艦炮裝定坐標(biāo)法射擊原理及誤差研究

胡 江，戴 耀，汪德虎

(1.大連艦艇學(xué)院導(dǎo)彈與艦炮系，遼寧 大連 116018;2.大連艦艇學(xué)院作戰(zhàn)指揮系，遼寧 大連 116018)

艦炮裝定坐標(biāo)法射擊原理及誤差研究

胡 江1，戴 耀2，汪德虎1

(1.大連艦艇學(xué)院導(dǎo)彈與艦炮系，遼寧 大連 116018;2.大連艦艇學(xué)院作戰(zhàn)指揮系，遼寧 大連 116018)

艦炮對岸火力支援過程中，由于地形遮蔽等因素的影響，有時無法對岸上目標(biāo)進行射擊觀測和射擊諸元計算。為解決對岸上不可觀測目標(biāo)射擊難題，提出了艦炮裝定坐標(biāo)法射擊原理，建立了目標(biāo)相對坐標(biāo)計算模型，分析了射擊誤差及變化規(guī)律，顯著提高了艦炮對岸火力打擊能力和火力使用的靈活性。

裝定坐標(biāo)法;射擊原理;射擊誤差

0 引言

近年來隨著中大口徑艦炮在射程、射速和射擊精度等威力指標(biāo)上取得顯著的進步和發(fā)展，其在未來海戰(zhàn)中將發(fā)揮導(dǎo)彈不可替代的重要作用，成為水面艦艇對岸火力支援的主戰(zhàn)兵器。在艦炮對岸火力攻擊過程中，因為地形遮蔽、艦艇觀測器材性能限制等因素的影響，有時難以對岸上目標(biāo)進行有效觀測，無法準(zhǔn)確計算艦炮射擊諸元。

為了增強艦炮作戰(zhàn)能力，減少對艦艇觀測器材的依賴性，本文提出了艦炮裝定坐標(biāo)法對岸射擊方法，以解決對岸上不可觀測目標(biāo)射擊難題。所謂裝定坐標(biāo)法射擊就是在火控系統(tǒng)中預(yù)先裝定攻擊陣位起始點到目標(biāo)的相對距離、相對方位，以及我艦絕對航向、絕對航速，當(dāng)發(fā)射艦到達攻擊陣位起始點時，艦艇穩(wěn)向穩(wěn)速航行，火控系統(tǒng)轉(zhuǎn)入全自動工作方式，實時推算敵我相對坐標(biāo)，然后解算射擊諸元，控制艦炮對岸上目標(biāo)瞄準(zhǔn)射擊。

1 裝定坐標(biāo)法射擊原理

艦炮裝定坐標(biāo)法射擊時，目標(biāo)相對坐標(biāo)不是通過艦艇觀測器材測量得到，而是根據(jù)預(yù)先確定的攻擊陣位起始點，在航海射擊圖上量取后直接在火控系統(tǒng)中進行裝定。

如圖1所示，發(fā)射艦受領(lǐng)作戰(zhàn)任務(wù)以后，在進行射擊準(zhǔn)備的同時迅速機動占領(lǐng)預(yù)定攻擊陣位起始點W1。在發(fā)射艦機動占領(lǐng)攻擊陣位起始點W1過程中，航海部門應(yīng)首先選取岸上任意一個顯著的固定地標(biāo)，確定該地標(biāo)與攻擊陣位起始點W1的相對距離、方位，然后通過不斷測量和修正艦位與地標(biāo)的相對坐標(biāo)保證準(zhǔn)確占領(lǐng)陣位起始點W1。

圖1 裝定坐標(biāo)法射擊原理圖Fig.1 The graph on shooting principle of setting relative coordinate method

操作手在射擊圖上量取預(yù)定攻擊陣位起始點W1與目標(biāo)M的相對距離d1和方位f1，發(fā)射艦到達預(yù)定攻擊陣位起始點前，在艦炮火控系統(tǒng)上裝定d1、f1和發(fā)射艦航跡線航向Cj、對地航速Vj。

當(dāng)發(fā)射艦到達攻擊陣位起始點W1時刻，發(fā)射艦沿預(yù)定航向和航速穩(wěn)定航行，艦炮火控系統(tǒng)開始按自動方式工作，實時推算各個時刻目標(biāo)與發(fā)射艦的相對坐標(biāo)(di，fi)并求取射擊諸元。火控系統(tǒng)射擊諸元輸出穩(wěn)定后，協(xié)調(diào)艦炮指向目標(biāo)準(zhǔn)備進行射擊。

裝定坐標(biāo)法射擊實施過程中占領(lǐng)攻擊陣位起始點的精度非常重要，可采用多種航海保障手段，保證占領(lǐng)攻擊陣位的實際起始點與預(yù)定攻擊陣位起始點一致。

2 目標(biāo)相對坐標(biāo)計算模型

艦炮對岸裝定坐標(biāo)法射擊時，目標(biāo)相對坐標(biāo)根據(jù)攻擊陣位起始點的目標(biāo)距離d1、方位f1和發(fā)射艦航跡線航向Cj、對地航速Vj進行自動推算。在全自動工作方式下，任意時刻ti(i=1，2，…，n，其中n為定位次數(shù))目標(biāo)相對發(fā)射艦的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)(xi，yi)分別為［1］:

式中:Δt為定位時間間隔。

由此得到計算目標(biāo)相對發(fā)射艦距離和方位(di，fi)的計算公式如下:

在確定目標(biāo)相對坐標(biāo)(di，fi)以后，發(fā)射艦裝定坐標(biāo)法射擊諸元解算原理與傳統(tǒng)射擊諸元解算方法相同。

3 射擊誤差分析

艦炮對岸裝定坐標(biāo)法射擊誤差源包括彈道氣象誤差、艦炮隨動系統(tǒng)誤差、確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差等。射擊條件一定的情況下，彈道氣象誤差、隨動系統(tǒng)誤差等射擊誤差源的均方差在一次射擊過程中是固定不變的。

只有確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差由于艦炮采用的是全自動推算艦位方式工作，其誤差的均方差會隨著艦位推算時間的延長而改變。因此，為了掌握裝定坐標(biāo)法射擊時射擊誤差的變化規(guī)律，必須對確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差進行分析。

3.1 確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差

艦炮對岸裝定坐標(biāo)法射擊時，確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差由占領(lǐng)攻擊陣位起始點誤差和艦位推算誤差組成，其計算公式為:

式中:σbx和σbz分別為確定目標(biāo)相對坐標(biāo)距離和方位誤差的均方差;σqx和σqz為占領(lǐng)攻擊陣位起始點距離及方位誤差的均方差，其取值由艦艇導(dǎo)航精度決定;σtx和σtz為艦位推算誤差的均方差。

在裝定坐標(biāo)法射擊過程中，艦位推算誤差是由于艦艇航向和航速誤差的影響，導(dǎo)致推算艦位與實際艦位不一致而產(chǎn)生的。若設(shè)艦艇航向誤差的均方差為σα，航速誤差的均方差為σV，則艦位推算誤差的均方差計算公式如下［2］:

式中:t為艦位推算時間;β為攻擊陣位起始點炮目線與航向線的夾角;Vj為發(fā)射艦對地航速。

3.2 仿真分析

假設(shè)艦炮采用裝定坐標(biāo)法對岸射擊，艦艇航向誤差均方差的取值為 σ'α，航速誤差均方差的取值為σ'V，炮目線與航向線的夾角β=30°，發(fā)射艦對地航速為Vj=10 kn，則確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差的均方差隨艦位推算時間t的變化如圖2所示。

圖2 目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差和艦位推算時間關(guān)系圖Fig.2 Relation ship between error of target's relative coordinate and estimating time of naval ship position

從圖2可以看出，由于受航向、航速誤差等因素的影響，確定目標(biāo)相對坐標(biāo)誤差隨艦位推算時間t的延長，產(chǎn)生累積誤差。當(dāng)艦位推算時間過長時，此誤差會顯著影響到艦炮對岸射擊精度。因此，在艦炮采用裝定坐標(biāo)法對岸火力支援時，需要在射擊一段時間后重新利用導(dǎo)航系統(tǒng)對發(fā)射艦艦位進行測量和校正。

4 結(jié)語

隨著艦炮射程的發(fā)展和海上電磁對抗的加劇，艦炮對岸射擊觀測與校正面臨很大的挑戰(zhàn)［3］。本文提出的裝定坐標(biāo)對岸射擊方法具有原理簡單、射擊效果好的優(yōu)點，已經(jīng)成為解決對岸上不可觀測目標(biāo)射擊難題的重要途徑和方法。在采用裝定坐標(biāo)法對岸射擊過程中，為了消除累積誤差對艦炮射擊精度的影響，應(yīng)及時對發(fā)射艦艦位進行校正。

［1］汪德虎.艦炮射擊基礎(chǔ)理論［M］.大連:海軍大連艦艇學(xué)院，1997.

［2］杜新海.航海學(xué)［M］.北京:海潮出版社，1996.

［3］崔英，王泉水.美國海軍對岸火力支援的前景［J］.現(xiàn)代軍事，2001，(2):29－31.

Research on shooting principle and error of setting relative coordinate method for naval gun

HU Jiang1，DAI Yao2，WANG De-hu1
(1.Department of Missile and Shipborne Gun，Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China;2.Department of Operation and Command，Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China)

During naval gun firing on shore as oppressive weapon，because the influence of topographic terrain masking and so on，sometime it is impossible to observe target and calculate firing data.In order to solving the problem of shooting invisible target during firing on shore，this paper puts forward shooting principle of setting relative cooordinate method，establishing the calculation model of relative cooordinate，and analyzing composition and change regulation of firing error.It remarkably improves the attacking ability and tactical flexibility of naval gun during firing on shore.

setting relative cooordinate method;shooting principle;shooting error

TJ391

A

1672－7649(2011)12－0100－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2011.12.024

2011－02－22;

2011－03－23

胡江(1979－)，男，博士，講師，主要研究方向為艦炮作戰(zhàn)使用。