高炮射擊諸元離線式試驗(yàn)方法

史海龍，王晶晶，杜 偉，陳國(guó)軍，任成才

（1.解放軍63850 部隊(duì)，吉林 白城 137001；2.解放軍32200 部隊(duì)，遼寧 錦州 121000）

0 引言

高炮武器系統(tǒng)通常會(huì)配備多種彈種，每個(gè)彈種有對(duì)應(yīng)的射表，在應(yīng)用射表解射擊諸元［1-2］時(shí)，對(duì)同樣的目標(biāo)，不同的彈種會(huì)有不同的射擊諸元。在對(duì)武器進(jìn)行鑒定時(shí)，要求每一種彈種對(duì)應(yīng)的射擊諸元結(jié)果都要符合戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求。對(duì)于這些多彈種高炮武器系統(tǒng)，如采用實(shí)飛方式進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試射擊諸元精度時(shí)所需要的航架次數(shù)量會(huì)產(chǎn)生膨脹［3］。例如，一個(gè)具有雷達(dá)、紅外、白光3 種跟蹤方式且有1 種射表的武器系統(tǒng)，其射擊諸元數(shù)量將達(dá)到3×1=3 種，每種射擊諸元按飛行10 航計(jì)算，航次將達(dá)到30 航；兩種射表將達(dá)到3×2=6 種，航架次預(yù)算60 航；4 種射表120 航。如果考慮不同的內(nèi)外彈道參數(shù)，航架次將進(jìn)一步膨脹，比如考慮2 種氣象條件下的射擊諸元精度，3 種跟蹤方式4 種射表的武器系統(tǒng)射擊諸元將達(dá)到3×4×2=24 種，航次240航。這在實(shí)際試驗(yàn)中是不能承受的。

在武器系統(tǒng)研制過程中，常用模擬航路檢測(cè)射擊諸元精度［4-5］。檢測(cè)過程中，用航路數(shù)據(jù)發(fā)送器同時(shí)生成目標(biāo)坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值和被試品測(cè)試值。其中，航路可以是勻速直線航路、俯沖航路、勻加速運(yùn)動(dòng)航路或盤旋航路等，將其注入火控計(jì)算機(jī)，采集諸元結(jié)果并進(jìn)行檢驗(yàn)。然而，由于不存在跟蹤誤差、武器系統(tǒng)位置姿態(tài)誤差［6］和航路彎曲度誤差［7-8］，此種方法多用于研制方驗(yàn)證武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否正確，而不能用于設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)中評(píng)定射擊諸元精度。

為解決這個(gè)問題，本文通過將實(shí)際動(dòng)飛試驗(yàn)中被試品測(cè)得的現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)和載體位置姿態(tài)數(shù)據(jù)注入火控計(jì)算機(jī)，保證實(shí)際結(jié)果包含位置姿態(tài)誤差、跟蹤誤差和航路彎曲度誤差；將火控計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果進(jìn)行時(shí)間變換，變換到實(shí)際動(dòng)態(tài)飛行時(shí)間，使注入試驗(yàn)得到的結(jié)果可以與實(shí)際動(dòng)飛試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)果進(jìn)行比較，用同一條航路考核了多種射表?xiàng)l件下的射擊諸元精度，給出了一種高炮射擊諸元離線式試驗(yàn)方法。

1 試驗(yàn)方法

1.1 位置和姿態(tài)誤差測(cè)量

為使離線式試驗(yàn)方法可以代替真實(shí)的動(dòng)飛試驗(yàn)，要求離線式方法包含動(dòng)飛試驗(yàn)中所有的誤差，在將航路注入火控計(jì)算機(jī)前，要測(cè)試火炮的位置和姿態(tài)誤差。試驗(yàn)涉及點(diǎn)位如圖1 所示。的測(cè)量誤差通常忽略不計(jì)。

圖1 牽引式高炮點(diǎn)位關(guān)系圖

1.2 動(dòng)飛試驗(yàn)

離線式試驗(yàn)方法要進(jìn)行動(dòng)飛試驗(yàn)，試驗(yàn)實(shí)施方法與正常動(dòng)飛試驗(yàn)相同［11］，由被試品跟蹤系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量設(shè)備同時(shí)跟蹤目標(biāo)機(jī)，同時(shí)，由數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值和被試品測(cè)量值，并按需采集車體位置姿態(tài)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值和被試品數(shù)據(jù)。與正常動(dòng)飛試驗(yàn)不同的是，不強(qiáng)制要求被試火控計(jì)算機(jī)工作正常。工作流程如下頁(yè)圖2所示。

圖2 動(dòng)飛試驗(yàn)

被試品的現(xiàn)在點(diǎn)坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備得到。武器系統(tǒng)一般具有內(nèi)部時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)時(shí)間一般采用GPS 時(shí)間，為了統(tǒng)計(jì)精度，需要將這兩個(gè)時(shí)間統(tǒng)一，因此，被試品的數(shù)據(jù)采集設(shè)備一般外接GPS設(shè)備，以便與標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)間統(tǒng)一。

1.3 航路注入

在動(dòng)飛試驗(yàn)中，被試火控計(jì)算機(jī)可以裝載某一彈種的射表，如果武器系統(tǒng)只有一種射表，則不必進(jìn)行航路注入的試驗(yàn)。

如果武器系統(tǒng)具有多種射表，或在第一階段試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)火控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，則可以進(jìn)行航路注入試驗(yàn)。在此階段中，用目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)定儀得到現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)建立模擬航路，輸入火控計(jì)算機(jī)，然后解算出射擊諸元精度。試驗(yàn)如圖3 所示：

圖3 航路注入

要求式（6）的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與式（5）的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)必須相同，式（7）的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)可以和式（6）的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)不同。

由此過程可以看出，火控計(jì)算機(jī)只是接受輸入數(shù)據(jù)，不作其他用途，因此，火控計(jì)算機(jī)的實(shí)際位置和射擊諸元的解算精度無(wú)關(guān)?；鹂赜?jì)算機(jī)可以不在G 點(diǎn)，其位置可以任意布置，只要將以M 點(diǎn)為原點(diǎn)的現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)變換到G 點(diǎn)，再將此數(shù)據(jù)輸入到火控計(jì)算機(jī)即可。

2 數(shù)據(jù)處理方法

得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理主要解決時(shí)標(biāo)變換問題。流程如圖4 所示。

圖4 射擊諸元誤差統(tǒng)計(jì)

以S 為原點(diǎn)的GJ321 測(cè)得現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)變換到G點(diǎn)炮位，輸入到標(biāo)準(zhǔn)值解算程序，解出射擊諸元的標(biāo)準(zhǔn)值。

標(biāo)準(zhǔn)值解算是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備采集到的動(dòng)飛時(shí)刻的現(xiàn)在點(diǎn)解算出來的，解算出來的射擊諸元對(duì)應(yīng)于實(shí)際的動(dòng)飛時(shí)刻，而采用離線式方法通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備得到的射擊諸元是離線注入航路的時(shí)刻，這兩個(gè)時(shí)刻無(wú)法做到時(shí)間同步，因此，必須對(duì)時(shí)標(biāo)進(jìn)行變換。

可以采用對(duì)時(shí)間延遲進(jìn)行修正的方法來進(jìn)行時(shí)標(biāo)變換。武器系統(tǒng)的現(xiàn)在點(diǎn)和射擊諸元是通過采集設(shè)備得到的，數(shù)據(jù)采集設(shè)備具備時(shí)統(tǒng)設(shè)備，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)采集設(shè)備時(shí)，采集設(shè)備采集此刻時(shí)間，由于數(shù)據(jù)傳輸需要時(shí)間，實(shí)際的采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)相比于標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)都有一定的時(shí)延。

不同的采集設(shè)備時(shí)延不同，例如某型牽引高炮武器系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備現(xiàn)在點(diǎn)時(shí)延83 ms，射擊諸元時(shí)延133 ms，另一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備的現(xiàn)在點(diǎn)和射擊諸元的時(shí)延都是98 ms；某自行高炮武器系統(tǒng)的現(xiàn)在點(diǎn)沒有時(shí)延，射擊諸元的時(shí)延為-17 ms。

本文由于采用離線式方法，實(shí)際動(dòng)飛的時(shí)刻和航路重新注入的時(shí)刻有一個(gè)固定的時(shí)間差Δt，本文將這個(gè)時(shí)間差看作采集設(shè)備的時(shí)間延遲，和采集設(shè)備的延時(shí)做同樣的處理，不同在于延遲時(shí)間較長(zhǎng)，可能是幾小時(shí)、幾天甚至幾個(gè)月，但原理相同。

具體方法如下，由式（5）、式（6），得到時(shí)間偏差：

3 定型試驗(yàn)中的應(yīng)用

此種方法主要解決多射表高炮武器射擊諸元?jiǎng)语w試驗(yàn)航架次膨脹問題。

例1：某型火控雷達(dá)設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)。該雷達(dá)可以作為4 種類型牽引高炮的跟蹤系統(tǒng)，每種高炮配備一種彈藥。在試驗(yàn)中，裝定一種射表后進(jìn)行動(dòng)飛試驗(yàn)。動(dòng)飛試驗(yàn)后，更換火控計(jì)算機(jī)中的射表，將數(shù)據(jù)注入，即可以測(cè)試不同彈種情況下的射擊諸元。按照該方法，可將射擊諸元試驗(yàn)的動(dòng)飛架次降為實(shí)飛方法的1/4。

本文的離線式試驗(yàn)方法也可用在跟蹤系統(tǒng)未變，而火控計(jì)算機(jī)算法發(fā)生改變的情況?？捎糜诨鹂赜?jì)算機(jī)動(dòng)飛試驗(yàn)中出現(xiàn)故障，而飛行試驗(yàn)后更改算法的情況；也可用于對(duì)武器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，利用同一種跟蹤系統(tǒng)，可以驅(qū)動(dòng)更多類型的高炮。如采用傳統(tǒng)方法，要重新進(jìn)行動(dòng)飛試驗(yàn)，造成很大消耗。而采用本文方法，可以減少大量的實(shí)飛架次。

例2：某型數(shù)字化改進(jìn)牽引高炮設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)。該高炮對(duì)火控計(jì)算機(jī)和隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，跟蹤系統(tǒng)采用已經(jīng)定型的4 種雷達(dá)，其中的一型雷達(dá)即為例1 中定型的火控雷達(dá)。例1 中定型的火控雷達(dá)符合數(shù)據(jù)可以采信的條件，將此數(shù)據(jù)注入升級(jí)后的火控計(jì)算機(jī)，檢測(cè)射擊諸元精度，節(jié)省了此種類型雷達(dá)的航架次數(shù)量。

4 結(jié)論

本文針對(duì)多射表高炮武器考核射擊諸元時(shí)航架次膨脹的問題，通過將動(dòng)飛試驗(yàn)獲得的現(xiàn)在點(diǎn)數(shù)據(jù)注入火控計(jì)算機(jī)，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行空間變換（基線修正）和時(shí)間變換，用同一條航路考核多種射表下的射擊諸元精度，給出了一種射擊諸元離線式試驗(yàn)方法。

在設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)中的應(yīng)用表明，此種方法可以將多射表武器系統(tǒng)的航架次數(shù)量降到原來的1/（射表數(shù)），解決多射表高炮武器射擊諸元精度試驗(yàn)航架次膨脹問題。