炮射末敏彈射表編擬中開艙高度的研究

尚 勇,程麗麗,鄭 斌

(中國兵器工業(yè)第203研究所,西安 710065)

炮射末敏彈射表編擬中開艙高度的研究

尚 勇,程麗麗,鄭 斌

(中國兵器工業(yè)第203研究所,西安 710065)

針對炮射末敏彈射表編擬中出現(xiàn)的新課題,對炮射末敏彈開艙高度的影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)合炮射末敏彈的使用特點(diǎn),給出了炮射末敏彈射表編擬中開艙高度的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。建立炮射末敏彈彈道數(shù)學(xué)模型,確定炮射末敏彈射表的格式,并給出使用射表的方法。最后在極限的射擊條件下對射表精度予以檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明:開艙高度的設(shè)計方法合理有效,可以為所有炮射末敏彈的射表編制提供依據(jù)。

兵器科學(xué)與技術(shù);射表;編擬;末敏彈

0 引言

末敏彈[1]主要用于攻擊陣列或集群裝甲目標(biāo),如坦克、裝甲運(yùn)兵車、步兵戰(zhàn)車、自行火炮等,是遠(yuǎn)距離反規(guī)模裝甲的武器。炮射末敏彈是末敏彈技術(shù)在各種火炮平臺上的應(yīng)用。

炮射末敏彈射表與普通榴彈射表[2]、子母彈射表一樣,是部隊(duì)運(yùn)用武器系統(tǒng)作戰(zhàn)和訓(xùn)練的基本文件。由于炮射末敏彈的工作原理和作用流程與普通榴彈、子母彈有較大區(qū)別,尤其對開艙高度的設(shè)計提出了更高的要求。開艙高度的設(shè)計是否合理決定了炮射末敏彈能否正確完成作用流程,也決定了炮射末敏彈射表的精度能否滿足使用要求。

炮射末敏彈作為新型精確打擊彈藥,在國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊上還未見有對其射表編擬中開艙高度進(jìn)行研究的文章發(fā)表,文中給出炮射末敏彈射表編擬中開艙高度的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑,研究結(jié)果表明利用文中方法設(shè)計的開艙高度可以使編擬的炮射末敏彈射表的精度滿足使用要求。

1 射表編擬中開艙高度的考慮因素

炮射末敏彈彈道為子母式彈道,有三段彈道:

第一段為母彈段彈道,即炮射末敏彈出炮口至開艙點(diǎn)(即拋末敏子彈時刻)的飛行軌跡。在射表編制中,第一段母彈段彈道采用修正的質(zhì)點(diǎn)彈道模型,且模型中使用的氣動參數(shù)結(jié)合靶場飛行試驗(yàn)條件進(jìn)行了符合修正。

第二段和第三段彈道均為末敏子彈彈道。第二段為末敏子彈減速減旋段彈道,即末敏子彈開艙拋出后至旋轉(zhuǎn)傘張開時刻的飛行軌跡;第三段為末敏子彈穩(wěn)態(tài)掃描段彈道,即旋轉(zhuǎn)傘張開到彈上EFP戰(zhàn)斗部起爆時刻末敏子彈飛行軌跡。第二段、第三段彈道采用質(zhì)點(diǎn)彈道模型,且模型中使用的阻力系數(shù)結(jié)合靶場飛行試驗(yàn)條件和空投試驗(yàn)條件進(jìn)行了符合修正。

炮射末敏彈在不同條件下的開艙高度取值既要考慮在實(shí)際條件下末敏子彈后續(xù)作用流程的正確實(shí)現(xiàn),又要考慮盡可能減少末敏子彈留空時間。與通常子母彈僅在一個定高度值開艙不同,由于末敏子彈作用過程的復(fù)雜性,仿真計算和試驗(yàn)表明,為滿足炮射末敏彈開艙高度取值要求,其開艙高度在不同外界條件下的取值變化較大。

炮射末敏彈開艙高度取值與彈道特性、工作流程、散布特性及射擊條件有關(guān)。開艙高度散布是確定開艙點(diǎn)高度的重要因素。開艙高度主要受初速、彈道系數(shù)、射角、開艙時間、隨機(jī)風(fēng)的影響,這些因素的散布會形成開艙高度的散布。此外,為便于分析將末敏子彈旋轉(zhuǎn)傘啟動點(diǎn)高度散布疊加到母彈開艙點(diǎn)高度散布中。開艙高度要有高度余量以保證實(shí)際的開艙點(diǎn)高度散布。另外,根據(jù)射擊條件對彈道的影響,開艙高度對射擊條件的補(bǔ)償值經(jīng)過仿真計算后也應(yīng)考慮到開艙高度之中。綜合以上分析后,表1為炮射末敏彈不同條件下開艙高度對應(yīng)關(guān)系表。

表1 0號裝藥開艙高度對應(yīng)關(guān)系表

2 彈道數(shù)學(xué)模型與射表使用方法

炮射末敏彈射表編擬所采用的數(shù)學(xué)模型是在母彈段彈道使用4D彈道數(shù)學(xué)模型[3],末敏子彈段彈道使用3D彈道數(shù)學(xué)模型。下面分別給出4D彈道數(shù)學(xué)模型和3D彈道數(shù)學(xué)模型的具體表達(dá)形式。

(1)

(2)

式中:t為時間;vx、vy、vz為子彈速度v在基準(zhǔn)坐標(biāo)系o-xdydzd上分量;x、y、z為子彈質(zhì)心坐標(biāo);Rdx、Rdy、Rdz為子彈彈體阻力在基準(zhǔn)坐標(biāo)系上投影;Rsx、Rsy、Rsz為減速傘阻力在基準(zhǔn)坐標(biāo)系上投影;Gx、Gy、Gz為重力在基準(zhǔn)坐標(biāo)系上投影。

同時解算母彈段、子彈段彈道數(shù)學(xué)模型,可以得到炮射末敏彈射表所需要的數(shù)據(jù)。炮射末敏彈射表的格式同其他地炮射表的格式[4]基本相同,主要包括有基本諸元表、修正諸元表、散布諸元表、炮目高低角修正量表等。炮射末敏彈射表的形式如表2。

炮射末敏彈射表使用時首先按實(shí)際射擊條件,逐項(xiàng)對射表的射距和引信裝定時間進(jìn)行修正,得出修正后的射距、表尺和引信裝定時間對應(yīng)表,然后根據(jù)此表插值求出所需的表尺和引信裝定時間,按此結(jié)果裝定射擊。

舉例:已知射程17 350 m,縱風(fēng)5 m/s,氣壓10 mm汞柱,其余為標(biāo)準(zhǔn)條件,求表尺和引信裝定時間。由基本表查得:射程17 200 m和17 400 m時,對應(yīng)的表尺和引信裝定時間及修正值如表3。

計算得該非標(biāo)準(zhǔn)條件下保持射表中確定的開艙高度時的射距離、表尺和引信裝定時間對應(yīng)關(guān)系如表4。

其中:X1=17 200+ΔXw1+ΔXh1

X2=17 400+ΔXw2+ΔXh2

再以射程17 350 m,從表4中插值得到實(shí)際射擊條件下的表尺和引信裝定時間。

若有炮目高差時,還以上例為例,則射程17 200 m和17 400 m對應(yīng)的θ1、θ2、Tη1、Tη2是從對應(yīng)的有炮目高差時表尺和引信裝定時間表插值而得。

表2 炮射末敏彈射表形式

表3 炮射末敏彈查基本表舉例

表4 炮射末敏彈考慮非標(biāo)條件后關(guān)系表

3 計算結(jié)果與比較

為檢驗(yàn)所設(shè)計的炮射末敏彈開艙高度值是否滿足炮射末敏彈射表的精度,使用炮射末敏彈射表確定各個射擊條件(如縱風(fēng)、氣壓、氣溫、初速、藥溫、彈重符號等)的偏差量引起的距離改變量和引信裝定時間改變量,最終通過插值方法確定表尺和引信裝定時間。并與直接程序計算結(jié)果進(jìn)行了比較。

將射擊條件對彈道的影響分為兩類:順條件和逆條件。順條件即各個影響因素都是使射程增大的條件,逆條件即各個影響因素都是使射程減小的條件。為了檢驗(yàn)射表在極限條件下的精度,取順條件、逆條件都是極限條件,順、逆極限條件定義如表5。在極限條件下經(jīng)過查表的結(jié)果與直接程序計算結(jié)果的比較見表6。

表5 射表驗(yàn)證采用的射擊極限條件

表6 查射表結(jié)果對比評估

由表6可以看出查表與直接程序計算(高度差、射程差)的誤差較小,開艙高度值能夠滿足炮射末敏彈作用流程的條件,射程差滿足射表誤差小于0.3%～0.45%射程的條件,查表結(jié)果滿足使用要求,說明設(shè)計的炮射末敏彈開艙高度值合理有效。

4 結(jié)論

文中提出炮射末敏彈開艙高度的設(shè)計方法,并通過對炮射末敏彈射表精度的分析,驗(yàn)證了開艙高度的設(shè)計合理有效。文中給出的開艙高度的設(shè)計方法可為所有炮射末敏彈射表的編制提供依據(jù)。

[1] 楊紹卿. 靈巧彈藥工程 [M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2010: 3-4.

[2] 閆章更, 祁載康. 射表技術(shù) [M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2000: 1-12.

[3] 韓子鵬. 彈箭外彈道學(xué) [M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 2008: 178-180.

[4] 郭錫福, 趙子華. 火控彈道模型理論及應(yīng)用 [M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1997: 138-144.

[5] 楊明, 高宏偉, 湯祁忠. 制導(dǎo)火箭彈射表編擬研究 [J]. 火力與指揮控制, 2013, 38(12): 156-159.

Research on Opening Height in the Firing Table Compilation of Artillery Terminal Sensitive Ammunition

SHANG Yong,CHENG Lili,ZHENG Bin

(No.203 Research Institute of China Ordnance Industries, Xi’an 710065, China)

In order to solve the new problem appeared in the firing table compilation of artillery terminal sensitive ammunition, the influence factor of the opening height of the artillery terminal sensitive ammunition was analyzed. Combined with the use characteristics of artillery terminal sensitive ammunition, the technical method of opening height was given . Creating the mathematical models of artillery terminal sensitive ammunition, confirming the format of the firing table, the usage method of the firing table was given. The firing table accuracy was tested under the condition of extreme shooting. The results showed that the design method of the opening height was reasonable and effective. This method provided a basis for firing table formation of all artillery terminal sensitive ammunition.

ordnance science and technology; firing table; compilation; terminal sensitive ammunition

2016-04-01

尚勇(1982-),男,吉林長春人,工程師,碩士研究生,研究方向:靈巧彈藥系統(tǒng)總體。

TJ413.3

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