双联装火炮武器系统零位检测和规正方法

杨 广，李 卓，吉亚林

(1.江苏自动化研究所，江苏 连云港 222061;2.91663部队，山东 青岛 266071)

交汇式双联装火炮武器系统主要是指结构形式类似俄罗斯通古斯卡系统(车载)和卡什坦系统［1］(如图1所示)(舰载)的火(舰)炮武器系统。其火炮装置与跟踪指向器共架安装，火炮装置联装两座火炮单元，结构紧凑，节省使用面积，可以消除舰艇甲板变形对系统精度的影响，提高系统性能和作战效能。除此之外，为了提高毁伤概率，左、右炮管之间具有一个固定的夹角——交汇角，能使弹丸有效汇聚［2］，因而在主要拦截区段具有较高的密集度。

火炮武器系统零位的检测和规正(简称“标定”)用来检查跟踪传感器和火炮零位，并进行必要的调整，消除由于安装或基座变形引起的机械安装零位误差。是武器系统试验和使用过程中一项重要的基础性工作，这是火炮武器系统精确探测、跟踪和打击目标的前提和基础。武器系统零位检测的常规方法主要是瞄星法。但是在交汇式双联装火炮武器系统中，炮管指向与火炮中心轴线存在一个固定的夹角，如果采用传统的瞄星法对双联装火炮进行零位检测，在任一炮管上安装瞄镜，也只能获得该炮管瞄准星体时的方位角，而不是火炮的实际方位瞄准角，也就不能使用所测得的偏差值规正火炮零位。因此本文提出一种适用于交汇式双联装火炮武器系统的标定方法。

图1 卡什坦系统作战模块

1 瞄星法的基本原理

瞄星法是指用被选做基准零位的设备和被检设备上的光学设备同时瞄准天上某一星体进行系统标定的方法，如图2所示。

由于星体十分遥远，D1和D2的长度远远大于L，L可以忽略不计，图2中的α角无限接近于0，那么同时瞄准它的两个设备的光轴可认为是完全平行的，无需考虑各设备在系统中的相对位置及其基线修正等因素［3］。这样可以用基准零位设备的测量值作为真值来规正被检测设备的零位偏差［4］。

图2 瞄星示意图

采用瞄星法检测火炮零位需要在炮管上安装瞄镜，并使瞄镜光轴与炮管中心线的方向保持一致。炮管指向反映了火炮的真实架位，瞄星时，炮管指向与真值设备的测量值的偏差就是火炮的零位偏差。

跟踪传感器、单管火炮甚至两炮管平行安装的双联装火炮武器系统均可采用瞄星法进行零位检测。但是对于两炮管指向存在交汇角的双联装火炮，火炮的实际方位瞄准角无法通过直接观测的方式获得，能够直接观测得到的只是安装瞄镜的炮管瞄准星体时的方位角。如图3所示，如果在零位检测时瞄镜安装在左侧炮管上，当操作手已经按照跟踪传感器跟踪角度控制火炮中心轴线也指向该星体时，左侧炮管实际上已向右偏离该星体，此时还得手动向左调转火炮使得左侧炮管瞄准星体。这个调转角度可视作炮管方位角和火炮实际方位瞄准角的差值，即是炮管交汇角在水平面的投影，由空间几何原理可知，该投影角是一个随着火炮高低指向动态变化的变量。要火炮操作手根据这个角度变量手动调转火炮并使得炮管一直瞄准星体几乎是一个不可能完成的任务。所以，必须使用计算机实时计算这个变化的角度量，实时地修正到控制火炮调转的火炮瞄准角中，自动控制炮管瞄准星体。

图3 交汇式双联装火炮方位角误差示意图

本文提出了一种采用零飞方式自动控制火炮炮管瞄准星体的武器系统零位标定方法。

2 本文标定方法思路

零飞检查是一种将射弹飞行时间tf设置为“零”时的系统综合性检查，可检查除提前量解算及外弹道误差影响外的整个系统综合精度，是火炮武器系统在没有目标真值的情况下，进行武器系统精度检查的一种常用试验方法。

在跟踪传感器稳定跟踪目标的前提下，控制火炮指向目标，并在炮管上加装零飞仪，此时目标处于零飞仪光学传感器的视场内，目标偏离零飞仪视场中心的角度差就是武器系统的零飞精度。

在武器系统的跟踪传感器和火炮的水平度满足系统指标要求的前提下，交汇式双联装火炮武器系统可采用零飞方式进行火炮零位标定。该方法选择星体作为跟踪目标进行武器系统零飞检查，火控计算机按照零飞方式实时计算火炮控制诸元，并在诸元数据中加入根据火炮交汇角和俯仰角修正的方位瞄准角误差，使得加装零飞仪的炮管能够对准目标;在零飞仪上读取到火炮瞄准误差作为诸元修正量，控制火炮逐渐准确对准星体，直至零飞仪的火炮瞄准误差满足要求;最后将总的诸元修正量作为火炮零位误差用于零位规正，从而实现快速标定。标定的基本流程见图4。

图4 交汇式双联装火炮武器系统的标定流程图

3 标定实施步骤

某交汇式双联装火炮武器系统主要配置有跟踪传感器(跟踪雷达或光电跟踪仪)、火控设备和双联装火炮等设备。火控设备是武器系统的火力控制中心，负责操控跟踪传感器，接收其跟踪数据，求取目标运动参数，解算射击诸元，控制火炮瞄准射击。该武器系统按照下列步骤实施零位标定。

1)步骤1:测量并调准炮管交汇点

火炮的交汇点距离是按照系统统一要求在工厂设置好的，但在火炮的拆装和运输过程中有可能会改变，其误差将直接影响系统零位一致性的标定，所以这里首先提供一种测量方法，以准确获取火炮的交汇点距离，并调整左右两炮管的交汇角使得两管的交汇角保持一致。具体措施如下:

①瞄靶板测量左右炮管的交汇角

制作靶板，立于火炮前方某一距离，利用火炮两侧旋回架基准瞄准线的平行性，通过C、D两点处的瞄镜在靶板上标记出J、K两点;通过左右炮管的校靶镜，瞄准靶板并标记测量点M和N;通过J、K、M、N之间的距离计算炮管实际交汇点。原理示意如图5。

图5 交汇角测量原理示意图

②调整并验证左右炮管的交汇角

调整左右管炮管交汇角，使得交汇点在预设距离处，并基本保持两炮管的交汇角一致。

2)步骤2:标定跟踪传感器零位

采用常规瞄星法标定跟踪器传感器的零位，使其与经纬仪零位一致，确保跟踪传感器对星体的跟踪精度。

3)步骤3:控制火炮瞄准星体

在选定的炮管上架设零飞仪，装定火炮交汇距离值，设置武器系统进入零飞方式。控制电视跟踪器捕获并跟踪选定的星体，根据跟踪器的目标跟踪数据，武器系统按照零飞方式实时计算火炮控制诸元。此诸元数据中包含了根据火炮的交汇角和火炮俯仰角修正的方位瞄准角，使得控制装有零飞仪的炮管能够瞄准目标。

根据空间几何原理可知(如图6)，火炮高低指向越高，火炮的交汇点距离在水平面的投影越靠近火炮旋回点，这样，炮管的实际方位角与火炮的方位瞄准角的差越大。零位检测和规正过程中就要考虑增加这部分误差的修正。

图6 左右交汇炮管的空间关系图

4)步骤4:诸元修正，控制火炮精确对准目标

在零飞仪显示器上读取火炮瞄准误差数据，并在火控设备按照火炮瞄准误差数据实时修正诸元参数，直到零飞仪上读取的火炮瞄准误差数据满足要求为止。

火控设备将总的诸元修正量作为火炮的零位偏差发送给火炮，实施火炮零位规正，完成武器系统标定。

4 结束语

本文提出了一种新的标定方法，实现了交汇式双联装火炮进行武器系统零位检测和规正，跟踪器和火炮的瞄星过程只需在火控设备上操控完成，与常规瞄星法相比，标定效率高，可显著加快标定进度，节约人力，适用于舰载、车载交汇式双联装火炮武器系统。

［1］介龙涛.国外舰炮系统发展综述［J］.国防技术基础，2002.

［2］孙世岩，邱志明.双联装舰炮自动机轴线夹角设计与火控修正［J］.弹道学报，2010，22(2):86-89.

［3］顾颖闽，郑剑波，王嘉苏.互瞄法在舰载武器系统电气零位标定中的应用［J］.指挥控制与仿真，2010，32(3):104-107.

［4］胡志强，许秉信.舰炮武器系统零位检测与规正方法［J］.火力与指挥控制，2007，32(4):81-84.