末制导炮弹辅助诸元对激光制导的影响分析＊

王代智 戴 俊

（1.陆军军官学院指挥二系 合肥 230031）（2.陆军军官学院研究生管理大队 合肥 230031）

1 引言

为了使激光末制导炮弹精确进入惯性制导段并适时接收激光目标指示器照射目标后的反射激光信号，除了要精确决定目标射击开始诸元（表尺、方向），还要决定炮弹的辅助诸元（程装、延时等），使激光末制导炮弹可靠命中目标。本文主要分析末制导炮弹辅助诸元的作用及其对制导的影响。

2 末制导炮弹辅助诸元

为了保证末制导炮弹能够准确命中目标，制导炮弹射击时装定的辅助诸元有：程装、助推发动机密封盖调整、制导系统工作方式、引信、延时等，对制导弹道影响较大主要是程装和延时[2]。

程装是个时钟控制装置，在弹丸飞行过程中，确定弹载电池触发脉冲、惯性陀螺工作、鼻锥部抛撒、方向舵展开等弹上动作的时刻和程序，主要用于控制炮弹开始制导的时间。射表中程装的单位是用“分划”来表征的，是装定在弹上的一项重要诸元。末制导炮弹对应射程较近和较远时，制导系统有“近区域”和“远区域”两种工作方式，此时，程装的数值也有很大差异。另一个重要的辅助诸元是激光指示器上装定的“延迟时间”。该项诸元用于控制激光指示器照射的时机，以确保在制导炮弹抛开鼻锥部并打开光瞳后能可靠接收反射激光，使炮弹能准确命中目标。

3 程装与延迟时间对弹道的影响

3.1 程装分析

图1 其它诸元相同程装越小射距离越大

分析末制导炮弹弹道和高低云层射表数据可知，程装分划数值的大小与射距离有密切关系，根据射表数值给出末制导炮弹装定同一诸元和不同程装分划情况下射距离的变化情况（图1）。弹道1和弹道2分别是同一诸元，但装定不同数值程装时的两条弹道，A点是弹道1的程装工作开始点，B是弹道2程装工作开始点。前已述及，程装是控制末制导炮弹自动驾驶仪中惯性陀螺工作的，当到达待发程序装置装定的“启动”时刻，惯性陀螺的转子解脱并高速转动，并保持与此时刻弹丸的弹轴方向一致，同时弹丸开始由最高点开始下降，并不断改变弹丸纵轴的方向，当惯性陀螺转子轴与弹丸纵轴夹角达到α的瞬间，弹丸纵轴不再改变方向，使弹丸沿一确定角度飞行，此时惯性制导段开始。在图3中，A1是弹道1程装启动时间点A的切线，也是惯性陀螺转子轴的方向（在此忽略从程装开始工作到惯性陀螺正常工作的微小时间差），A2是弹丸纵轴与惯性陀螺转子轴夹角达到α瞬间点的切线，B1是弹道2程装启动时间点B的切线，B2是弹丸纵轴与惯性陀螺转子轴夹角达到α瞬间点的切线，由于弹道1的程装工作点比弹道2早，即弹道1程装分划比弹道2程装分划小，导致惯性制导阶段弹道1的速度方向的弹轴倾角（弹轴与水平面夹角）比弹道2小，从而使弹道1的射距离增大。

我们得到一个重要结论：在其他诸元相同条件下，改变程装分划可以得到不同的弹道。程装越小射距离越大，这样，可以通过调节程装来控制末制导炮弹的弹道和射距离。

3.2 延迟时间分析

3.2.1 对延迟时间的说明

延迟时间用于确定激光指示器的接通时间。通常在末制导炮弹飞至目标约剩余t时，激光指示器开机并指示目标，直至射弹命中目标，延迟时间等于飞行时间减照射时间。激光指示器可持续照射tz即一个照射周期为tz。实际上确定延迟时间，尽量减小激光指示器照射时间，否则会造成因为照射时间长而暴露照射手位置和攻击企图；也不可提前结束照射，否则会使炮弹过早结束制导而未能精确导向目标，造成无法精确命中目标的情况。

3.2.2 表定延迟时间的求取

末制导炮弹在进入惯性制导，抛撒鼻锥的时刻，就可以接收激光信号。只要有激光反射信号，同时在末制导炮弹导引头作用范围内，导引头就能接收到激光信号进入制导段飞行。因此，延迟时间的求取，关键是要确定惯性制导段的开始点时刻的时间。

根据末制导炮弹飞行原理，惯性制导段的开始时刻与程装密切相关，因此，利用程装可以确定惯性制导段开始时刻时间。前文已对程装的确定作了详尽的分析，当程序装置开始工作时，惯性陀螺启动，当惯性陀螺转子轴与不断改变飞行姿态的弹丸弹轴夹角达到α时，弹丸不再改变运动方向，同时方向舵打开，进入惯性制导段。而惯性陀螺转子轴与弹轴夹角达到α这一点的时刻，便是要求取的惯性制导段开始点的时刻。

这里存在两种情况，1）当惯性制导段飞行时间大于或者等于tz时，照射时间为tz；2）当惯性制导段飞行时间小于tz时，照射时间即为这惯性制导段的飞行时间。

当飞行时间与惯性制导段开始时刻的时间之差小于tz时，惯性制导段开始时刻的时间作为延迟时间，见图2，图中惯性制导段开始点时间to1为延迟时间；当飞行时间与惯性制导段开始时刻的时间之差大于等于tz时，延迟时间为飞行时间减去tz，图3中延迟时间为T－tz。据此，计算延迟tY时间的计算公式：

图2 T－to1≤tz时，to1为延迟时间

图3 T－to1＞tz时，T－tz为延迟时间

4 程装与延迟时间的使用

4.1 高低云层时程装的应用

4.1.1 云层下限高度

在激光末制导炮弹射表使用中，必须根据云层高度确定使用高云层射表还是低云层射表。发射激光末制导炮弹时，由于激光制导信号受云层遮隔而影响末制导炮弹接收制导信号，因此，末制导炮弹射击时规定云层高度低于某个下限值时，便不宜进行射击。解决的办法是云层高度大于表中数值时，则选用高云层射表，否则选用低云层射表。

4.1.2 云层高度对制导精度的影响

图4是末制导炮弹弹道示意图，图中A点是末制导炮弹抛撒鼻锥部后，打开方向舵的时刻，此时，A点的高度为h1。在高云层或是无云的条件下，当激光指示器开始照射，末制导炮弹便可以接收来自目标M的反射激光信号。当有云层阻隔时，末制导炮弹接收不到激光制导信号，在惯性力和重力作用下，便继续沿某一恒定角θ（弹轴倾角）飞行，直至飞到A′点，才能接收到激光制导信号。此时，末制导炮弹的高度为h2。然后射弹在制导信号的作用下攻击目标。h2即为云层下限高度。

图4 末制导炮弹弹道示意图

目前，解决低云层的办法是通过减小表尺，降低弹道，同时减小程装，使射弹提前进入惯性制导段，延长制导时间。

4.2 延迟时间修正原则

延迟时间，其中标定延迟时间要根据开始距离在射表中“延迟时间”一栏中查取。当由于气象弹道条件不标准引起的延迟时间修正量和因为修正炮目高低引起的延迟时间修正量，都须在射表中查取。

由延迟时间计算方法不难看出，延迟时间是由多个不同修正量综合而成，在计算过程中必然会有小数部分。由延迟时间分析可知：延迟时间需要保证照射时既要炮弹在制导段飞行，又要保证炮弹命中时有激光照射。即，既不要做无用的照射，以免暴露我方照射站位置和减少照射器使用时间和寿命；也不要提前结束照射，以免炮弹尚未精确导向目标就失去导引而错过目标，尤其在对运动目标射击时这点尤为重要。所以在处理延迟时间的小数部分时，不采用简单的四舍五入，而是根据具体情况决定取适当的延迟时间值。

当T－to1≤tz时，可以确保照射周期不会提前结束，如果在不影响隐蔽的前提下舍去延迟尾数，可以获得较好是制导精度；当决定诸元精度较高且打击不动目标时，可以舍去尾数取整延迟时间以减少照射时间，获得更好的隐蔽性。

当T－to1＞tz，此时需要保证照射不会提前结束，所以建议采用包尾数取延迟时间，以获得较好的制导精度。

5 结语

对程装的原理分析，可通过改变程装来获得不同的弹道，以适应不同的环境和作战要求。据此，根据不同作战环境采用更加具有针对性的弹道方案，提高激光末制导炮弹命中精度，发挥其作战效能。对延迟时间确定原理的分析，提出了延迟时间确定的一些原则，利于获得最佳的生存条件和命中精度。为末制导炮弹更好地发挥作战效能提供了有益的借鉴。

[1]王代智，戴俊.霾、雾环境下激光末制导炮弹作战研究[J].四川兵工学报，2012，11（11）：32－34.

[2]王代智.激光末制导炮弹武器系统原理与应用[M].1997.

[3]周永生.“红土地”末制导炮弹弹道模型研究与射击诸元计算[D].合肥：炮兵学院，2004.

[4]刘怡听，钟宜兴.末制导炮弹射击学[M].北京：兵器工业出版社，1996.

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[7]靳树昌，陈春，许梅生，等.现代炮兵射击学[M].北京：军事科学出版社，1999.

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[9]曹化飞，朱博荣，姚菲等.激光制导炸弹的弹道解算与仿真[J].海军航空兵工程学院学报，2004，19（1）：171－174.

[10]刘志国，张金生，王仕成，等.基于SIMULINK的激光制导炸弹弹道仿真实现[J].弹箭与制导学报，2005，25（3）：528－531.