基于炮口初速自動測量的彈道修正技術(shù)研究

陸軍炮兵防空兵學(xué)院南京校區(qū)十二大隊學(xué)員六十一隊 屈凱明 潘偉鋆

1.緒論

1.1 研究的背景與意義

彈藥是毀傷敵人的最終手段，所以發(fā)展提高彈藥的命中精度是未來的一個發(fā)展方向。為了將現(xiàn)有的普通彈藥改造成準(zhǔn)確度更高的彈藥，發(fā)射方式和其他保障無太大變化，但可以對彈道進(jìn)行修正的造價低的新式彈藥，成為現(xiàn)在的主流共識。

1.2 彈道修正技術(shù)國內(nèi)外研究狀況

現(xiàn)在正在研究彈道修正彈的國家主要有美，英，法，以，俄等，我們的技術(shù)雖然進(jìn)步比較快，但是和歐美發(fā)展技術(shù)比起來還存在一定差距。美國的彈道修正技術(shù)總體來說算是比較先進(jìn)，美國于上世紀(jì)70年代最早開始著手研究這項技術(shù)。其次要數(shù)英國的發(fā)展技術(shù)，CCF是英國研制用于旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈的彈道修正引信，采用復(fù)合修正技術(shù)，即通過阻尼環(huán)和同向舵修正，在當(dāng)時算是比較新穎的修正方式。

1.3 彈丸炮口速度測量技術(shù)研究狀況

炮彈的初速度是決定彈丸彈道的重要因素。在實際彈道中，炮彈的實際發(fā)射初速與理論初速并不相同，所以導(dǎo)致炮彈炸點與理論計算的炸點存在偏差，這就需要我們對炮彈的實際初速進(jìn)行測量，其方法主要包括有：炮口線圈測速、 外推法、 彈載傳感器、地磁計轉(zhuǎn)數(shù)法等。

2.彈丸初速測試技術(shù)研究

2.1 彈丸初速自動測試原理

現(xiàn)在，比較先進(jìn)的彈丸測速方式是利用“彈載自測速”方法，他的原理是：當(dāng)炮彈飛過炮筒口的距離為L的兩線圈的時候，通過炮彈上的引信感應(yīng)產(chǎn)生的脈沖信號時間間隔T，依據(jù)算法V＝L/T獲得炮彈的發(fā)射出速度 。

2.2 彈丸初速測試電路

基于地磁傳感器測速的引信電路的原理是：當(dāng)電路得到指令時，立即把地磁傳感器得出輸送的炮彈的旋轉(zhuǎn)周期信號T放大，測量出信號的第一個和第十個波峰之間的信息即炮彈旋轉(zhuǎn)的周期T十次累計時間量∑10T。在調(diào)用武器系統(tǒng)纏距信息S由公式V＝S/T1＝10S/∑10T求出炮彈的初速度V。

3.彈道修正彈研究

3.1 彈道修正彈彈道技術(shù)

（1）彈道探測技術(shù)

探測炮彈軌跡的技術(shù)現(xiàn)主要有三種：（1）火控雷達(dá)技術(shù)；（2）GPS；（3）慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。每個技術(shù)都有自己的長處和短處。

對于火控雷達(dá)技術(shù)，其原理是炮彈依靠地面的雷達(dá)系統(tǒng)得到即時飛行情況及彈道。雷達(dá)系統(tǒng)能依據(jù)炮彈反射的信號進(jìn)行追蹤炮彈，另外亦能通過炮彈直接發(fā)射火控雷達(dá)的信號相應(yīng)的的異頻信號讓地面雷達(dá)追蹤炮彈。

炮彈在空氣中運動的時候，GPS接收器利用無線天線鎖定整個系統(tǒng)，當(dāng)炮彈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的時候許多GPS的天線將保證系統(tǒng)結(jié)收器能一直收到衛(wèi)星的信號，微型處里器能通過在GPS結(jié)收到的炮彈具體的位置以此得出炮彈軌跡。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于不靠外界提供信息、并且也不主動散射能量的主動式道航系統(tǒng)，其保密性能優(yōu)越，不易被其他信號影響。其可以顯示所有的炮彈各項參數(shù)，其更新信息快，精確度高，其不足之處在于必須進(jìn)行初始化，并產(chǎn)生的誤差會不斷累積。

（2）彈道解算技術(shù)

彈道解算是指依據(jù)探測系統(tǒng)得出的炮彈飛行狀況，預(yù)算炮彈的落地點，結(jié)合目標(biāo)地的各項參數(shù)求出差變量，然后得出具體的合適的彈道修正時間。到現(xiàn)在為止，彈道解算一般通過運算方程的簡化來提高速度。

3.2 彈道修正引信研究

現(xiàn)在彈道修正彈的引信具有代表性的產(chǎn)品有美國的XM1156制導(dǎo)組件（PGK），法國生產(chǎn)的的“桑普拉斯”，“斯帕西多”(SPACIDO)，德國制造的“彈道修正引信”等。

（1）法國的“斯帕西多”屬于非全球定位系統(tǒng)技術(shù)研制。“斯帕西多”的地面控制站是由裝訂器，初速度測訂雷達(dá)，彈道記算機(jī)和發(fā)射機(jī)組成的。這種引信可適用于殺爆單和子母彈。對于殺爆彈的修正引信可調(diào)節(jié)，近距離爆炸，瞬間發(fā)射，還能延時控制。

（2）美國155mm精確制導(dǎo)組件

155mm精確制導(dǎo)器件重點是GPS制導(dǎo)技術(shù)與鴨舵操控技術(shù)。

3.3 彈道修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)

修正彈的修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)也是非常重要的一項研究內(nèi)容。如今，一般通過（1）阻力環(huán)（2）鴨舵（3)脈沖發(fā)動機(jī)這三類執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來改變飛行姿態(tài)。

（1）阻力器

修正彈技術(shù)一開始使用的執(zhí)行器件是阻力環(huán)，其修正方法是利用在合適時間打開阻力還，讓炮彈的截面變大進(jìn)而使受到的阻力變大，以此實現(xiàn)改變彈道，增加命中率。

（2）鴨舵

鴨舵的工作方式是通過舵控制炮彈的氣動力，繼而實現(xiàn)改變炮彈飛行形態(tài)。總體來說它在技術(shù)上不復(fù)雜，但是如果要應(yīng)用在炮彈上，主要是要做到微形化。因為此機(jī)構(gòu)操作方便，且能應(yīng)用在大部分炮彈上，能對炮彈不間斷的改變飛行姿態(tài)，將是未來重要研究領(lǐng)域。

（3）脈沖發(fā)動機(jī)

脈沖控制彈藥，是指在一般彈藥彈體的中間或中間周圍放幾個微形脈沖。根據(jù)脈沖的分置地方差異可以將脈沖分成力操作式和力矩操作式。其中力操作式一般把脈沖放置在中間處，力矩操作式把脈沖放置在中間前后小范圍處，當(dāng)力作用時生成力矩。其作為執(zhí)行器件的優(yōu)勢在于造價低廉，不復(fù)雜，但同時它要求在極少時間內(nèi)修正彈道，進(jìn)而精度門限比較高，而且在高速飛行的炮彈中很難實施。

4.總結(jié)展望

基于炮口初速自動測量的彈道修正彈大體發(fā)展總體來說，初速測量技術(shù)發(fā)展已經(jīng)基本成熟。對于彈道修正彈的研究，我提出以下想法與構(gòu)思：

1.在材料選擇上，選用高分子材料和合成材料，增加整個炮彈的耐受力和可靠度。

2.將整個武器系統(tǒng)納入作戰(zhàn)數(shù)據(jù)庫，不管是對于炮口初速和在飛行過程的彈道參數(shù)，都能即時掌握，便于對炮彈彈道進(jìn)行修正。

3.在引信核心電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計中，與民用技術(shù)相結(jié)合，吸取軍隊以外的先進(jìn)研究所的技術(shù)，軍民結(jié)合，不斷創(chuàng)新。

[1]孫強(qiáng).彈丸初速的測定方法術(shù).

[2]黃學(xué)功.炮口感應(yīng)裝定引信技術(shù)及試驗研究.

[3]陳熙,張冠杰,劉騰誼.35mm 高炮技術(shù)基礎(chǔ).

[4]夏彬,周亮彈.道修正彈及彈道修正關(guān)鍵技術(shù)分析.

[5]齊曉紅,潘宗仁,張曉煒.基于地磁傳感器的引信自測初速技術(shù)研究.