论高炮制导化需要研究的若干课题

高炮制导化作为一种火炮发展方向已受到人们关注。随着大规模集成电路、MEMS和纳米等技术的发展，小口径与大发射过载已经不再是高炮制导化不可逾越的技术鸿沟。与防空导弹比较，制导化高炮具有成本低廉、维护简单、工作可靠和易规模化生产等优点，大口径制导化高炮还具有突破导弹原理局限、攻击超高空快速目标的能力。高炮弹道误差修正控制系统包括目标跟踪设备、弹道误差测量设备、弹丸基准标定设备、弹道误差修正控制设备、弹载弹道误差修正执行机构和近炸引信等设备。高炮制导化研究涉及探测、误差测量、基准标定、误差修正控制和误差修正执行等15个专业领域的预研课题。     

155mm固定翼双旋弹二维弹道修正引信的翼面转速特性及修正能力研究

二维弹道修正引信实现弹道修正的前提是对头部翼面部分转速进行控制。基于155 mm 固定翼双旋弹二维弹道修正引信平台,分别对双旋环境下弹体和翼面的转速特性进行了分析。建立翼面作用下双旋弹丸运动模型,采用计算流体力学软件对二维弹道修正引信进行数值模拟,计算得到了翼面各项气动力参数;通过对二维弹道修正滚转通道动力学方程展开分析,以弹丸和头部翼面部分转动惯量为基础,综合分析了翼面转动惯量、摩擦力矩、翼面滚转阻尼力矩和翼面导转力矩对全弹道转速、落点、横向偏差、攻角的影响;在转速控制基础上对155 mm 固定翼二维弹道修正引信修正能力进行了评估。研究结果表明：二维弹道修正引信导转翼面角度取5.0°~5.5°、修正翼面角度取8°~9°时可以满足控制所需的平衡转速和修正能力要求;双旋转速仿真结果可以反映弹道修正引信、精确制导组件等双旋弹丸的转速特性,为此类双旋弹丸翼面部分设计提供了理论依据。     

弹道修正引信脉冲修正参数研究

根据提高高射弹丸对机动目标命中率的实际需求,研究了空射型二维弹道修正引信。基于外弹道理论,结合脉冲发动机的工作特点,构建了两种外弹道模型。以高炮弹丸为例,利用六自由度弹道程序进行仿真,分析了修正距离与脉冲发动机的工作级数、修正时刻、修正角度等参数的关系,通过仿真得到了各参数与修正距离关系的拟合模型,该模型为脉冲修正机构的设计提供了理论基础。     

脉冲力作用下弹道修正弹飞行稳定性研究

根据提高高射弹丸对机动目标命中率的实际需求,研究了空射型二维弹道修正弹.文中基于外弹道理论,建立了在脉冲力和脉冲力矩共同作用下的弹道修正弹刚体弹道模型.以某高炮弹丸为例,利用6自由度弹道程序进行仿真,分析了脉冲力、喷管径向位置偏差、轴向位置偏差对弹丸飞行稳定性的影响,通过仿真得到了该弹丸的最大允许作用脉冲力、径向与轴向稳定区域.这对弹道修正方案的设计,具有一定的参考意义.     

旋转稳定弹弹道修正引信减旋装置研究

对旋转稳定弹弹道修正引信的减旋技术进行了探索性研究,提出并建立了七自由度外弹道模型,通过计算和分析表明：采用减旋翼减旋,通过轴承连接引信和弹丸的减旋装置不仅可以使弹道修正引信减旋,而且可以使弹道修正引信在弹道飞行过程中逐步达到较低的平衡转速,为二维弹道修正引信正常工作创造了良好的条件,并且验证了带减旋装置的弹道修正弹满足飞行稳定性要求。     

基于泰勒公式的弹道修正力分段计算方法

由于高速旋转弹弹道方程本身的复杂性,加上修正力的大小、方向和作用点将影响弹丸的旋转运动特性,修正时可能出现弹丸绕质心剧烈运动,使得通过解算弹道确定修正力比较困难.为此提出基于泰勒公式的弹道修正引信实际弹道快速计算模型,输入量未弹载测量系统实时测量弹丸在弹道坐标系中的三个分速度及转速,同时为确保修正力计算的准确性,提出将弹道降弧段分段,分别计算各段所需的修正力.通过分段计算鸭舵机构修正力及其误差分析说明本方法可行,并且计算公式均为解析式,不需迭代计算微分方程,计算速度高.     

高炮对空中虚拟静态目标射击精度试验方法

高炮武器系统毁歼概率的计算需要测试连发射击时各发弹丸射击误差的相关性。为满足毁歼概率试验中对射击误差时间特性的测试需求,针对如何测试速射高炮各发弹丸的射击误差相关性的问题,采用真引信实弹对空中虚拟静态点目标射击,用光电经纬仪交汇测量弹道坐标,计算弹道与空中虚拟靶目标的相交坐标及相交时刻,确定射击误差和相关系数,建立了一种高炮对空中静态点射目标射击精度试验方法。在多型高炮试验中的应用表明,该方法可以满足鉴定试验中对射击误差和误差相关性的测试要求,同时提高了试验安全性,降低了试验实施(协调)难度,加快了试验进度。     

身管炮膛内有线装定引信构想

在分析了高炮弹药引信发展趋势的基础上,提出了身管炮膛内有线装定引信系统的概念。对其关键技术,特别是炸点控制精度方法进行了讨论。电底火及其击发装置在小口径自动炮和坦克炮上应用较广泛。设想在药筒内部设置一个导线连接的电底火与弹丸引信,火控装置通过电击发装置向引信传递能源和信息,用电子学方法区分引信工作信号与底火击发信号。引信体积减小,数据传输可靠性提高。引信上有地磁传感器,引信单片机测量弹丸角速度得到初速,自行修正起爆时间,从而实现弹丸炸点的精确控制。     

非镜面散射条件高度测量研究

以现代信号处理和火箭外弹道理论为基础，综合利用武器系统和引信的先验信息，研究了在弹丸具有任意落速、落角、目标为平坦地面和非镜面散射条件下，引信距离面目标的垂直高度确定问题。从理论上解决了在假设条件下引信炸高测量问题，并给出了高度测量的具体运算方法。     

小口径高炮弹道修正技术与仿真分析

分析了弹道修正弹的修正原理,针对某小口径高炮提出了一种弹道修正方案.结合雷达技术、弹道修正技术以及自动控制理论,运用数值仿真方法,研究了炮弹的弹道修正技术,建立了某小口径高炮的弹道修正弹模型,并进行了仿真.仿真结果表明,弹道修正弹在全弹道中能够保持飞行稳定,并在很大程度上提高了炮弹的命中精度.该项研究时于弹道修正弹有一定的参考价值.