基于均勻設計的空地導彈火控精度試驗技術研究*

陳敬志

(中國飛行試驗研究院，西安 710089)

0 引言

機載空地導彈火控系統是對地移動或靜止目標實施精確打擊武器系統的主要組成部分，其動態精度指標是飛機綜合航電火控系統的重要指標之一，是系統效能考核和評定的主要內容。

空地導彈火控系統動態精度試驗一般在外場進行，其特點有試驗影響因素多、動用資源廣、組織實施難度大、技術復雜度高等[1-2]。傳統的空地導彈火控系統動態精度試驗設計主要依靠專家經驗，無法滿足現代復雜火控系統精度評價的要求。文中采用基于均勻設計方法對動態精度試驗剖面進行設計，對空地導彈火控精度試驗剖面進行了仿真，并給出了試驗剖面仿真結果。對于機載制導武器火控精度試驗設計具有實際工程意義。

1 試驗設計方法介紹

試驗設計是應用理論方法，科學安排試驗的一項技術，典型的試驗設計方法有參數設計法、正交設計法和全面試驗法等。均勻設計方法是一種近年來興起的新型試驗設計方法，是單純從均勻性出發，讓試驗點在試驗范圍內均勻散布的一種試驗設計方法[3]。均勻設計理論將數論和多元統計相結合，強調試驗點的均勻分布特性，以通過較少試驗來獲得較多的信息；可高效地選取有代表性的、能反映樣本體系主要特征的試驗點，在需要進行多水平試驗時，可大大降低試驗的次數，試驗次數是水平數的一次方，試驗數據利用計算機進行多元統計，可以定量分析各因素對試驗結果的影響[4-6]。

文中依托均勻設計理論，開展空地導彈火控系統試驗方法設計。首先進行試驗因素的設計，其次根據均勻設計表，對試驗因素進行仿真設計，最終給出試驗剖面仿真結果。

2 空地導彈火控系統試驗剖面設計

2.1 可控因素的確定

以典型對地面移動目標攻擊場景為例，分析影響空地導彈火控系統動態精度試驗結果的要素，確定試驗剖面包含的主要可控因素有：

1)相對高度(載機相對目標)；

2)目標速度；

3)相對航向；

4)目標方位角；

5)射程。

2.2 試驗剖面的確定

確定試驗剖面的可控因素后，即可設計可控因素的水平數，一般遵循下面兩項原則：

1)在導彈火控系統的作戰應用范圍內，各試驗因素有效區間內均勻取值；

2)按照均勻設計理論，試驗的水平數應取因素數的3～5倍。

可控因素和水平數確定后，運用均勻設計理論，便可得到每個試驗剖面的具體參數，如載目相對高度、目標速度、射程等。根據試驗剖面可設計出具體的動態精度試驗條件和方法[7-8]。

3 仿真設計與應用

3.1 確定試驗剖面可控因素

以近程空地導彈火控系統的典型作戰性能參數為例，確定可控因素取值范圍如下：

1)相對高度：1～4 km；

2)目標速度：50～120 km/h；

3)相對航向：-180°～180°；

4)目標方位角：-50°～50°；

5)射程：3～10 km。

3.2 確定可控因素水平數

在設計試驗水平時，既要考慮到實際需要，又要保證試驗的誤差比較小。均勻設計法可保證試驗點均勻散布，且相比其他試驗設計方法所需的試驗次數較少，但不可一味地追求少的試驗次數，過少的試驗次數很可能降低試驗結果的置信度，導致使試驗和研究停留在表面化的水平上。根據前述水平數確定原則，試驗水平數取因素數的3倍，即水平數取值15，試驗因素水平數見表1。

表1 試驗因素水平數

3.3 試驗剖面仿真設計及試驗結果

開展機載空地導彈火控系統動態精度試驗剖面設計，應用均勻設計理論，將相對高度、目標速度等可控因素量化且選取合適的試驗點，并建立數學模型。

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表的使用表

使用均勻設計軟件，完成試驗方案模型的仿真設計，試驗剖面仿真界面見圖1。

圖1 試驗剖面仿真界面

試驗方案仿真結果如圖2。試驗剖面態勢如圖3，圖3中選取相對航向(圖中以三角形箭頭指向表示)、目標方位角θ、射程R三個因素作為變量進行顯示，可以直觀地觀察所設計的試驗態勢。

圖2 試驗剖面仿真結果

圖3 試驗剖面態勢圖

按照試驗剖面仿真結果進行空地導彈火控系統動態試驗，并記錄試驗中的火控系統射擊諸元實際值與標準值，進行誤差統計與分析，得到射擊諸元一次差序列，典型的射擊諸元有目標距離、目標方位角、目標俯仰角等，以試驗剖面5為例，其一次差曲線如圖4所示(單位經歸一化處理)。對一次差序列進行分析處理，可給出火控系統動態精度評定結果。

圖4 射擊諸元一次差曲線

4 結論

根據仿真結果，所選擇的15個試驗剖面能覆蓋空地導彈火控系統精度試驗的相對高度、目標速度、相對航向、目標方位角和射程等因素的各個范圍取值，保證試驗點的選取均衡分布、全面考核。采用的均勻設計仿真方法成功地解決了空地導彈武器系統精度試驗剖面設計問題。該方法能使試驗方案設計和結果評定更為科學合理，具有較高的應用價值。