炮口振动对转管武器射弹散布的影响分析

朱延飞， 王 君

（中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南 郑州 450015）

引言

转管武器系统具有反应时间短、瞄准速度快、射速和初速高、命中精度高、火力密度大、火力灵活、转移迅速等特点，因此，在近程反导作战中具有不可替代的地位和作用，而射弹散布作为转管武器中有效毁伤的重要指标之一，对射弹散布进行研究，可对现有高射速武器系统性能进行评估，并为设计更有效高射速武器系统提供理论依据。

转管武器在不同结构、不同射速下，对射击激励响应也不同，且射速对武器振动的固有频率影响较大［1］。但对于特定武器而言，固定转速下武器振动固有频率是一定的，对激励的响应也是相同的。本文以某转管武器为例，在试验测得数据基础上，对炮口振动对射击散布的影响进行分析。

1 射弹散布结果统计方式

通过对不同初始条件下弹道的计算，可以得到弹着点散布坐标，即射击准确度与射击密集度。射击准确度用射弹的平均弹着点相对瞄准点或目标的偏差来表征，是由武器系统本身的特性（如射角、射向、瞄准精度等）决定的，这一偏差可以通过多次射击来获得并可以进行修正。射击密集度是武器弹落点对平均落点的密集程度，通常用中间误差来表示［2］。所以落点统计特征量主要包括平均落点和射击密集度，在考虑了各种随机因素弹丸落点和密集度的影响后，可得各发弹的纵向和横向落点坐标分别为（X1，X2，…，Xn）和 （Y1，Y2，…，Yn），其中n为射击发数。分别记弹丸的纵向和横向平均落点为和，射击密集度为EX和EZ。则得到弹丸的平均落点和射击密集度［3］。

2 炮口振动位移对散布的影响

转管武器身管组结构、支架刚性等均会对转管武器的振动特性产生影响［4］，根据测试数据，得出无弹丸发射，身管1 000转／min旋转时转管武器的炮口位移，如下页图1、图2所示。

可以看出，无弹丸1 000转／min情况下，转管武器炮口垂直、水平振动范围为2.5mm左右，振动平稳。

假设发射过程中弹丸出炮口时，炮口位置在此曲线上均匀分布，通过对炮口位置点的随机模拟可以得到炮口振动位移对弹着点散布的影响。

图1 炮口垂直位移

图2 炮口水平位移

以身管1 000转／min进行100连发射击为例，通过计算可得到炮口垂直、水平位移在1km立靶对弹着点散布的影响，如图3、图4所示。

图3 炮口垂直位移对射弹散布的影响

图4 炮口水平位移对射弹散布的影响

结果显示，炮口垂直振动位移对垂直和水平方向的偏移量均值没有影响，而引起的垂直和水平方向散布密集度分别为0.342 93×10－2rad和0.608 84×10－4rad。炮口水平振动位移引起的水平偏移量均值为2.011m，散布密集度为0.27×10－5rad，而对垂直方向散布几乎无影响。

3 炮口振动速度对散布的影响

由于测量噪声及拟合误差的影响，测量得到的炮口垂直振动位移存在误差，则利用此数据得到的速度值误差大、图形不规则且幅值范围较大。由位移数据直接拟合得到的炮口水平振动速度曲线如图5所示。假设弹丸出炮口瞬间炮口振动速度绝对值服从正态分布，分析不同期望和方差下炮口振动速度对转管武器散布的影响。

图5 炮口水平振动速度拟合曲线

3.1 炮口垂直振动速度对散布的影响

当炮口垂直振动速度分别服从 N（15，32），N（5，22）时，散布密集度分别为0.230 76×10－2rad，0.148 66×10－2rad，如下页图6、图7所示，对水平散布几乎没有影响。

3.2 炮口水平振动速度对散布的影响

当炮口水平振动速度分别服从 N（15，32），N（5，22）时，散布密集度分别为0.227 956×10－2rad，0.136 65×10－2rad，如下页图8、图9所示，对垂直散布几乎没有影响。

可以看出当其他条件一定时，无论垂直或水平方向，振动速度波动对散布影响均较大。

图6 垂直振动速度服从N（15，32）的散布

图7 垂直振动速度服从N（5，22）的散布

图8 水平振动速度服从N（15，32）的散布

图9 水平振动速度服从N（5，22）的散布

4 结语

本文以某转管武器为例，以武器外弹道理论为基础，通过对转管武器炮口振动位移及速度对射弹散布的影响分析，得出了炮口垂直振动位移对炮口垂直和水平方向的偏移量均值没有影响，炮口水平振动位移对水平偏移量均值有一定影响，而对垂直方向散布、炮口垂直振动速度对水平散布、炮口水平振动速度对垂直散布几乎没有影响。无论垂直或水平方向，振动速度波动对散布影响都较大。

［1］ 唐静静.转管炮振动特性研究［D］.江苏：南京理工大学，2002：1.

［2］ 吴亚森.概率论与数理统计［M］.广州：华南理工大学出版社，1995.

［3］ 复旦大学汇编.概率论基础［M］.第一册.北京：人民教育出版社，1979.

［4］ 李强，薄玉成.转管武器炮口振动位移的测试［J］.测试技术学报，2005，19（4）：408－411.