輕武器榴彈射擊密集度試驗方法研究

蒲利森,徐酉亮

(中國白城兵器試驗中心,吉林 白城 137001)

輕武器榴彈射擊密集度試驗方法研究

蒲利森,徐酉亮

(中國白城兵器試驗中心,吉林 白城 137001)

為研究確定輕武器榴彈射擊密集度的試驗方法,結(jié)合輕武器榴彈鑒定試驗時的操作實際,對氣象條件、彈丸初速、射角、彈道系數(shù)等影響因素進(jìn)行了分析,找到了影響輕武器榴彈射擊密集度散布變化的關(guān)鍵因素。通過運用數(shù)理統(tǒng)計理論建立了方差檢驗?zāi)Ｐ?對有關(guān)產(chǎn)品在不同狀態(tài)下的密集度散布方差進(jìn)行了檢驗分析。檢驗結(jié)果表明,彈溫對密集度散布沒有影響,而分組試驗?zāi)軌蛳既灰蛩貛淼牟焕绊?。為保證試驗條件的一致性,建議密集度試驗采用在標(biāo)準(zhǔn)溫度下分3組進(jìn)行的試驗方法。

輕武器榴彈;密集度試驗;方差檢驗;標(biāo)準(zhǔn)溫度

所謂射擊密集度是指彈丸落點對散布中心的偏離程度,它是用散布誤差的大小來衡量的,反映了同樣的瞄準(zhǔn)條件下射擊各發(fā)彈對散布中心的離散程度[1]。鑒于不同時期發(fā)布的彈藥試驗軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的密集度方法不盡相同,有的要求采用常溫、高溫和低溫3種溫度條件,有的只要求自然溫度;有的溫度條件下射擊3組,有的溫度只要求射擊1組;發(fā)射后經(jīng)測量彈著點坐標(biāo)進(jìn)而計算得到彈丸射擊密集度[2-4]。鑒于輕武器榴彈的彈丸輕、初速低,溫度和分組情況不同能夠?qū)γ芗犬a(chǎn)生多大影響,采用哪一種試驗方案更加科學(xué)合理,是客觀評價彈藥密集度的迫切需求。為此,本文結(jié)合試驗時采用固定槍架夾持彈道發(fā)射器單發(fā)射擊榴彈的實際,利用外彈道理論對彈藥散布的影響因素進(jìn)行分析,借鑒查閱的多種輕武器榴彈密集度試驗檔案數(shù)據(jù),運用數(shù)理統(tǒng)計理論對不同溫度及分組條件下彈丸散布試驗結(jié)果進(jìn)行分析驗證,研究了不同溫度及分組條件下彈丸散布差異的影響程度及因素,為確定輕武器榴彈密集度試驗方法提供了參考[5-7]。

1 試驗影響因素分析

根據(jù)彈丸散布計算模型可知,彈丸的散布精度主要受試驗時的氣象條件、彈丸初速、射角、彈道系數(shù)等因素變化影響。下面結(jié)合輕武器榴彈鑒定試驗時的操作實際對影響因素逐一進(jìn)行分析,從而找出影響輕武器榴彈密集度散布變化的關(guān)鍵因素,為研究建立科學(xué)、合理的密集度試驗方案提供理論依據(jù)。由外彈道理論可得彈丸的距離中間誤差計算關(guān)系式為[8]

(1)

式中:QC為彈道系數(shù)變化1%時的射程修正量,EC為彈道系數(shù)相對中間誤差,Qv0為初速變化1 m/s時的射程修正量,Ev0為初速相對中間誤差,Qθ0為射角變化1′時所引起的射程修正量,Eθ0為射角相對中間誤差,Qwx為縱風(fēng)為1 m/s時的射程修正量,Ewx為縱風(fēng)相對中間誤差。

根據(jù)上述外彈道模型可知,影響密集度的因素有EC,Ewx,Eθ0和Ev0。鑒于彈道系數(shù)與其本身的形狀結(jié)構(gòu)密切相關(guān),其值大小主要由彈丸的截面密度和彈形系數(shù)決定,由于彈溫變化不會引起彈丸的結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,即由彈溫變化造成的彈道系數(shù)相對中間誤差EC變化很小,可以忽略不計?？v風(fēng)相對中間誤差Ewx主要是由自然條件造成的,不是人為的方法可以任意改變的,因此與彈溫沒有直接相關(guān)性。依據(jù)現(xiàn)有的輕武器彈藥試驗軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:密集度試驗時采用固定發(fā)射架夾持彈道發(fā)射器單發(fā)射擊榴彈,可以認(rèn)為射角在整個試驗過程中不變,即Eθ0不變,因此無論彈藥溫度如何變化,其發(fā)射角度不會引起彈丸落點散布的顯著變化?？梢姴捎霉潭軍A持射擊并嚴(yán)格控制氣象條件的情況下,對密集度的影響主要是由初速相對中間誤差Ev0引起的,只要初速誤差滿足散布的一致性,彈溫對密集度就沒有顯著影響。

2 檢驗分析模型

零假設(shè)H0:σA=σB;備擇假設(shè)H1:σA≠σB。

2.1 計算統(tǒng)計量值

(2)

式中:

根據(jù)顯著水平α,以ν1=nB-1,ν2=nA-1為自由度,查F分布分位數(shù)表,得到Fα/2(nB-1,nA-1)和Fα/2(nA-1,nB-1)。

從而求得:

(3)

2.2 判定

若FFα/2(nA-1,nB-1),則拒絕假設(shè)H0,即認(rèn)為σA與σB不等;若F1-α/2(nA-1,nB-1)≤F≤Fα/2(nA-1,nB-1),則不能拒絕H0,即無理由認(rèn)為σA與σB不等[9]。

3 統(tǒng)計檢驗

3.1 溫度變化對初速散布的影響分析

從表1統(tǒng)計結(jié)果可以看出,除了殺傷彈和殺傷燃燒彈的高溫與低溫的方差比值超出α=0.05時的統(tǒng)計量F值范圍外,其余統(tǒng)計結(jié)果均滿足,因此可以認(rèn)為當(dāng)α=0.05時彈溫對初速散布基本沒有影響。

表1 彈溫對初速散布影響方差檢驗表

3.2 溫度及分組對密集度散布的影響分析

為了驗證溫度及分組因素對密集度的影響,先不考慮溫度和分組因素單獨對密集度的影響,而是分析多種因素共同作用下對密集度的影響,看統(tǒng)計量F值對零假設(shè)的符合程度,下面以某殺傷彈鑒定試驗結(jié)果為例進(jìn)行說明。圖1為某殺傷彈所有條件下密集度方差檢驗圖,圖中m為組序。

從圖1可以看出,所有條件下的統(tǒng)計量F曲線只有密集度試驗彈丸的方向落點散布方差(z方向)少部分超出了臨界區(qū)間,而距離落點散布方差(x方向)全部都在臨界區(qū)間內(nèi),表明它們的統(tǒng)計量F基本滿足零假設(shè)H0,故沒有理由認(rèn)為所有條件下彈丸的密集度不一致,少數(shù)部分不滿足可能是由偶然因素造成的,本文下面分析溫度、分組因素分別對密集度的影響。

3.3 溫度變化對密集度散布的影響分析

為了驗證彈溫變化對密集度造成的影響,利用上述檢驗?zāi)Ｐ头謩e檢驗了不同溫度之間和同種溫度不同組之間的方差一致性,看統(tǒng)計量F值是否滿足零假設(shè)H0,如果同種溫度不同組之間仍然存在超出臨界區(qū)間的情況,說明彈溫不是引起密集度變化的唯一因素,從而推斷彈溫對密集度的影響程度。圖2和圖3分別為某殺傷彈不同溫度之間和同溫不同組條件下密集度方差檢驗圖。

從圖2和圖3可以看出,進(jìn)行不同溫度之間方差檢驗時,方向和距離比值均有部分超出臨界區(qū)間,而同溫不同組之間仍然有超出臨界區(qū)間的現(xiàn)象,說明單一溫度條件下各組之間的方差散布也存在差異,這種差異除去彈藥自身的波動性外極有可能是由偶然因素造成的,為此針對不同溫度3組平均后再進(jìn)行比對,分析采用多組的試驗方法能否消除偶然因素帶來的影響。

3.4 分組因素對密集度散布的影響分析

為全面檢驗分組因素對密集度散布變化的影響,采取先進(jìn)行同種溫度條件下3組彈丸落點散布方差平均計算，再運用上述檢驗?zāi)Ｐ蛯椡杪潼c散布平均后的方差進(jìn)行不同溫度之間的一致性檢驗分析,看同種溫度條件下多組試驗方案能否引起散布方差一致性的變化,圖4為某殺傷彈同溫條件下方差平均后的檢驗圖。

從圖4可以看出,無論是方向還是距離均在臨界范圍內(nèi), 說明通過增加試驗子樣并采取分組的方法能夠消除偶然因素造成的誤差影響。由此可見,采用3種溫度進(jìn)行試驗的方法是沒有必要的,也是不可取的。

3.5 統(tǒng)計結(jié)果及分析

為了確保密集度試驗方法科學(xué)且合理可行,通過對建場以來的所有輕武器榴彈密集度試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差檢驗分析,根據(jù)榴彈試驗標(biāo)準(zhǔn)通用規(guī)定,取置信水平α=0.05。由于篇幅的關(guān)系,本文只給出了部分彈藥是否滿足零假設(shè)的情況,沒有給出具體的數(shù)值,統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。表2中“合”代表滿足假設(shè)H0,“不合”代表滿足假設(shè)H1。

表2 當(dāng)α=0.05時彈溫對密集度的影響統(tǒng)計結(jié)果表

利用前面建立的數(shù)學(xué)模型并對近年來多個產(chǎn)品的初速和密集度進(jìn)行統(tǒng)計分析,根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,當(dāng)置信水平α=0.05時,可以得出以下基本論斷:

①初速的常溫/高溫以及常溫/低溫方差相比的F值100%滿足零假設(shè),高溫/低溫的F值有77.78%滿足零假設(shè)。說明它們的散布基本相同,因此當(dāng)α=0.05時彈溫對初速散布影響較小。

②通過對產(chǎn)品所有條件下的方差進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)它們的距離方差比值有92.25%滿足零假設(shè),方向方差比值有82.84%滿足零假設(shè),說明它們的方差是基本一致的,少數(shù)部分沒有滿足零假設(shè)可能是由于試驗過程中的偶然因素造成的,并不是因為彈溫變化造成的彈丸散布的變化。

③通過對產(chǎn)品進(jìn)行同溫不同組之間方差的比較,發(fā)現(xiàn)在同溫條件下不同組之間的距離方差比值有92.98%滿足零假設(shè),方向上的方差比值有79.53%滿足零假設(shè),這個比例與3種溫度條件下所有方差比值滿足零假設(shè)的比例基本一致,進(jìn)一步說明彈溫對密集度影響不是主要因素。

④通過對產(chǎn)品進(jìn)行不同溫度條件下的方差比較,發(fā)現(xiàn)在不同溫度條件下的距離方差比值上有92.01%滿足零假設(shè),方向上的方差比值有84.74%滿足零假設(shè),這個比例與結(jié)論②所有條件下的方差比值滿足零假設(shè)以及同溫條件下不同組之間的方差比值滿足零假設(shè)的比例基本一致,更進(jìn)一步證實彈溫對密集度是沒有影響的。

⑤在對同種溫度條件下的多組射彈落點散布方差進(jìn)行平均處理后,再對不同溫度之間的落點方差進(jìn)行一致性檢驗。發(fā)現(xiàn)在同溫條件下多組方差平均后3種溫度之間進(jìn)行方差比較,無論是距離上還是方向上基本不會出現(xiàn)方差比值不滿足零假設(shè)的情況,說明通過多組試驗可以消除偶然因素對密集度的影響。 由此可見,采用3種溫度進(jìn)行試驗的方法是沒有必要,也是不可取的;而采用多組試驗來消除偶然因素影響反而十分必要。

4 結(jié)束語

根據(jù)前面的理論分析以及統(tǒng)計檢驗結(jié)果,建議在今后的輕武器榴彈密集度試驗中采用單一溫度條件下射擊多組的方法進(jìn)行試驗。同時為了更好地降低偶發(fā)因素帶來的散布影響,保證射擊條件的一致性,應(yīng)對彈藥溫度范圍加以適當(dāng)限定,按照輕武器射表試驗關(guān)于彈藥溫度的通用要求,可規(guī)定彈藥溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度,以此提高彈藥射擊密集度試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。據(jù)此可規(guī)定輕武器榴彈密集度試驗方法為:地面風(fēng)速小于5 m/s,用固定架夾持槍械向規(guī)定距離上的靶標(biāo)射擊標(biāo)準(zhǔn)溫度榴彈3組,每組7～10發(fā),射后逐發(fā)測試彈丸散布坐標(biāo),計算每組彈的散布中間誤差及組平均值。

[1] 徐培德,譚東風(fēng).武器系統(tǒng)分析[M].北京:國防科技大學(xué)出版社,2001:101-108.

XU Pei-de,TAN Dong-feng.Weapon system analysis[M].Beijing:National University of Defense Technology Press,2001:101-108.(in Chinese)

[2] 楊國富.GJB349.18-89 常規(guī)兵器定型試驗方法破甲、殺傷、破甲殺傷兩用槍榴彈[S].北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會,1989.

[3] 王益森,王懷軍,宮小澤,等.GJB4225-2001 榴彈定型試驗規(guī)程[S].北京:中國人民解放軍總裝備部,2001.

[4] 林元匯,劉可新,雷軍,等.GJB4021-2000 步兵近戰(zhàn)武器燃燒彈、發(fā)煙彈定型試驗規(guī)程[S].北京:中國人民解放軍總裝備部,2000.

[5] 韓子鵬.彈箭外彈道學(xué)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2014:82-94.

HAN Zi-peng.Exterior ballistics of projectile[M].Beijing:Beijing Institute of Technology Press,2014:82-94.(in Chinese)

[6] 胡良平.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2009:22-30.

HU Liang-ping.Medical statistics[M].Beijing:People’s Military Medical Press,2009:22-30.(in Chinese)

[7] 胡良平.面向問題的統(tǒng)計學(xué)—(1)科研設(shè)計與統(tǒng)計基礎(chǔ)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2012:275-276.

HU Liang-ping.Problem-oriented statistics-(1) Scientific research design and statistical basis[M].Beijing:People’s Health Press,2012:275-276.(in Chinese)

[8] 浦發(fā),芮筱亭.外彈道學(xué)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1989.

PU Fa,RUI Xiao-ting.Exterior ballistics[M].Beijing:National Defense Industry Press,1989.(in Chinese)

[9] 閆章更,魏振軍.試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

YAN Zhang-geng,WEI Zhen-jun.Statically analysis of test data[M].Beijing:National Defense Industry Press,2003.(in Chinese)

[10] MENDENHALL W.統(tǒng)計學(xué)[M].梁馮珍,譯.北京:機械工業(yè)出版社,2009.

ResearchonTestMethodofFireConcentrationofSmallArmsGrenade

PU Li-sen,XU You-liang

(Baicheng Ordnance Test Center of China,Baicheng 137001,China)

To research the test method of ammunition concentration of small-arms grenades,the factors affecting the fire concentration,such as meteorological conditions,muzzle-velocity,fire angle and ballistic coefficient,were analyzed by combining the actual operation in the evaluation test of small-arms grenade.The critical factor affecting fire concentration was found.Based on the statistic theory,the variance checking-model was established.The testing results show that the ammunition temperature has no effect on fire concentration,and the adverse effect caused by accidental reason can be eliminated by grouping test.To ensure the uniformity of test conditions,the fire-concentration test should be divided into three groups under standard temperature.

small arms grenade;concentration test;variance checking-model;standard temperature

R826.6

A

1004-499X(2017)04-0048-04

2017-06-18

蒲利森(1977- ),男,高級工程師,碩士,研究方向為步兵榴彈及特種彈藥鑒定試驗。E-mail:sunny.laopu@163.com。