基于固定目標(biāo)式檢測火箭炮方向調(diào)炮精度研究

何一陸,朱志敏，范 繼

(1.湖北江山重工有限責(zé)任公司，湖北 襄陽 441057；2.西北機(jī)電工程研究所，陜西 咸陽 712099)

目前利用數(shù)字經(jīng)緯儀對火箭炮的調(diào)炮精度進(jìn)行檢測已成為成熟技術(shù)，但是，當(dāng)檢測現(xiàn)場無數(shù)字經(jīng)緯儀或不具備使用數(shù)字經(jīng)緯儀的條件時，可利用象限儀檢測火箭炮的高低調(diào)炮精度；利用固定目標(biāo)方式檢測火箭炮的方向調(diào)炮精度。用象限儀檢測高低調(diào)炮精度時可直接讀取象限儀的測量數(shù)值，方法比較簡單，其檢測精度取決于象限儀的精度和讀取誤差；用固定目標(biāo)式檢測火箭炮的方向調(diào)炮精度時，固定目標(biāo)與火箭炮的距離、火箭炮相對固定目標(biāo)的方位等因素，對檢測精度都有影響。以下主要討論用固定目標(biāo)式檢測火箭炮方向調(diào)炮精度時的方法和注意事項(xiàng)及影響檢測精度的因素。

1 檢測場地和火箭炮停放要求

利用瞄準(zhǔn)鏡和野外的一個可觀測目標(biāo)進(jìn)行火箭炮方向調(diào)炮精度檢查時，要求地面堅(jiān)實(shí)、地面坡度小于火箭炮使用環(huán)境對地面坡度的要求；場地面積要求火箭炮能自由的駛?cè)搿Ⅰ偝?，并可在場地上對火箭炮進(jìn)行調(diào)頭等操作；場地至少有一面視野開闊，且在大于2～3 km處有1個可見的固定觀測目標(biāo)。

火箭炮停放在場地的一端，炮尾大致朝向有固定觀測目標(biāo)的方向；調(diào)炮前按操作規(guī)程的要求對火箭炮進(jìn)行支撐和固定。

2 調(diào)炮誤差檢測操作

將經(jīng)過瞄校的瞄準(zhǔn)鏡正確地安裝在瞄準(zhǔn)具上，操作人員在操瞄踏板上站穩(wěn)并用手扶住可靠的物體，確保在調(diào)炮過程中的安全，在調(diào)炮和檢測過程中操作人員不能離開操瞄踏板，以防人員走動對調(diào)炮誤差的影響。

火箭炮按操作規(guī)程進(jìn)行調(diào)炮前的準(zhǔn)備后，首先進(jìn)行一次收炮操作，收炮操作完成后，操作人員將瞄準(zhǔn)鏡的縱向、橫向調(diào)平，并將瞄準(zhǔn)鏡的目鏡對準(zhǔn)固定觀測目標(biāo)上的一個特殊點(diǎn)，此時讀取瞄準(zhǔn)鏡的方向分劃值并記為M0，然后，火箭炮調(diào)炮到一個射擊諸元(高低角N01、方向角M01)，重新將瞄準(zhǔn)鏡的縱向、橫向調(diào)平，并重新將瞄準(zhǔn)鏡對準(zhǔn)視野開闊處的固定觀測目標(biāo)上的同一特殊點(diǎn)，讀取瞄準(zhǔn)具的高低分劃值并記為N11，讀取瞄準(zhǔn)鏡的方向分劃值并記為M11，此時的調(diào)炮誤差分別為：

高低誤差：

N1=N11-N01

(1)

方向誤差：

M1=(M11-M0)-M01

(2)

當(dāng)這個射擊諸元調(diào)炮到第n次，并重復(fù)以上操作和記錄時有以下關(guān)系式：

高低誤差：

Nn=Mn1-N01

(3)

方向誤差：

Mn=(Mn1-M0)-M01

(4)

高低誤差平均值：

(5)

方向誤差平均值：

(6)

均方差表達(dá)的高低角、方向角調(diào)炮誤差為：

高低調(diào)炮誤差：

σ1δN=

(7)

方向調(diào)炮誤差：

σ1δM=

(8)

3 相對位置不同對檢測精度的影響

在檢測火箭炮調(diào)炮精度時，實(shí)際需要檢測的是基準(zhǔn)管的運(yùn)動精度，由于在基準(zhǔn)管上不方便觀察和記錄，所以，利用經(jīng)過瞄校后的瞄準(zhǔn)鏡光軸線與基準(zhǔn)管光軸線在垂直面內(nèi)、水平面內(nèi)平行的原理，當(dāng)被瞄物的固定目標(biāo)點(diǎn)與火箭炮的距離相對于瞄準(zhǔn)鏡與基準(zhǔn)管的距離較遠(yuǎn)時，用瞄準(zhǔn)鏡來觀測固定目標(biāo)以替代基準(zhǔn)管觀測目標(biāo)。然而，當(dāng)火箭炮相對固定目標(biāo)的位置不同時，其瞄準(zhǔn)鏡在運(yùn)動軌跡上的各個點(diǎn)對固定觀測目標(biāo)點(diǎn)的幾何關(guān)系也不同，所以在各個點(diǎn)的檢測誤差也有相應(yīng)的差異。以下對火箭炮相對固定目標(biāo)的位置不同時，在調(diào)炮過程中瞄準(zhǔn)鏡運(yùn)動軌跡上的各個點(diǎn)的檢測誤差進(jìn)行分析。

如圖1所示，A點(diǎn)是檢測調(diào)炮精度時用于被觀測的固定目標(biāo)點(diǎn)，B點(diǎn)為火箭炮方向調(diào)炮到某一點(diǎn)時瞄準(zhǔn)鏡的位置，C點(diǎn)為火箭炮初始時瞄準(zhǔn)鏡位置，D點(diǎn)為火箭炮定向器或瞄準(zhǔn)鏡在調(diào)炮運(yùn)動時的回轉(zhuǎn)中心。角度α為火箭炮方向角從初始位置C運(yùn)動到某一點(diǎn)B時瞄準(zhǔn)鏡重瞄固定點(diǎn)A時的瞄準(zhǔn)誤差。

3.1 檢測誤差最大時固定觀測目標(biāo)與火箭炮的相對位置

如圖1所示，角α為檢測誤差，根據(jù)正弦定律有：

(9)

整理得：

(10)

在式(10)中，當(dāng)火箭炮與固定目標(biāo)的位置確定后,a、b為定值，所以當(dāng)sinβ最大時sinα的值最大。

β的取值范圍為0°～180°，由正弦函數(shù)得，只有當(dāng)β=90°時,sinα最大，即測量誤差值α最大。

同理，也只有當(dāng)γ=90°時sinα為最大，即測量誤差值α最大。

因此，為了減少瞄準(zhǔn)鏡的瞄準(zhǔn)誤差，在選擇固定觀測目標(biāo)與火箭炮的相對位置時盡可能使β≠90°或γ≠90°。即∠ABC≠90°或∠BCA≠90°。

3.2 檢測誤差最小時固定觀測目標(biāo)與火箭炮的相對位置

根據(jù)式(10)，當(dāng)β=0°時sinα最小，即測量誤差值α=0。

圖2是當(dāng)β=0°或γ≠0°時的幾何圖形，從圖中可以看出當(dāng)被觀測固定目標(biāo)A在B、C的延長線上時β=0°，此時的檢測誤差值α=0。

根據(jù)以上分析，得出以下結(jié)論：

1) 當(dāng)A、B、C三點(diǎn)的連線為一條直線時，B點(diǎn)的測量誤差為零。

2)測量誤差α與角度β或角度γ的關(guān)系符合正弦函數(shù)分布，根據(jù)圖3所示得如下關(guān)系式：

當(dāng)0°≤β≤180°時，函數(shù)曲線如圖3 所示，從圖中可以看出，在0°～180°范圍內(nèi)，當(dāng)β的值越遠(yuǎn)離，測量誤差α越小。

3)只有當(dāng)β或γ等于90°時，B與C兩點(diǎn)的測量誤差α最大。

4 檢測誤差估算

經(jīng)過以上分析，得到了產(chǎn)生最大檢測誤差時的條件。如果知道了固定目標(biāo)距火箭炮、瞄準(zhǔn)鏡距火箭炮回轉(zhuǎn)中心在不同距離條件下的最大檢測誤差的估算值，在作調(diào)炮精度檢測工作時就可以避免最大誤差，或者排除最大誤差，或者對檢測的調(diào)炮誤差進(jìn)行修正，從而獲得更準(zhǔn)確的調(diào)炮精度檢測值。

下面以圖2為例，對幾種條件下的最大方向調(diào)炮精度檢測誤差進(jìn)行計算。

如圖2所示，ΔABC中，在當(dāng)∠ABC=90°，測量誤差最大，α與邊a和邊b有如下關(guān)系：

(11)

整理后得：

(12)

分別取a=300 mm、a=800 mm、a=1 000 mm、a=1 300 mm、a=1 500 mm，b=1 km、b=2 km、b=2.5 km、b=3 km、b=3.5 km、b=4 km、b=5 km、b=6 km，根據(jù)式(12)計算得到表1。

表1 在最大檢測誤差條件下相關(guān)尺寸時的檢測誤差

5 結(jié)束語

本文是在工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了用固定目標(biāo)方式檢測火箭炮方向調(diào)炮精度的方法及采用這種檢測方法時可能產(chǎn)生最大檢測誤差和最小檢測誤差時火箭炮與固定目標(biāo)的相對位置。希望對各位讀者在今后的工作中有所幫助，并希望與各位讀者對此類問題進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

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