風速風向影響下遠程火箭布雷作業(yè)效能研究

摘 要：遠程火箭布雷系統(tǒng)作業(yè)過程中，受風速風向影響，開艙后地雷落點容易發(fā)生偏離預定位置的情況，導致布雷作業(yè)效能下降。通過建立火箭布雷彈作業(yè)效能評估模型，仿真分析風速、風向與火箭布雷彈落點位置的影響關系，驗證火箭布雷彈的作業(yè)效能。仿真結果表明，橫風條件下，當風速達到Ⅳ級時，火箭布雷彈受風影響，落點位置偏離預定位置較大?？v風條件下，當風速達到Ⅵ級時，火箭布雷彈落點位置偏離預定位置較大。研究結果論證了火箭布雷彈作業(yè)效能與風速與風向的定量關系，為實戰(zhàn)環(huán)境下合理運用火箭布雷系統(tǒng)提供了方法支持。

關鍵詞：布雷彈;落點位置;作業(yè)效能;仿真分析

中圖分類號：TJ415 文獻標志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1673-3819.2025.01.015

Research on the efficiency of rocket mine laying under the

different wind speed and wind direction

TU Jiangang， WANG Wei， ZHAO Kuisheng， CHEN Shi

（Army Engineering University of PLA， Xuzhou 221004， China）

Abstract：During the operation of rocket mine laying system， due to the influence of wind speed and direction， the landing position of the mine is prone to deviate from the predetermined position after opening the cabin， which leads to the decline of mine laying operation efficiency. In this paper， a model for evaluating the operational efficiency of rocket mine laying bomb is established， the relationship between wind speed and wind direction and the landing position of rocket mine laying bomb is simulated and analyzed. The operational efficiency of rocket mine laying bomb is verified. The simulation results show that the rocket mine laying bomb is affected by crosswind level Ⅳ， and the landing position deviates greatly from the predetermined position. When the longitudinal wind speed reaches level VI， the land position of the rocket mine bomb deviates greatly from the predetermined position. The research results demonstrate the quantitative relationship between the operational efficiency of rocket mine laying bombs and wind speed and direction， which provides methodological support for the rational use of rocket mine laying system in actual combat environment.

Key words：mine laying; landing position; operational efficiency; simulation analysis

地雷能夠遲滯敵方行動，破壞敵方戰(zhàn)術企圖，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中得到了廣泛的應用［1］。遠程火箭布雷系統(tǒng)通過發(fā)射火箭布雷彈可以遠距離布設雷場，防御敵方坦克、步兵等進攻部隊［2］?；鸺祭讖椀慕M成主要有戰(zhàn)斗部和火箭發(fā)動機。戰(zhàn)斗部包括雷艙、可撒布地雷和開艙裝置?；鸺l(fā)動機點火發(fā)射后將戰(zhàn)斗部運送到預定位置的上空，通過開艙裝置將地雷或水雷撒布到地面?；鸺祭拙仁呛饬科渥鳂I(yè)效能的重要指標［3］，包括射擊精度和射擊密集度，影響火箭布雷作業(yè)效能的因素包括

風速、風向環(huán)境溫度、大氣壓力、設備系統(tǒng)誤差、彈體誤差等，其中風速、風向是影響火箭布雷作業(yè)效能的重要因素。潘軍軍［4］通過建立自適應步長的龍格-庫塔法的外彈道模型，解算布雷彈落點位置，但是沒有考慮風速風向的影響。闞菲菲等［5-6］通過搭建仿真實驗場景，分析不同風向條件下火箭布雷彈發(fā)射開艙后地雷落點散布的規(guī)律，也沒有考慮風速的影響。本文通過建立火箭布雷彈作業(yè)效能評估模型，仿真分析風速、風向與火箭布雷彈落點位置的影響關系，驗證火箭布雷彈的作業(yè)效能。

1 火箭布雷彈軌跡運動過程

火箭布雷彈軌跡運動過程可分為3個階段，如圖1所示。第一階段為主動段（曲線OS），火箭發(fā)動機攜帶戰(zhàn)斗部點火發(fā)射，出定向管后到火箭發(fā)動機火藥燃燒完；第二階段為主動段末端到布雷彈開艙點，稱為被動段（曲線SP）；第三階段為被動段末端到地雷降落傘系統(tǒng)著地［7］（曲線PC）。

2 火箭布雷彈仿真空氣動力學模型

火箭布雷彈的飛行軌跡是涉及空氣動力學的外彈道研究，通過實驗測試，結合計算流體力學仿真，可以較為準確地獲得火箭空氣動力學參數(shù)。

在計算流體動力學中，對于非線性守恒方程，不論給定的初始條件是否光滑，流場中都會出現(xiàn)間斷不連續(xù)的情形。因此，本文選擇空間位置固定的極小有限控制體模型作為流體運動模型，流場中任一流線的動量方程以及能量方程如下［8］：

3 火箭布雷作業(yè)效能評估模型

布雷作業(yè)成功率是指火箭布雷彈發(fā)射后，地雷落入布雷任務區(qū)域、符合布雷密度要求的面積［10］。在沒有外部環(huán)境干擾的發(fā)射條件下，火箭布雷彈的落點坐標滿足正態(tài)分布，是二維隨機變量，設某個落點的坐標為（x，z），則有

4 火箭布雷作業(yè)效能仿真分析

4．1 橫風條件下不同風速布雷彈落點仿真評估

設置仿真環(huán)境溫度為20 ℃，開艙時間為40 s，火箭加速度為200 m／s2，雷傘系統(tǒng)質量為57．91 kg，火箭截面積為0．046 8 m2，雷傘截面積為0．070 9 m2，火箭阻力系數(shù)為0．2，雷傘系統(tǒng)阻力系數(shù)為0．5。

保持其他參數(shù)不變，改變環(huán)境風的風力等級，規(guī)定x軸方向的風為橫風，且其正方向與發(fā)射方向相反，即風力越大風阻越大。圖2為火箭布雷彈在不同速度橫風2 m／s（Ⅱ級風）、4 m／s（Ⅲ級風）、6 m／s（Ⅳ級風）和8 m／s（Ⅴ級風）下的彈道軌跡。其落點位置如表1所示。

根據(jù)公式（10），計算不同橫風等級下，布雷作業(yè)效果。當布雷彈落點在以預期布雷地點為中心，半徑為200 m的圓形范圍內即為作業(yè)成功，判定結果如表2所示。當風力等級為Ⅱ級風和Ⅲ級風時，布雷作業(yè)評估為成功;當風力等級為Ⅳ級風、Ⅴ級風時，布雷作業(yè)評估為失敗。

4．2 縱風條件下不同風速布雷彈落點仿真評估

根據(jù)表4數(shù)據(jù)，隨著風力等級逐漸增加，火箭布雷彈的偏移也不斷增加，從Ⅲ級風的33 m增加至Ⅵ級風的252．6 m。此外，觀察彈道軌跡可以發(fā)現(xiàn)，橫風對火箭布雷彈第三階段的影響最大，此時偏移也最大，這是因為降落傘系統(tǒng)阻力系數(shù)大，橫截面積也較大，因此，風阻較高，受環(huán)境風場影響最大。因此當風力等級低于Ⅴ級風時，布雷作業(yè)成功，當風力等級達到Ⅵ級風時，布雷作業(yè)失敗。

5 結束語

本文通過建立火箭布雷彈飛行過程空氣動力學模型與效能評估模型，并仿真分析不同風速、橫風、縱風條件下，火箭布雷彈落點的位置精度。仿真結果表明，橫風條件下，當風速達到Ⅳ級風速時，火箭布雷彈受風影響，落點位置偏離預定位置較大，發(fā)射失敗。本文縱風條件下，當風速達到Ⅵ級風速時，火箭布雷彈落點位置偏離預定位置較大，發(fā)射失敗。本文通過仿真研究風速風向對火箭布雷彈的作業(yè)效能，以期為裝備實戰(zhàn)提供指導。但是需要說明的是，當前研究條件限制為橫風、縱風與火箭布雷彈的運動軌跡角度始終固定，后續(xù)工作需要對變化風向對火箭布雷彈作業(yè)效能進一步研究。

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（責任編輯：李楠）