某型火箭炮低成本彈道修正彈方案優選論證分析＊1

胡光宇，施錦丹，柳朝陽

（63961部隊，北京 100012）

0 引言

彈道修正彈屬于高效打擊彈藥范疇，射擊精度和成本介于末制導炮彈或導彈和無控彈之間。由于射擊精度較高而成本較低，彈道修正彈效費比高，相同發射彈數情況下，122毫米低成本彈道修正火箭彈毀傷效能約是無控彈的十倍，效費比約是無控彈火箭彈的四倍。彈道修正彈沒有射程、彈徑及戰斗部類型上的局限，無論射程遠近，彈徑大小，何種戰斗部，都可以實現對其彈道進行修正，因而打擊縱深寬，目標適應性好［1］。

由于彈道修正彈在打擊面積目標或小幅員目標時，能在射程、精度、目標適應性、成本和作戰使用等多方面具備較好優勢，其綜合效益遠高于無控彈和其它高效打擊彈藥，尤其對彈徑小、戰斗部威力有限、彈藥數量多的無控火箭彈，在不宜精確制導化的情況下，大量發展基于信息技術的彈道修正彈，并與信息化作戰平臺有機結合，使武器系統具備高效火力打擊能力，是一條低成本、高效益的炮兵彈藥高效化發展之路［2］。

低成本彈道修正火箭彈可能的方案很多，如何在眾多技術方案中篩選出適合國情、軍情的方案并不是一件簡單的工作。文中試圖對低成本彈道修正火箭彈修正方案進行分析優選。

1 方案組成及基本原理描述

彈道修正彈可以理解為在原無控彈基礎上增加修正艙，因此，其總體技術方案的差別主要集中體現在修正艙的差別上。修正艙主要由彈道測量裝置、熱電池、計算機、執行機構組成，后三者對于不同的彈道修正火箭彈差別不大，因此，彈道修正火箭彈總體技術方案的差別主要在于彈道測量裝置采用的技術途徑不同［3］。就低成本彈道修正火箭彈而言，目前國內外彈道測量裝置的主流技術途徑有:衛星定位與地磁測姿組合技術（簡稱衛星地磁技術）、無線電定位測控與地磁測姿技術（簡稱無線電測控技術）和微機電陀螺MEMS與衛星組合技術（簡稱MEMS組合技術）。對應彈道測量裝置不同而形成的低成本彈道修正火箭彈總體技術方案分別簡稱為衛星地磁方案X1、無線電測控方案X2和MEMS組合方案X3。其組成及基本原理分別簡述如下:

衛星地磁方案X1:主要由無控彈和修正艙組成。修正艙主要由衛星定位單元、姿態測量裝置、彈載計算機、執行機構、熱電池組成?；驹硎?火箭彈發射前，根據測得的炮位坐標、目標坐標、氣象等信息預先裝定理論彈道。發射后，彈載衛星定位模塊及時測量火箭彈位置和速度信息，彈載計算機實時進行彈道解算，并預判火箭彈落點偏差，結合姿態測量裝置給出的火箭彈姿態角和角速度，進行相位補償，輸出控制指令，驅動控制面轉動，形成控制力，逐漸修正彈道偏差。

無線電測控方案X2:主要由無控彈、修正艙和地面測控設備組成。修正艙主要由彈載射頻組件、地磁測量單元、彈載計算機、執行機構、熱電池等組成?；驹硎?火箭彈發射前，地面測控設備同樣預先裝定理論彈道。發射后，地面測控裝備采用相位干涉法技術、無線電測量技術測得火箭彈的位置和速度信息，外推火箭彈落點偏差并產生修正指令，將此指令經數據鏈發送至彈載射頻組件，彈載控制器利用地磁測量單元獲取彈體滾轉姿態信息，結合地面修正指令，產生執行機構的控制信號，利用執行機構控制力修正彈道至理想彈道。

MEMS組合方案X3:主要由無控彈、修正艙組成。修正艙主要由衛星定位單元、MEMS彈載計算機、反伺服平臺、執行機構、熱電池組成?；驹硎?火箭彈發射前，同樣預先裝定理論彈道。發射后，彈載MEMS和衛星定位模塊組合獲得火箭彈位置、速度和滾轉姿態信息，彈載計算機實時進行彈道解算，并預判火箭彈落點偏差，結合火箭彈姿態角和角速度，進行相位補償，輸出控制指令，驅動控制面轉動，形成控制力，逐漸修正彈道偏差。

2 方案優選定性分析

由于某型火箭炮低成本彈道修正彈低成本要求嚴格，而且保證有較好的可靠性、射擊精度和戰術使用性能，對于各方案的定性分析也需考慮這方面的要求。

1）衛星地磁方案的彈道修正彈修正艙體積小，結構簡單，戰斗部有效質量較大，而且低成本特征顯著，作戰使用方便，“打了不用管”，能在技術成熟度、技術性能、低成本特征、效費比和作戰使用五個方面體現優勢，還可以充分利用BDⅡ衛星資源，有利于BDⅡ衛星定位系統的快速發展，綜合效益較高。

2）無線電測控方案的彈道修正彈精度也滿足要求，技術性能也較好，成本居中，且具有不依賴衛星的顯著特點，指令信號較強。采用擴頻技術和方向性較強的天線，系統具有較強的抗干擾能力。但是需要地面測控系統配合使用，增加了作戰使用上的復雜性和勤務保障上的一些負擔，使用方便性差一些。而且彈載射頻組件和地面測控裝備也增加了部分費用，經濟性差一些。

3）MEMS組合方案的彈道修正彈精度比前二者都高一些，戰術使用也很簡單，但是因增加反伺服平臺，結構稍復雜，低成本特征不明顯，戰斗部有效載荷相對低一些。此外，目前階段，國產MEMS器件工程化程度還不高，成本還不低，雖然未來發展前景看好，但目前直接用于小口徑低成本彈道修正火箭彈型號的時機尚不成熟。

由上述分析可知，衛星地磁方案是某型火箭炮低成本彈道修正火箭彈較好方案。

3 方案優選定量分析

3.1 建立層次結構

方案定量分析采用層次分析法［4］，彈道修正火箭彈方案為目標層，設性能f1、費用f2、可靠性f3、保障性f4四個性能為準則層，被選的三個方案即衛星地磁方案X1、無線電測控方案X2、MEMS組合方案X3為方案層。方案優選層次結構如圖1所示。

圖1 某型火箭炮彈道修正彈方案優選層次結構

其中:

性能f1主要包括射程、射擊精度、戰斗部威力、環境適應能力等性能。

費用f2主要包括研制費和訂購費。

可靠性f3主要包括任務可靠度。

保障性f4主要包括依賴戰術使用保障條件的復雜度［5］。

3.2 建立準則層判斷矩陣

根據專家評分結果，得到準則層 f1、f2、f3、f4四個因素相對于總體方案兩兩比較的重要性標度判斷矩陣，見表1。

表1 因素判斷矩陣

對于給定的 n階方陣 A=（bij）m×n，根據計算公式:

分別計算表2所列矩陣各行元素乘積的立方根Wi'、元素權值Wi和特征向量W得:

根據CI=（λmax－n）/（n－1）計算得到該矩陣的一致性指標 CI=0.0036，CR=CI/RI=0.0846/0.9=0.0039＜0.1，表明表2所列矩陣一致性滿足要求。

3.3 單因素排序

同理，性能f1關于三個被選方案的兩兩比較重要性標度判斷矩陣見表2。

表2 性能因素對于被選方案的判斷矩陣

費用f2關于三個被選方案的判斷矩陣見表3。

表3 費用f2因素對于被選方案的判斷矩陣

可靠性f3關于三個被選方案的判斷矩陣見表4。

表4 可靠性f3因素對于被選方案的判斷矩陣

保障性f4關于三個被選方案的判斷矩陣見表5。

表5 保障性f4因素對于被選方案的判斷矩陣

3.4 層次總排序

總排序見表6。

表6 總排序表

總體一致性CI計算:

經查表矩陣階數4時，RI=0.9，則CR=CI/RI=0.0076/0.9=0.0084 ＜ 0.1，滿足一致性條件。

由表6的總排序可以看出方案X1，即衛星地磁方案為首選方案，MEMS組合方案略次之。

4 結論

上述定性和定量分析結論一致性較好，衛星地磁方案的彈道修正彈修正艙體積小，結構簡單，戰斗部有效質量較大，而且低成本特征顯著，作戰使用方便，“打了不用管”，綜合效益較高，應是首選方案。無線電測控方案的彈道修正彈精度也滿足要求，技術性能也較好，成本居中，且具有不依賴衛星的顯著特點，與衛星地磁方案相比各有所長，具有很強的互補性，兩個方案的修正彈并存，有利于炮兵部隊應對更加復雜的戰爭局面。

［1］胡光宇.某型火箭炮低成本彈道修正火箭彈綜合論證報告［R］.2012.

［2］中國科學技術協會，中國兵工學會.2008－2009兵器科學技術學科發展報告［M］.北京:中國科學技術出版社，2009.

［3］楊慧娟，霍鵬飛，黃錚.彈道修正彈修正執行機構綜述［J］.四川兵工學報，2011，32（1）:7 － 9.

［4］T L薩蒂.層次分析法［M］.許樹柏，譯.北京:煤炭工業出版社，1988.

［5］王自力.可靠性維修性保障性要求論證［M］.北京:國防工業出版社，2011.