單管艦炮測量距離方向法試射精度分析方法

向宏志

(中國人民解放軍92771部隊，山東膠南266405)

0 引言

艦炮雷達觀測對海射擊過程中，通常采用測量距離方向法等觀測校正方法。在艦艇上裝備多門 (管)艦炮的條件下，一般采用齊射方式進行射擊觀測校正，但隨著導彈技術(shù)的發(fā)展，通常1艘艦艇只裝備1座大中口徑艦炮，因此利用多門艦炮齊射來減小彈著偏差的方法已不再適用。對于單座單管艦炮對海射擊觀測校正，一般以最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射2發(fā)作為1組進行射擊，以形成近似齊射的效果。

艦炮以最大發(fā)射率連續(xù)射擊時稱為連射。單管艦炮以最大射速進行連續(xù)射擊時，其射擊誤差存在弱相差誤差，稱為連射并無不妥;當單管艦炮以低于最大射速進行連續(xù)射擊時，稱為連續(xù)發(fā)射較為妥當。為統(tǒng)一起見，本文對單管艦炮所有形式的連續(xù)射擊統(tǒng)稱為連續(xù)發(fā)射，完成的連續(xù)發(fā)射稱為1組射擊，不再用連射的稱謂。

1 單座單管艦炮測量距離方向法試射實質(zhì)

所謂單座單管艦炮測量距離方向法試射，就是用計算好的瞄準角進行數(shù)組連射，在每組連射落水期間測定連射平均彈著點距離對目標自動距離的偏差及平均彈著點方向?qū)δ繕俗詣臃较虻钠睿缓笠詳?shù)組連射的平均偏差量按相反符號進行校正的一種射擊方法。

為了縮短射擊時間，采用分組快速連射的方法，通過測量1組彈丸平均落水點來進行修正偏差。下面假定在1組射擊過程中:

彈丸落水位置為P1，P2…，Pn;

彈丸出炮口時刻射擊艦和目標艦的位置為K1，M1，K2，M2，…，Kn，Mn;

彈丸出炮口時刻火控計算機濾波得到目標艦的位置為M'1，M'2，…，M'n;

彈丸落水時刻射擊艦和目標艦的位置為Ka1，Ma1，Ka2，Ma2，…，Kan，Man;

彈丸出炮口時刻火控計算機解算的目標提前點位置為 M″1，M″2，…，M″n;

解算目標速度向量不存在誤差時，火控系統(tǒng)推算的彈丸落水時目標艦位置為 M'a1，M'a2，…，M'an。

圖1 試射原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of the test-firing principle

如圖1所示，令試射連射發(fā)射時射擊艦和目標艦的平均位置為K0和M0;試射連射發(fā)射時火控計算機濾波得到目標艦的平均位置為M'0;試射連射落水時射擊艦和目標艦的平均位置為Kaa和Maa;試射連射發(fā)射時火控計算機解算的目標平均提前點位置為M″a;解算目標速度向量不存在誤差時，火控系統(tǒng)推算的連射落水時目標艦平均位置為M'aa;連射水柱的平均位置為P;試射連射落水時中央平均彈道點位置為O。

則平均彈著點P和平均提前點M″a偏差的誤差矢量

由于射擊諸元是根據(jù)提前點位置經(jīng)過彈道氣象修正后得到的彈道點確定的，因此如果彈道氣象修正完全準確的話，試射各發(fā)彈丸落水時各自中央彈道將通過M″i點，因此如果中央彈道沒有通過M″i點，則中央彈道對于M″i點的偏差量即為彈道氣象修正的誤差。同理，對于1組連射中，中央平均彈道對于M″a點的偏差量也為彈道氣象修正的誤差。

所以，單座單管艦炮測量距離方向法試射的實質(zhì)同雙管艦炮類似，就是取數(shù)組連射平均偏差作為彈道氣象準備的誤差單獨加以修正。

2 確定中央彈著點的精度

衡量確定中央彈著點的精度高低，可以用平均彈著點代替中央平均彈著點的精度指標以其誤差的概率誤差來表示，確定中央彈著點的精度和確定用平均到找點代替中央平均彈著點誤差的概率誤差，實質(zhì)是一樣的 (見圖2)。

圖2 中央彈著點的精度Fig.2 The accuracy of the central point of impact

以單管艦炮最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射2發(fā)射擊為例，設(shè)2個彈著出現(xiàn)的時間差為Δt，各彈著與各自中央彈道在距離上的散布誤差分別為Δd1和Δd2，各中央彈道對應(yīng)平均中央彈道的誤差分別為Δdc1和Δdc2，存在距變率誤差為n(見圖1)，則平均彈著點(P)對于平均中央彈著點(O)在距離上的隨機誤差為

根據(jù)誤差綜合定理，誤差(Δd1+Δd2)+(Δdc1+Δdc2)的綜合概率誤差為

因此，平均彈著點對于平均中央彈著點在距離上的概率誤差為

同理可得，在方向上的概率誤差為

如果出現(xiàn)的彈著數(shù)為k，可以用上述同樣方法證明平均彈著點對于平均中央彈著點的距離和方向上的概率誤差分別為

從式(5)可以看出，為了減小平均彈著點對于平均中央彈著點的距離和方向上的概率誤差，可以采用以下2個途徑:在彈著數(shù)量不變時，可以減小彈著出現(xiàn)的時間差;在彈著出現(xiàn)的時間差不變時，可以通過提高射速增加彈著的數(shù)量k。當在增加彈著數(shù)量的同時，如果彈著出現(xiàn)的時間差也增加，則應(yīng)綜合考慮其影響。

3 以測得連射平均偏差量作為第3組誤差的精度

如果試射以1組連射進行，并以測得連射距離偏差量作為距離上的第3組誤差，它的誤差除了第2組誤差 (目標現(xiàn)在點、提前點誤差和火控系統(tǒng)解算誤差之和)外，還包括以平均彈著點代替中央彈著點的誤差和測定平均彈著點對目標偏差的測量誤差，如圖3所示。

圖3中，AM為測得的連射距離偏差量;ΔdⅢ為第3組誤差;ΔdⅡ為第2組誤差;Δd1為以平均彈著點代替平均中央彈著點的誤差;Δd2為測定平均彈著點對目標偏差的測量誤差。

圖3 以連射平均偏差量作為第3組誤差的精度分析Fig.3 Precision analysis of the Continuous shooting average deviation as the precision of the third set of error

第3組誤差僅是測得連射距離偏差量中的一部分，顯然以測得的連射偏差量作為第3組誤差是不準確的，其誤差就是ΔdⅡ，Δd1，Δd2之和，它的概率誤差為

如果試射進行S組，并以測得的連射平均距離偏差量作為距離上的第3組誤差，由平均值誤差理論得，它的概率誤差為

4 試射精度分析

試射精度是以效力射第1次連射落水時平均中央彈著點對目標分布的概率誤差來表示的。概率誤差越小，精度越高;反之，概率誤差越大，精度越低。

經(jīng)過試射后，彈道氣象修正誤差已作為第3組誤差被校正，所以效力射第1次連射瞄準角誤差中不包括這部分誤差，僅存在第2組誤差和裝訂表尺校正量的誤差。

4.1 第2組誤差

諸元解算的第2組誤差包括測定目標現(xiàn)在點誤差、火控系統(tǒng)解算工作誤差和目標運動提前量誤差。

在距離上的概率誤差為

在方向上的概率誤差為

式中:Ed為測定目標距離的概率誤差;Egc為火控系統(tǒng)解算工作的概率誤差;fθd為射角改變1mil引起的距離上的變化量;n為測定目標速度向量引起的距變率誤差的概率誤差;m為測定目標速度向量引起的橫變率誤差的概率誤差;tf為彈丸飛行時間;Eqw為測定目標現(xiàn)在點舷角誤差的概率誤差。

4.2 表尺校正量的誤差

表尺校正量的誤差對各次校正來說是隨機誤差，但對試射后的各次連射來說是第3組誤差。

在距離上的概率誤差為

在方向上的概率誤差為

效力射第1次1組射擊落水后，平均中央彈著點對目標的偏差由第2組誤差和表尺校正量誤差構(gòu)成。平均中央彈著點對目標在距離上的分布概率誤差為

平均中央彈著點對目標在方向上的分布概率誤差為

5 結(jié)語

單管艦炮與雙管艦炮測量距離和方向法試射的方法近似相同，單管艦炮一般以最大發(fā)射率連續(xù)發(fā)射k發(fā)炮彈作為1組射擊，以形成近似齊射的效果。在精度分析中，本文充分考慮1組射擊中幾發(fā)彈著的時間間隔所造成的誤差，系統(tǒng)地提出了單管艦炮測量距離和方位法試射誤差分析的方法和步驟。

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