測速雷達在艦炮試射中的應(yīng)用方法*

黃 義，馬樂梅，解維河

(海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

新型艦炮武器系統(tǒng)配備了測速雷達用于逐發(fā)測量彈丸初速，并向火控系統(tǒng)提供初速實測數(shù)據(jù)和下一發(fā)彈丸初速預(yù)測值，由火控修正射擊諸元，實現(xiàn)初速修正，提高艦炮射擊精度［1］。但是，目前測速雷達在艦炮試射中有一些需要解決的問題，本文對此進行分析，提出解決問題的方法。

1 測速雷達在艦炮試射中需要解決的問題

1.1 計算試射諸元需要使用精確的初速值

初速誤差是艦炮射擊誤差的主要因素之一［2］。初速修正的前提是測速雷達測量了已發(fā)射彈的初速值，對后續(xù)射彈進行修正。但是，目前試射時計算射擊諸元所用初速值為火控臺人工裝定的初速估計值，由于彈丸初速影響因素復(fù)雜［3-4］，估計初速有誤差使試射精度低。所以，計算試射諸元需要使用精確的初速以提高試射精度。

1.2 初速修正和射擊校正對預(yù)估初速誤差進行了重復(fù)修正

初速修正是指火控根據(jù)估計初速值(有誤差)、氣象條件和目標位置坐標等信息，計算射擊諸元，發(fā)射后測速雷達測量彈丸初速，火控根據(jù)實測初速值預(yù)測下一發(fā)初速用于諸元計算，由于預(yù)測初速值的精度高于估計初速值，所以，火控自動對預(yù)估初速誤差進行了修正。射擊校正是指人員利用彈著點相對目標或提前點偏差，對后續(xù)彈射擊諸元進行校正。彈著點相對目標或提前點偏差反應(yīng)了火炮射擊的綜合誤差，即包括預(yù)估初速誤差，也包括其他誤差?？梢?，射擊校正和初速修正對預(yù)估初速誤差均進行了修正，即進行了重復(fù)修正，不利于射擊精度的提高。

1.3 當(dāng)射擊距離變化時需要火控提供合理的距離校正量

雖然對海射擊時跟蹤雷達能夠測量彈著偏差，但是，射擊距離的改變會引起彈著偏差的改變。當(dāng)射擊距離變化時，不能簡單地根據(jù)已測彈著偏差確定對后續(xù)彈的射擊校正量［5］。對海上運動目標射擊，射擊距離不斷變化，需要火控提供合理的距離校正量以提高校射精度。

1.4 火控需要使用測速雷達實測數(shù)據(jù)計算冷膛修正量

火炮發(fā)射第一發(fā)彈炮膛為冷膛，冷膛對彈丸初速有較大影響，最終影響彈著落點。過去常采用經(jīng)驗做法確定第一發(fā)彈的冷膛修正量，確定的冷膛修正量不準確，由此帶來兩個問題:其一為首發(fā)彈射擊精度低;其二為根據(jù)試射彈著偏差確定校正量時難以剔除首發(fā)冷膛的影響，使校射精度低。冷膛的影響反映在初速上，火控需要使用測速雷達實測數(shù)據(jù)確定冷膛修正量。

2 測速雷達在艦炮試射中應(yīng)用方法

2.1 試射諸元所用初速值的計算方法

由于彈丸初速影響因素復(fù)雜，每一次射擊前要精確計算實際初速值比較困難，也不太可能。本文提出一種試射諸元所用初速值的計算方法，可用于射擊前在火控臺裝定初速，該方法比現(xiàn)有的人工估計初速值的方法要精確，已在實際中得到應(yīng)用。

由于初速的影響因素主要包括膛蝕、藥溫、彈重;膛蝕對上次射擊最后一組彈和本次射擊首組彈的影響差異較小。所以，利用上次射擊最后一組彈的實測初速平均值，考慮本次射擊與上次射擊藥溫之差和彈重之差，由火控計算機自動計算本次射擊試射彈的初速，用于計算射擊諸元。試射時計算射擊諸元所用初速的計算公式為

式中，V0F為本次試射計算射擊諸元所用初速;V'0M為上次射擊最后一組彈實測初速的平均值;ΔV0T為本次射擊的藥溫與上次射擊的藥溫之差引起的初速改變量，由于射擊時間和射擊海域的不同，兩次射擊的藥溫可能相差較大。藥溫每變化10°C(各型炮的具體數(shù)值見射表)相當(dāng)于初速變化1%，設(shè)本次射擊的藥溫與上次射擊的藥溫之差為ΔTy，標定初速為V0，則

式中，ΔV0q為本次射擊的彈重與上次射擊的彈重之差引起的初速改變量。在同一裝藥的情況下，彈丸重量增加，發(fā)射時彈丸運動的加速度減小，獲得的初速就小，輕彈則相反。設(shè)本次射擊的彈重與上次射擊的彈重符號之差為:“----”、“---”、“--”、“-”、“±”、“+”、“++”、“+++”、“++++ ”，其中，“-”代表輕一個彈重符號、“±”表示兩次射擊彈重相同、“+”表示重一個彈重符號，則本次射擊的彈重與上次射擊的彈重之差引起的初速改變量可按表1確定。

表1 彈重偏差引起的初速偏差量表

計算試射諸元所用初速值的要領(lǐng):1)火控計算機記錄上次射擊的藥溫、彈重符號及各發(fā)彈的實測初速;2)人工裝定本次射擊的藥溫，火控計算機按式(2)計算藥溫之差引起的初速改變量;3)人工裝定本次射擊的彈重符號，火控計算機按表1計算彈重之差引起的初速改變量;4)火控計算機按式(1)計算初速，用于試射諸元解算。

2.2 重復(fù)修正預(yù)估初速誤差的解決方法

為了避免預(yù)估初速誤差的重復(fù)修正，可以從彈著點相對目標或提前點偏差中剔除初速誤差的影響，再對后續(xù)彈射擊諸元進行校正，校正原理如圖1所示。圖1中，射擊校正量計算公式為

圖1 射擊校正原理圖

式中，ΔDXZ為射擊校正量，Δd為彈著點相對目標或提前點總偏差，ΔV0·為初速誤差引起的偏差量，ΔV0為實測初速與估計初速之差，為初速改變1m/s引起的射程改變量。

避免預(yù)估初速誤差重復(fù)修正的要領(lǐng):1)火控逐發(fā)計算試射彈實測初速與預(yù)測初速之差引起的射程改變量，并計算平均值;2)火控將實測初速與預(yù)測初速之差引起的射程改變量的平均值顯示在頁面上;3)火控將彈著偏差平均值，減去實測初速與預(yù)測初速之差引起的射程改變量的平均值，并將其差值顯示在頁面上供人員使用。

2.3 射擊距離變化時射擊校正方法

射擊距離的改變會引起彈著偏差的改變。所以，當(dāng)射擊距離變化時，如果簡單地根據(jù)已測彈著偏差確定對后續(xù)彈的射擊校正量，則會產(chǎn)生新的誤差。射擊誤差主要包括初速、空氣密度、風(fēng)等誤差。嚴格地說，最精確的校正方法是將因初速、空氣密度等誤差引起的距離偏差量，從測得的距離偏差量中分離出來，然后分別進行校正，但是在實際中無法實現(xiàn)。因為難以確定各誤差源大小，若能確定也不需要試射。為解決這一問題，傳統(tǒng)上火控系統(tǒng)將平均距離偏差折合成初速差進行校正。既然現(xiàn)在有了測速雷達，能夠測量彈丸初速，將初速誤差已進行了單獨校正，那么，就不應(yīng)該再折合成初速差進行校正。艦炮試射時除初速誤差外，射擊誤差主要為空氣密度誤差。所以，射擊距離變化時，應(yīng)將試射彈著偏差平均值減去初速誤差引起的彈著偏差平均值，再折合成空氣密度誤差進行校正［5］。當(dāng)然，試射后目標距離變化不會太大，當(dāng)距離變化太大時，需要研究新的校正方法。

2.4 利用測速雷達計算首發(fā)彈冷膛修正量的方法

實踐表明，針對某一門火炮自身冷膛的影響具有重復(fù)性和可修正性。由于首發(fā)彈冷膛的影響反映到首發(fā)彈初速的減低，所以，利用測速雷達實測初速值計算首發(fā)彈冷膛修正量的公式為

式中，ΔDLT為第一發(fā)彈的冷膛修正量，ΔV0L為冷膛引起的初速改變量，為初速改變1m/s引起的射程改變量，ΔV0L的計算公式為

式中，V0i為第i發(fā)試射彈的實測初速，n為試射發(fā)數(shù)，V01為第一發(fā)彈的實測初速。利用最近幾次射擊試射彈初速實測數(shù)據(jù)，按照式(5)計算取平均值作為冷膛引起的初速改變量。

利用測速雷達確定首發(fā)彈冷膛修正量的要領(lǐng):1)火控逐發(fā)記錄彈丸初速;2)火控利用最近幾次射擊試射彈初速實測數(shù)據(jù)，按照式(5)計算取平均值作為冷膛引起的初速改變量;3)火控按式(4)計算首發(fā)彈的冷膛修正量，而不是人工計算冷膛修正量，因為不同的射擊距離冷膛修正量不同，接收目標指示后才能確定射擊距離，為了減輕人員操作負擔(dān)應(yīng)由火控計算機自動計算;4)火控自動給首發(fā)彈增加冷膛修正，第二發(fā)后自動去掉冷膛修正。

3 結(jié)束語

本文利用艦炮火控原理和艦炮射擊理論，分析了測速雷達在艦炮試射中需要解決的四個問題:1)計算試射諸元需要使用精確的初速值;2)初速修正和射擊校正對初速誤差進行了重復(fù)修正;3)當(dāng)射擊距離變化較大時需要火控提供合理的距離校正量;4)火控需要使用測速雷達實測數(shù)據(jù)計算冷膛修正量，提出了問題的解決方案，給出了方法要領(lǐng)。研究成果能夠提高艦炮試射精度，提高測速雷達在艦炮武器系統(tǒng)中的作用。

［1］ 劉海林.測速雷達在艦炮武器系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.無線電工程，2008，38(11):55-57.

［2］ 關(guān)慶云，汪德虎.采用測量距離方向法試射時距離誤差的新校正方法［J］.兵工學(xué)報，2007，28(9):1122-1126.

［3］ 王秀玲，趙剛.基于炮口雷達的初速綜合預(yù)測技術(shù)［J］.火力與指揮控制，2009，34(7):165-167.

［4］ 舒延春.艦炮測速雷達的初速預(yù)測精度分析［J］.艦船電子工程，2014，34(3):80-83.

［5］ 解維河，朱濤，汪德虎.新型艦炮使用測速雷達后觀測距離偏差射擊校正方法［J］.指揮控制與仿真，2014，36(5):133-135.