某武器系統設備安裝平臺誤差及標校方法研究

呂紅娟 郝坤鵬 姬淑娟 王亞軍

(西安昆侖工業(集團)有限責任公司 西安 710043 )

0 引言

影響火炮武器系統射擊精度的誤差源按類型可分為：武器系統誤差、人員誤差、條件誤差，其中武器系統誤差包括：制造誤差、原理誤差、調整校正誤差和工作誤差[1-2]。武器系統的各組成設備在設計時均有一定的精度要求，該精度是其所擔負的作戰任務所能達到的精度指標確定的；同時在設備制造過程中，由于制造儀器和技術水平等原因允許有一定的制造公差，這兩項所造成的設備誤差屬于制造誤差。武器系統在調整、校正各設備軸系的機械/電氣零位、空回和有關的水平狀態時，會產生調整校正誤差。此外在各設備計算機系統的計算舍入、傳導誤差和控制系統工作時也會產生工作誤差。

本文以某車載火炮武器系統為例，在不考慮原理誤差、工作誤差、人員誤差及條件誤差的情況下，對探測跟蹤設備安裝平臺及火力設備安裝平臺的加工制造誤差及調整、校正方法進行研究，以減小安裝平臺誤差源對火炮系統跟蹤誤差的影響，從而提高火炮射擊精度及系統作戰效能。

1 系統組成及結構布局

某車載火炮武器系統是一種能獨立、有效完成低空近程防空反導任務的自動防空武器系統，集探測、跟蹤、火控解算、火力打擊及作戰/運載平臺于一體，主要包括：搜索跟蹤雷達、火炮、火控計算機及拖車底盤等設備。系統作戰時的水平度由拖車底盤剛度、強度及上裝的調平裝置保證。系統總體結構布局示意見圖1所示。

圖1 某車載火炮武器系統總體結構布局示意圖

2 誤差源分析

某車載火炮武器系統的火炮系統精度按組成設備劃分包括：搜索跟蹤雷達跟蹤測量精度、火控射擊諸元解算精度、火炮隨動系統誤差，各設備軸系基線修正及標定誤差、軸系正交性誤差等[4]。各設備軸系基線修正、標定誤差及軸系正交性誤差按照誤差源類型屬于調整校正誤差。其中軸系正交性誤差主要來源于設備安裝平臺，包括：一是火炮安裝平面A、搜索跟蹤雷達安裝平面B的水平度不滿足要求；二是安裝平面A、安裝平面B不平行導致的跟蹤回轉面與火力回轉面的平行度不滿足要求。

3 安裝面水平度要求及保證

對于圖1中安裝平面A、安裝平面B在系統設計時根據該系統所擔負的作戰任務、系統精度需求，搜索跟蹤雷達及火炮的特點，對平面水平度的技術參數進行了規定。具體要求火炮安裝平面A不小于2′，搜索跟蹤雷達安裝平面B不小于3′。

3.1 安裝平面A水平度

在火炮未上裝前，采用調平裝置使作戰/運載平臺處于絕對水平(X向、Y向)，用水平尺、水平象限儀測量安裝平面A的水平度[3]，從0°開始每隔30°測量一次，獲取水平度數據；如果水平度不滿足2′要求，則需對安裝平面A進行刮研操作，使其滿足要求。

某車載火炮武器系統安裝平面A水平度測試及調整見圖2所示，測試數據見表1所示。

圖2 某車載火炮武器系統安裝平面A水平度實測數據

表1 某車載火炮武器系統安裝平面A水平度實測數據表

3.2 安裝平面B水平度

火力設備安裝完成后，采用調平裝置使作戰/運載平臺處于絕對水平，用水平尺、水平象限儀測量探測跟蹤設備安裝平面B的水平度，從0°開始每隔30°測量一次，獲取水平度數據；如果水平度不滿足3′要求，則需對安裝平面B進行刮研操作，使其滿足要求。某車載火炮武器系統安裝平面B水平度實測數據見圖3所示，測試數據見表2所示。

表2 某車載火炮武器系統安裝平面B水平度實測數據表

圖3 某車載火炮武器系統安裝平面A水平度實測數據

4 回轉面平行度要求及標校

該車載火炮武器系統制造過程中完成第3章的工藝操作，待火炮及搜索跟蹤雷達上裝后，跟蹤及火炮回轉面理論上可能會出現圖4中的四種情況，其中情形一、情形二引入的系統誤差最大約為0.28mil。

圖4 各安裝平面、回轉平面平行度示意圖

因此需要進一步對跟蹤回轉面及火炮回轉面進行平行度的檢查與標校，將情形三、情形四調整至情形一或情形二，以減小其對系統誤差的影響。

4.1 火力回轉面水平度測量

采用調平裝置使作戰/運載平臺處于絕對水平(X向、Y向)，將水平象限儀放置在火炮托架任意平面上(火炮回轉面之上)測量火炮回轉平面的水平度，從0°開始每隔45°測量一組火炮回轉平面水平度值(A)。某車載火炮武器系統實測數據見圖5所示，測試數據見表3所示。

4.2 跟蹤回轉面水平度測量

火炮及搜索跟蹤雷達均處于0°方向，將水平象限儀放置雷達天線上任意平面上(跟蹤回轉面之上)測量跟蹤回轉平面的水平度從0°開始每隔45°測量一組火炮回轉平面水平度值(B)。某車載火炮武器系統實測數據見圖5所示，測試數據見表3所示。

表3 某車載火炮武器系統火炮回轉平面、跟蹤回轉平面實測數據表

圖5 各安裝平面、回轉平面平行度示意圖

4.3 標校調整

每組測試的火炮回轉平面與雷達回轉平面水平度差值(B-A)絕對值應不大于1′，若不滿足要求，則調整搜索跟蹤雷達與安裝平面B間的調整墊片，使兩者差值滿足要求。

結論：

1)火炮回轉平面水平度均不大于2′。

2)跟蹤回轉面初始測試數據與火炮回轉平面測試數據對比表明：跟蹤回轉面和火炮回轉面不平行，對雷達上的墊板進行調整，從而修正跟蹤回轉面，修正后，跟蹤回轉面均不大于3′。

3)兩個回轉面的差值均不大于1′。

調整墊片是搜索跟蹤雷達為專門調整跟蹤回轉面水平度設置，每組墊片包含0.1mm、0.2mm、0.5mm各一片，墊片組合調整需要的厚度。

5 軟件修正

該車載火炮武器系統在雷達天線上設計有一個水平傳感器，完成第4章標校工作后，同步對該水平傳感器的零位進行標校[5]，具體方法為：

采用調平裝置使作戰/運載平臺處于絕對水平(X向、Y向)，火炮及搜索跟蹤雷達均處于0°(180°)方向，讀取水平傳感器(X向、Y向)的數值，計算機軟件將讀取數值置為零。

系統工作時，在火炮及雷達隨動運轉狀態下該水平傳感器可測量跟蹤回轉面X軸、Y軸水平度，實時將采集到的水平度數據傳送給搜索跟蹤一體雷達控制計算機，由火控計算機將水平度數值坐標轉換修正至空間位置量上，進一步減小該誤差對射擊精度的影響。

6 結束語

本文以某車載火炮武器系統為例，對影響火炮射擊精度的誤差源進行了理論分析，并從探測、跟蹤設備及火力設備安裝平面水平度技術參數要求及保證，跟蹤回轉面與火力回轉面平行度檢查及標校、軟件修正三個方面進行了研究，將設備安裝平臺加工制造誤差、調整校正誤差對火炮系統跟蹤精度的影響減小至最低，提高了火炮射擊精度及系統作戰效能。