艦炮對水線上海目標(biāo)射擊水柱校射方法

王茂林

(中國人民解放軍92941部隊,遼寧葫蘆島 125001)

測量距離方向法射擊是艦炮武器系統(tǒng)對海射擊校射時最常用的校射方法,主要用于目標(biāo)作不穩(wěn)定運動的情況[1-2]。它的實質(zhì)是不管目標(biāo)何種機動,總能將彈道氣象準(zhǔn)備誤差從射擊準(zhǔn)備誤差中分離出來,并單獨校正[3]。

測量距離方向法射擊,就是在對海上目標(biāo)射擊時,經(jīng)過彈丸飛行時間后,利用跟蹤雷達(dá)測量炮彈落水瞬時的水柱相對于目標(biāo)的距離偏差和舷角偏差,經(jīng)過火控進(jìn)行校射處理,獲得水柱相對于射擊擊發(fā)時刻的預(yù)測落點(目標(biāo)自動濾波外推點)的距離偏差和方向偏差,即為系統(tǒng)射擊偏差,以相反的符號進(jìn)行后續(xù)射擊修正。此時目標(biāo)瞄準(zhǔn)點和水柱均位于海平面,此時射擊,彈丸瞄準(zhǔn)目標(biāo)艦水線位置。

為達(dá)到艦炮武器系統(tǒng)對海目標(biāo)精確打擊,需要將目標(biāo)瞄準(zhǔn)點鎖定在水線上的目標(biāo)上層建筑位置,方可實現(xiàn)目標(biāo)有效毀傷。此時彈丸會穿越上層建筑落水,理論水柱位置相對目標(biāo)未來點發(fā)生位移,若仍采用傳統(tǒng)目標(biāo)未來點位置和實測水柱進(jìn)行測量距離方向法水柱校射,會產(chǎn)生很大的校射偏差,所以需研究對水線上海目標(biāo)射擊水柱校射方法。

1 校射偏差計算原理

圖1表示從射擊開始至彈丸落水時刻的我艦、目標(biāo)艦及水柱的相關(guān)位置圖。

圖1 水柱的相關(guān)位置圖

所以,測量距離方向法射擊的實質(zhì)就是取數(shù)次射擊平均偏差量作為彈道氣象準(zhǔn)備的誤差單獨加以校正[4-5]。測量距離方向法射擊時,只校正彈道氣象準(zhǔn)備的誤差,而目標(biāo)運動提前量的誤差則使用其他方法進(jìn)行校正。

該方法既可應(yīng)用于試射中,也可應(yīng)用于效力射中;當(dāng)用于試射時,既可直接對目標(biāo)進(jìn)行,又可以對虛擬試射點進(jìn)行,其原理基本相同[6-7],僅工程實現(xiàn)與實施不同。

2 對海跟蹤解算的目標(biāo)高度定高處理影響

當(dāng)火控解算時預(yù)測命中目標(biāo)的高度Hm為設(shè)定高度時,即火控系統(tǒng)瞄準(zhǔn)點為目標(biāo)設(shè)定高度而不是海平面時,彈丸穿過預(yù)測命中點后還需飛行一段距離才能落水。圖2為彈丸穿越目標(biāo)水柱示意圖。

圖2 彈丸穿越目標(biāo)水柱示意圖

圖2中，W0、M0為射擊時刻我艦和目標(biāo)艦的實際位置;A0、Hm為海目標(biāo)瞄準(zhǔn)點位置和高度;P為彈丸穿越目標(biāo)落水水柱的平均位置;從圖中可以看出,由于目標(biāo)瞄準(zhǔn)點存在高度,所以理論落水點與目標(biāo)的存在距離偏差。

3 目標(biāo)高度定高水柱測偏校射方法

對海目標(biāo)增加瞄準(zhǔn)點海拔高度裝定選項,火控解算時預(yù)測命中目標(biāo)的高度Hm為裝定高度(消除地球曲率影響),故彈丸穿過預(yù)測命中點后還需飛行一段距離才能落水,這段距離的大小與目標(biāo)命中距離d的遠(yuǎn)近、彈道傾角有緊密關(guān)系。

或

所以理論水柱計算計算方法為:在擊發(fā)時刻,根據(jù)目標(biāo)運動參數(shù)預(yù)估彈丸命中點坐標(biāo),即經(jīng)過飛行時間tf后的命中目標(biāo)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)(Xg、Yg、Hg)。

(Xg、Yg、Hg)=(Xm、Ym、Hm)+(Vmx、Vmy、Vmh)tf+

從而,由(Xg、Yg、Hg)計算得到理論水柱數(shù)據(jù)(d、Q)。

得到理論水柱位置(d、Q),替代第1節(jié)中目標(biāo)未來點水柱位置,采用測量距離方位法完成具有目標(biāo)高度的海目標(biāo)精確水柱校射。

4 校射精度分析

本文針對某型中大口徑艦炮,設(shè)定打擊目標(biāo)距離8 000 m,控制艦炮瞄準(zhǔn)的是目標(biāo)相對海面高度與本艦艦炮高度等高的10 m高度。依據(jù)本艦艦炮高度、彈道氣象、目標(biāo)運動參數(shù)、艦艇姿態(tài)等參數(shù)采用彈道微分方程解命中,計算出火控解算瞄準(zhǔn)點位置彈丸存速射向的水平分量為458 m/s,垂向分量為-56 m/s。從而計算得出理論落水點相對目標(biāo)未來點距離偏差為+82 m。

打擊目標(biāo)距離5 000 m,控制艦炮瞄準(zhǔn)的是目標(biāo)相對海面高度與本艦艦炮高度等高的10 m高度。火控解算瞄準(zhǔn)點位置彈丸存速射向的水平分量為597 m/s,垂向分量-31 m/s。計算得出理論落水點相對目標(biāo)未來點距離偏差為+192 m。

圖3～4為某中大口徑艦炮在對海射擊設(shè)定目標(biāo)高度時,落水點距離誤差與目標(biāo)距離的關(guān)系曲線?？梢钥闯瞿繕?biāo)越近,水柱距離目標(biāo)的偏差越大,此時若直接采用雷達(dá)測量的水柱偏差進(jìn)行距離方向法水柱校射,則產(chǎn)生很大的誤差。所以需根據(jù)瞄準(zhǔn)點彈丸存速或彈道傾角,采用改進(jìn)測量距離方向法。

典型艦炮武器系統(tǒng)跟蹤雷達(dá)對彈丸水柱測距范圍為±1 000 m。依據(jù)圖3～4落水點距離誤差與目標(biāo)距離的關(guān)系曲線綜合分析,對打擊目標(biāo)艦上層建筑位置,艦炮對水線上海目標(biāo)射擊水柱校射方法使用約束條件為打擊近界約為3 km。

圖3 中口徑艦炮落水點距離誤差曲線

對距離本艦5 000 m的典型敵驅(qū)護(hù)艦類目標(biāo),為實現(xiàn)對敵艦上層建筑的有效毀傷,諸元解算鎖定目標(biāo)高度為10 m。彈丸發(fā)射后,由于彈道氣象準(zhǔn)備誤差、目標(biāo)高等因素影響,雷達(dá)水柱測量偏差實測為+300 m。采用傳統(tǒng)測量距離方向法將雷達(dá)水柱測量偏差+300 m折合至發(fā)射時刻炮位進(jìn)行距離方位法距離校正,彈丸偏近,無法實現(xiàn)對需打擊目標(biāo)高度位置的有效命中;通過本文改進(jìn)測量距離方向法,在目標(biāo)高度10 m時依據(jù)瞄準(zhǔn)點彈丸存速或彈道傾角計算理論落水點相對目標(biāo)未來點距離偏差為+192 m。將+(300-192)m折合至發(fā)射時刻炮位進(jìn)行距離校正,彈丸夾中,可實現(xiàn)對需打擊目標(biāo)高度位置的有效命中。

圖4 大口徑艦炮落水點距離誤差曲線

5 結(jié)束語

本文在傳統(tǒng)測量距離方位法基礎(chǔ)上，考慮艦炮對海射擊中瞄準(zhǔn)點目標(biāo)高度對水柱測偏校射的影響。根據(jù)目標(biāo)瞄準(zhǔn)點處彈丸存速或彈道傾角精確計算彈丸落水點理論位置,從而結(jié)合實測水柱數(shù)據(jù),完成對海射擊水柱精確校射。

該方法的使用對提高艦炮對海校射精度,增強艦炮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能具有重要意義。