可编程引信装定数据链设计及精度分析

摘要

为实现常规弹药在复杂战场环境下打击不同目标的功能，多功能引信及其装定技术研究已成为常规武器发展的趋势。基于此背景，可编程引信及其装定技术应运而生，可编程引信是实现引信多功能的一种重要途径，而装定数据链的精度是影响定距空炸精度的重要因素。本文旨在通过对装定数据链的分析及研究来提高可编程引信的定距空炸的炸点精度，重点研究了火炮膛线缠角误差、初速解算误差，修正方法误差等对炸点精度的影响，从而通过装定数据链补偿及修正进而提高弹丸的炸点精度。 根据旋转稳定弹丸的飞行理论，建立弹丸的六自由度刚体弹道仿真模型，分析旋转稳定弹丸在低伸平直弹道下的飞行特性。并根据不同海拔的环境特性及气象条件，在该模型的基础上，得到旋转稳定弹丸在海拔5000m环境下的飞行特性，为装定数据链的设计提供理论基础。 基于旋转弹丸的外弹道特性及膛线与转速的关系建立旋转稳定弹丸的测速模型，通过对模型的分析得到了火炮膛线缠角误差对测速精度的影响，并提出了基于装定器的消除该影响的方法。试验结果表明，修正后的弹丸的测速精度明显提高，测速误差可减小至0.2％左右。在旋转稳定弹丸的测速模型下，提出了基于数理统计的反推炮口初速的方法，试验结果表明，该方法可有效提高反推炮口初速的精度。 研究了不同修正方法的修正误差，根据仿真结果表明，一次函数修正法更适用于可编程引信，而且一次函数修正法在高原环境也具有适应性，根据一次函数修正法提出了装定数据链中的装定参数。 分析了气象参数对炸点精度的影响，根据二维射表提出了基于二维插值的装定器参数解算方法，并设计了包括模拟火控系统与发射系统的流程模拟系统。模拟火控系统的仿真结果表明，基于二维插值的模拟火控系统解算精度高，解算速度快，适用于可编程引信的快速装定。 以105mm榴弹炮在1000m处空炸精度为例，对采用装定数据链的可编程引信与普通的电子时间引信的炸点误差进行分析对比，并进行试验验证。试验结果表明，采用装定数据链的可编程引信在1000m处的炸点误差比普通电子时间引信的炸点误差平均减小10.13m。在不改变现有可编程引信的体制下，可通过对可编程引信的装定数据链的优化来提高弹药的炸点精度，而且经济成本低。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1选题背景和意义

1．2可编程引信的国内外发展

1．2．1可编程电子时间引信的特点

1．2．2引信装定技术的国内外发展

1．2．3弹丸测速技术的国内外发展

1．2．4可编程引信炸点控制技术的国内外发展

1．3本文的主要内容

2旋转稳定弹丸的弹道仿真

2．1引言

2．2旋转稳定弹丸的仿真模型

2．2．1质心动力模块

2．2．2质心运动模块

2．2．3绕质心动力模块

2．2．4绕质心运动模块

2．2．5联系方程

2．2．6仿真模型

2．3仿真结果

2．4不同海拔旋转稳定弹丸的弹道仿真

2．4．1我国地势简介

2．4．2不同海拔地区的气象条件

2．4．3不同海拔下的仿真系数

2．4．4海拔5000m的弹道仿真

2．5小结

3可编程引信计转数自测初速精度研究

3．1引言

3．2计转数白测初速数学模型

3．3火炮膛线缠度误差对测速精度的影响

3．3．1火炮膛线缠角(缠度)误差对测速精度的影响

3．3．2火炮膛线缠角误差对炸点精度的影响

3．3．3火炮膛线缠角误差补偿方案

3．3．4火炮膛线缠角补偿表

3．3．5试验验证

3．4基于数理统计的炮口反推初速方法

3．4．1炮口初速的定义及解算方法

3．4．2基于数理统计的反推炮口初速法

3．4．3数理统计反推炮口初速试验验证

3．5小结

4可编程引信的定距炸点控制修正方法

4．1引言

4．2修正方法介绍

4．2．1反比例修正法

4．2．2平均速度修正法

4．2．3一次函数修正法

4．2．4二次函数修正法

4．3．1基础射表

4．3．2未使用测速修正的炸点信差

4．3．3修正方式定距误差与初速跳动量的关系

4．3．4修正方法定距误差与射程的关系

4．4一次函数修正法在高原的适用性

4．5一次函数修正法在可编程引信中的应用

4．6小结

5装定数据链及流程模拟系统设计

5．1引言

5．2影响可编程引信炸点精度的气象因素

5．2．1温度变化产生的炸点偏差

5．2．2气压变化产生的炸点偏差

5．2．3横风产生的炸点偏差

5．2．4纵风产生的炸点偏差

5．2．5气象改变造成的炸点偏差

5．3．1装定数据链分析

5．3．2数据链中射表的应用

5．4二维插值算法

5．4．1分片线性插值

5．4．2双线性插值

5．5双线性插值的弹道参数解算方法

5．6流程模拟系统的设计

5．6．1模拟火控软件设计

5．6．2模拟发射系统设计

5．7试验验证

5．8小结

6可编程引信炸点精度分析及空炸精度试验

6．1引言

6．2可编程引信的炸点精度分析

6．2．2炮口初速反推法的影响

6．2．3火控系统弹道解算的影响

6．2．4未补偿误差的综合影响

6．3．1试验流程

6．3．2试验结果分析

6．4小结

7总结与展望

7．1本文的总结

7．2本文的创新点及展望

7．2．1本文的创新点

7．2．2论文工作展望

致谢

参考文献

附录