舰炮发射一维修正弹多发同时弹着研究*

黄 义 ，汪德虎，汪汇川，胡 江 ，解维河

(海军大连舰艇学院，辽宁大连 1 16018)

0 引言

单炮多发同时弹着射击方法在不增加火炮数量的条件下，成倍增加火力密度，提高火力的突然性、猛烈性和毁伤效能，被誉为“战斗力倍增法”[1]。

地面炮兵单炮多发同时弹着射击时，通过采用不同装药号和同一装药号的高、低射角，由高到低变换数条弹道并依据射弹飞行时间差控制发射间隔，实现单炮多发同时弹着[1－2]。但是，舰炮炮弹通常为固定装药，只能利用低伸弹道和曲射弹道实现两发同时弹着。

在军事需求的牵引下，伴随着新技术的发展，各种舰炮信息化弹药应运而生，其中，舰炮一维修正弹是重要发展方向之一[3－4]。除射击精度提高外，一维修正弹可以通过调整外弹道实现单炮多发同时弹着。之前，对舰炮多发同时弹着研究较少，文中结合一维修正弹新技术、新原理，对舰炮发射一维修正弹实施单炮多发同时弹着进行研究。

1 舰炮发射一维修正弹多发同时弹着模型

1.1 一维修正弹工作原理

文中研究的一维修正弹采用阻尼方式进行射程修正，射击时在提前点基础上增加射程扩展量[5]进行射击诸元计算，以实现预定落点远于目标，发射后舰载雷达实时测量一段弹道参数，火控计算机进行弹道滤波，推算落点，求出与提前点偏差，解算射程修正量，通过控制阻力环适时张开，增加飞行阻力，实现“打远修近”，提高纵向射击精度。

1.2 舰炮发射一维修正弹多发同时弹着的可行性

舰炮发射一维修正弹对目标射击，虽然不能通过改变装药改变初速，但是可以通过增加不同的射程扩展量确定不同的射角，发射后通过控制阻力环不同的张开时刻实现多条弹道打击同一目标，这些弹道所用时间不同，飞行时间长的先发射，飞行时间短的后发射，使相邻弹道飞行时间差等于相应弹丸发射间隔实现多发同时弹着。

某型弹射角50°、55°、60°，阻力环不同时刻张开对应的射程如图1所示，飞行时间如图2所示，火炮最大射速为12发/min，从图1、图2 容易看出，对射距39km的目标可以实现3发弹同时弹着，θ01=60°、θ02=55°、θ03=50°。

1.3 舰炮发射一维修正弹多发同时弹着模型

舰炮发射一维修正弹多发同时弹着的数学模型为:

式中:n为同时弹着的发数;i为先后发射弹丸的序号;Xi为第i发弹的射程;θ0i为第i发弹的射角;Tki为第i发弹的开环时刻;tfi为第i发弹的飞行时间;ΔT为相邻弹发射间隔;f(θ0i，Tki=0)为射角θ0i时阻力环不打开的射程;ΔXi表示按参考文献[5]计算的射程扩展量。

2 舰炮发射一维修正弹多发同时弹着火控算法

2.1 弹道模型

文中建立一维修正弹质点弹道模型[6]为:

式中:弹道系数C在阻力环开环前后取不同的值[4]，为阻力环张开后弹道系数增大的倍数;空气密度函数表示虚温;y表示弹道高;气压函数表示纵风;V为弹丸在弹道切线方向上的速度，Vx和Vy为V在水平和垂直方向上的速度分量。

2.2 火控算法

[7]确定同时弹着方案是对某一射程求出所有可能的弹道，然后从中筛选出满足同时弹着的弹道。这种方法不适合一维修正弹，因为一维修正弹对某些射程的目标射击，可以有无穷多个射角(若相邻射角之差极小)供选择，只要通过控制阻力环不同张开时刻即可修正到同一射程上。舰炮发射一维修正弹多发同时弹着火控算法为:

1)利用龙格－库塔法解弹道方程，计算满足式(3)的弹道中弹丸飞行时间最大值tf，max作为首发弹飞行时间tfi(i=1)，初始射角越大，阻力环开环时间越早，弹丸飞行时间越长;

2)改变射角和阻力环开环时间，计算满足式(3)和tfi－ tf(i+1)≥ ΔT(i=1，2，…，n －1)弹道的飞行时间作为后续弹飞行时间;

3)按照射角由大到小的顺序重复步骤2)，当f(θ0，Tk=0)＜X+ΔX时结束，获得同时弹着的发数。按照相邻弹道飞行时间差控制火炮发射间隔即可实现同时弹着。

舰炮发射一维修正弹多发同时弹着火控算法流程如图3所示。

图3 舰炮发射一维修正弹多发同时弹着火控算法流程

3 仿真算例

应用文中单炮多发同时弹着模型和算法，在标准气象条件下，某型一维修正弹对射距35km、40km岸上固定目标多发同时弹着射击的射角、开环时刻和弹丸飞行时间如表1所示。

表1 不同距离上同时弹着方案

4 结论

文中论证了舰炮一维修正弹利用阻力环对射程的修正能力，通过增加不同的扩展量确定不同射角与控制阻力环不同张开时间相配合，实现单炮多发同时弹着，克服了舰炮由于固定装药只能通过曲射弹道和低伸弹道实施两发同时弹着的局限。文中建立的舰炮一维修正弹多发同时弹着模型和算法为进一步研究相关问题提供参考。

参考文献:

[1]郭锡福.远程火炮武器系统射击精度分析[M].北京:国防工业出版社，2004.

[2]Kogler T M.Single gun multiple round time-on-target capability for advanced towed cannon artillery[R].U.S.Army Research Laboratory Weapons Technology Directorate，Aberdeen Proving Ground，ARL－MR －225，1999:MD 21010－5066.

[3]汪德虎，黄义.舰炮对岸信息化制导弹药及作战运用[J].飞航导弹，2011(2):37－40.

[4]陶陶，王海川.一维弹道修正弹阻力环修正控制算法研究[J].指挥控制与仿真，2009，31(3):88－90.

[5]黄义，汪德虎，由大德.一维弹道修正弹对海上目标射击误差及射程扩展量研究[J].弹箭与制导学报，2012，32(1):149－150.

[6]王中原，史金光，李铁鹏.弹道修正中的控制算法[J].弹道学报，2011，23(2):19 －21.

[7]谢黎焱，廖瑞，王雪琴.信息化条件下单炮多发同时弹着研究[J].指挥控制与仿真，2009，31(4):30－32.