風(fēng)速風(fēng)向影響下遠(yuǎn)程火箭布雷作業(yè)效能研究

摘 要：遠(yuǎn)程火箭布雷系統(tǒng)作業(yè)過程中，受風(fēng)速風(fēng)向影響，開艙后地雷落點(diǎn)容易發(fā)生偏離預(yù)定位置的情況，導(dǎo)致布雷作業(yè)效能下降。通過建立火箭布雷彈作業(yè)效能評(píng)估模型，仿真分析風(fēng)速、風(fēng)向與火箭布雷彈落點(diǎn)位置的影響關(guān)系，驗(yàn)證火箭布雷彈的作業(yè)效能。仿真結(jié)果表明，橫風(fēng)條件下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到Ⅳ級(jí)時(shí)，火箭布雷彈受風(fēng)影響，落點(diǎn)位置偏離預(yù)定位置較大。縱風(fēng)條件下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到Ⅵ級(jí)時(shí)，火箭布雷彈落點(diǎn)位置偏離預(yù)定位置較大。研究結(jié)果論證了火箭布雷彈作業(yè)效能與風(fēng)速與風(fēng)向的定量關(guān)系，為實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下合理運(yùn)用火箭布雷系統(tǒng)提供了方法支持。

關(guān)鍵詞：布雷彈;落點(diǎn)位置;作業(yè)效能;仿真分析

中圖分類號(hào)：TJ415 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1673-3819.2025.01.015

Research on the efficiency of rocket mine laying under the

different wind speed and wind direction

TU Jiangang， WANG Wei， ZHAO Kuisheng， CHEN Shi

（Army Engineering University of PLA， Xuzhou 221004， China）

Abstract：During the operation of rocket mine laying system， due to the influence of wind speed and direction， the landing position of the mine is prone to deviate from the predetermined position after opening the cabin， which leads to the decline of mine laying operation efficiency. In this paper， a model for evaluating the operational efficiency of rocket mine laying bomb is established， the relationship between wind speed and wind direction and the landing position of rocket mine laying bomb is simulated and analyzed. The operational efficiency of rocket mine laying bomb is verified. The simulation results show that the rocket mine laying bomb is affected by crosswind level Ⅳ， and the landing position deviates greatly from the predetermined position. When the longitudinal wind speed reaches level VI， the land position of the rocket mine bomb deviates greatly from the predetermined position. The research results demonstrate the quantitative relationship between the operational efficiency of rocket mine laying bombs and wind speed and direction， which provides methodological support for the rational use of rocket mine laying system in actual combat environment.

Key words：mine laying; landing position; operational efficiency; simulation analysis

地雷能夠遲滯敵方行動(dòng)，破壞敵方戰(zhàn)術(shù)企圖，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中得到了廣泛的應(yīng)用［1］。遠(yuǎn)程火箭布雷系統(tǒng)通過發(fā)射火箭布雷彈可以遠(yuǎn)距離布設(shè)雷場(chǎng)，防御敵方坦克、步兵等進(jìn)攻部隊(duì)［2］?；鸺祭讖椀慕M成主要有戰(zhàn)斗部和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。戰(zhàn)斗部包括雷艙、可撒布地雷和開艙裝置?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火發(fā)射后將戰(zhàn)斗部運(yùn)送到預(yù)定位置的上空，通過開艙裝置將地雷或水雷撒布到地面?；鸺祭拙仁呛饬科渥鳂I(yè)效能的重要指標(biāo)［3］，包括射擊精度和射擊密集度，影響火箭布雷作業(yè)效能的因素包括

風(fēng)速、風(fēng)向環(huán)境溫度、大氣壓力、設(shè)備系統(tǒng)誤差、彈體誤差等，其中風(fēng)速、風(fēng)向是影響火箭布雷作業(yè)效能的重要因素。潘軍軍［4］通過建立自適應(yīng)步長(zhǎng)的龍格-庫塔法的外彈道模型，解算布雷彈落點(diǎn)位置，但是沒有考慮風(fēng)速風(fēng)向的影響。闞菲菲等［5-6］通過搭建仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，分析不同風(fēng)向條件下火箭布雷彈發(fā)射開艙后地雷落點(diǎn)散布的規(guī)律，也沒有考慮風(fēng)速的影響。本文通過建立火箭布雷彈作業(yè)效能評(píng)估模型，仿真分析風(fēng)速、風(fēng)向與火箭布雷彈落點(diǎn)位置的影響關(guān)系，驗(yàn)證火箭布雷彈的作業(yè)效能。

1 火箭布雷彈軌跡運(yùn)動(dòng)過程

火箭布雷彈軌跡運(yùn)動(dòng)過程可分為3個(gè)階段，如圖1所示。第一階段為主動(dòng)段（曲線OS），火箭發(fā)動(dòng)機(jī)攜帶戰(zhàn)斗部點(diǎn)火發(fā)射，出定向管后到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)火藥燃燒完；第二階段為主動(dòng)段末端到布雷彈開艙點(diǎn)，稱為被動(dòng)段（曲線SP）；第三階段為被動(dòng)段末端到地雷降落傘系統(tǒng)著地［7］（曲線PC）。

2 火箭布雷彈仿真空氣動(dòng)力學(xué)模型

火箭布雷彈的飛行軌跡是涉及空氣動(dòng)力學(xué)的外彈道研究，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)仿真，可以較為準(zhǔn)確地獲得火箭空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中，對(duì)于非線性守恒方程，不論給定的初始條件是否光滑，流場(chǎng)中都會(huì)出現(xiàn)間斷不連續(xù)的情形。因此，本文選擇空間位置固定的極小有限控制體模型作為流體運(yùn)動(dòng)模型，流場(chǎng)中任一流線的動(dòng)量方程以及能量方程如下［8］：

3 火箭布雷作業(yè)效能評(píng)估模型

布雷作業(yè)成功率是指火箭布雷彈發(fā)射后，地雷落入布雷任務(wù)區(qū)域、符合布雷密度要求的面積［10］。在沒有外部環(huán)境干擾的發(fā)射條件下，火箭布雷彈的落點(diǎn)坐標(biāo)滿足正態(tài)分布，是二維隨機(jī)變量，設(shè)某個(gè)落點(diǎn)的坐標(biāo)為（x，z），則有

4 火箭布雷作業(yè)效能仿真分析

4．1 橫風(fēng)條件下不同風(fēng)速布雷彈落點(diǎn)仿真評(píng)估

設(shè)置仿真環(huán)境溫度為20 ℃，開艙時(shí)間為40 s，火箭加速度為200 m／s2，雷傘系統(tǒng)質(zhì)量為57．91 kg，火箭截面積為0．046 8 m2，雷傘截面積為0．070 9 m2，火箭阻力系數(shù)為0．2，雷傘系統(tǒng)阻力系數(shù)為0．5。

保持其他參數(shù)不變，改變環(huán)境風(fēng)的風(fēng)力等級(jí)，規(guī)定x軸方向的風(fēng)為橫風(fēng)，且其正方向與發(fā)射方向相反，即風(fēng)力越大風(fēng)阻越大。圖2為火箭布雷彈在不同速度橫風(fēng)2 m／s（Ⅱ級(jí)風(fēng)）、4 m／s（Ⅲ級(jí)風(fēng)）、6 m／s（Ⅳ級(jí)風(fēng)）和8 m／s（Ⅴ級(jí)風(fēng)）下的彈道軌跡。其落點(diǎn)位置如表1所示。

根據(jù)公式（10），計(jì)算不同橫風(fēng)等級(jí)下，布雷作業(yè)效果。當(dāng)布雷彈落點(diǎn)在以預(yù)期布雷地點(diǎn)為中心，半徑為200 m的圓形范圍內(nèi)即為作業(yè)成功，判定結(jié)果如表2所示。當(dāng)風(fēng)力等級(jí)為Ⅱ級(jí)風(fēng)和Ⅲ級(jí)風(fēng)時(shí)，布雷作業(yè)評(píng)估為成功;當(dāng)風(fēng)力等級(jí)為Ⅳ級(jí)風(fēng)、Ⅴ級(jí)風(fēng)時(shí)，布雷作業(yè)評(píng)估為失敗。

4．2 縱風(fēng)條件下不同風(fēng)速布雷彈落點(diǎn)仿真評(píng)估

根據(jù)表4數(shù)據(jù)，隨著風(fēng)力等級(jí)逐漸增加，火箭布雷彈的偏移也不斷增加，從Ⅲ級(jí)風(fēng)的33 m增加至Ⅵ級(jí)風(fēng)的252．6 m。此外，觀察彈道軌跡可以發(fā)現(xiàn)，橫風(fēng)對(duì)火箭布雷彈第三階段的影響最大，此時(shí)偏移也最大，這是因?yàn)榻德鋫阆到y(tǒng)阻力系數(shù)大，橫截面積也較大，因此，風(fēng)阻較高，受環(huán)境風(fēng)場(chǎng)影響最大。因此當(dāng)風(fēng)力等級(jí)低于Ⅴ級(jí)風(fēng)時(shí)，布雷作業(yè)成功，當(dāng)風(fēng)力等級(jí)達(dá)到Ⅵ級(jí)風(fēng)時(shí)，布雷作業(yè)失敗。

5 結(jié)束語

本文通過建立火箭布雷彈飛行過程空氣動(dòng)力學(xué)模型與效能評(píng)估模型，并仿真分析不同風(fēng)速、橫風(fēng)、縱風(fēng)條件下，火箭布雷彈落點(diǎn)的位置精度。仿真結(jié)果表明，橫風(fēng)條件下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到Ⅳ級(jí)風(fēng)速時(shí)，火箭布雷彈受風(fēng)影響，落點(diǎn)位置偏離預(yù)定位置較大，發(fā)射失敗。本文縱風(fēng)條件下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到Ⅵ級(jí)風(fēng)速時(shí)，火箭布雷彈落點(diǎn)位置偏離預(yù)定位置較大，發(fā)射失敗。本文通過仿真研究風(fēng)速風(fēng)向?qū)鸺祭讖椀淖鳂I(yè)效能，以期為裝備實(shí)戰(zhàn)提供指導(dǎo)。但是需要說明的是，當(dāng)前研究條件限制為橫風(fēng)、縱風(fēng)與火箭布雷彈的運(yùn)動(dòng)軌跡角度始終固定，后續(xù)工作需要對(duì)變化風(fēng)向?qū)鸺祭讖椬鳂I(yè)效能進(jìn)一步研究。

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（責(zé)任編輯：李楠）