射擊準確度用射彈的平均彈著點相對瞄準點或目標的偏差來表征，是由武器系統(tǒng)本身的特性（如射角、射向、瞄準精度等）決定的，這一偏差可以通過多次射擊來獲得并可以進行修正。射擊密集度是武器彈落點對平均落點的密集程度，通常用中間誤差來表示［2］。所以落點統(tǒng)計特征量主要包括平均落點和射擊密集度，在考慮了各種隨機因素彈丸落點和密集度的影響后，可得各發(fā)彈的縱向和橫向落點坐標分別為（X1，X2，…，Xn）和 （Y1，Y2，…，Yn），其中n為射擊發(fā)數(shù)。分別記彈丸的縱向和橫向平均落點為和，射擊密集度為EX和EZ。則得到彈丸的平均落點和射擊密集度［3］。

2 炮口振動位移對散布的影響

轉(zhuǎn)管武器身管組結(jié)構(gòu)、支架剛性等均會對轉(zhuǎn)管武器的振動特性產(chǎn)生影響［4］，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，得出無彈丸發(fā)射，身管1 000轉(zhuǎn)／min旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)管武器的炮口位移，如下頁圖1、圖2所示。

可以看出，無彈丸1 000轉(zhuǎn)／min情況下，轉(zhuǎn)管武器炮口垂直、水平振動范圍為2.5mm左右，振動平穩(wěn)。

假設發(fā)射過程中彈丸出炮口時，炮口位置在此曲線上均勻分布，通過對炮口位置點的隨機模擬可以得到炮口振動位移對彈著點散布的影響。

圖1 炮口垂直位移

圖2 炮口水平位移

以身管1 000轉(zhuǎn)／min進行100連發(fā)射擊為例，通過計算可得到炮口垂直、水平位移在1km立靶對彈著點散布的影響，如圖3、圖4所示。

圖3 炮口垂直位移對射彈散布的影響

圖4 炮口水平位移對射彈散布的影響

結(jié)果顯示，炮口垂直振動位移對垂直和水平方向的偏移量均值沒有影響，而引起的垂直和水平方向散布密集度分別為0.342 93×10－2rad和0.608 84×10－4rad。炮口水平振動位移引起的水平偏移量均值為2.011m，散布密集度為0.27×10－5rad，而對垂直方向散布幾乎無影響。

3 炮口振動速度對散布的影響

由于測量噪聲及擬合誤差的影響，測量得到的炮口垂直振動位移存在誤差，則利用此數(shù)據(jù)得到的速度值誤差大、圖形不規(guī)則且幅值范圍較大。由位移數(shù)據(jù)直接擬合得到的炮口水平振動速度曲線如圖5所示。假設彈丸出炮口瞬間炮口振動速度絕對值服從正態(tài)分布，分析不同期望和方差下炮口振動速度對轉(zhuǎn)管武器散布的影響。

圖5 炮口水平振動速度擬合曲線

3.1 炮口垂直振動速度對散布的影響

當炮口垂直振動速度分別服從 N（15，32），N（5，22）時，散布密集度分別為0.230 76×10－2rad，0.148 66×10－2rad，如下頁圖6、圖7所示，對水平散布幾乎沒有影響。

3.2 炮口水平振動速度對散布的影響

當炮口水平振動速度分別服從 N（15，32），N（5，22）時，散布密集度分別為0.227 956×10－2rad，0.136 65×10－2rad，如下頁圖8、圖9所示，對垂直散布幾乎沒有影響。

可以看出當其他條件一定時，無論垂直或水平方向，振動速度波動對散布影響均較大。

圖6 垂直振動速度服從N（15，32）的散布

圖7 垂直振動速度服從N（5，22）的散布

圖8 水平振動速度服從N（15，32）的散布

圖9 水平振動速度服從N（5，22）的散布

4 結(jié)語

本文以某轉(zhuǎn)管武器為例，以武器外彈道理論為基礎，通過對轉(zhuǎn)管武器炮口振動位移及速度對射彈散布的影響分析，得出了炮口垂直振動位移對炮口垂直和水平方向的偏移量均值沒有影響，炮口水平振動位移對水平偏移量均值有一定影響，而對垂直方向散布、炮口垂直振動速度對水平散布、炮口水平振動速度對垂直散布幾乎沒有影響。無論垂直或水平方向，振動速度波動對散布影響都較大。

［1］ 唐靜靜.轉(zhuǎn)管炮振動特性研究［D］.江蘇：南京理工大學，2002：1.

［2］ 吳亞森.概率論與數(shù)理統(tǒng)計［M］.廣州：華南理工大學出版社，1995.

［3］ 復旦大學匯編.概率論基礎［M］.第一冊.北京：人民教育出版社，1979.

［4］ 李強，薄玉成.轉(zhuǎn)管武器炮口振動位移的測試［J］.測試技術(shù)學報，2005，19（4）：408－411.