中大口徑火炮射擊密集度研究綜述

王寶元

（西北機(jī)電工程研究所，陜西 咸陽(yáng) 712099）

火炮射擊密集度是指在相同射擊條件下，彈丸的彈著點(diǎn)相對(duì)于平均彈著點(diǎn)的密集程度。射擊密集度和射擊準(zhǔn)確度共同構(gòu)成了射擊精度。射擊密集度是隨機(jī)誤差，是多種參數(shù)微小變化引起的預(yù)先無(wú)法確定的誤差，而射擊準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差，可以修正。如果射擊密集度水平高或射彈散布小，則解決射擊準(zhǔn)確度就容易，產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差也容易修正。如果射擊密集度水平很低，就不容易判斷平均彈著點(diǎn)位置，不容易修正系統(tǒng)誤差。因此，射擊密集度是射擊準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)。

火炮射擊中，當(dāng)各種射擊條件都相同時(shí)，例如，采用同一門(mén)炮、同一批彈藥、在同樣氣象條件下，用同一射擊諸元由同一射手對(duì)同一目標(biāo)發(fā)射一批彈丸，其彈著點(diǎn)并不重合在一起，而是散落在一定范圍內(nèi)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“射彈散布”。散布現(xiàn)象是客觀存在的，它具有一定的規(guī)律性?；鹋诓煌?，散布規(guī)律也不同。由外彈道學(xué)可知，一條空氣彈道由初速v0、射角θ0及彈道系數(shù)c這3 個(gè)參量確定。然而，由于存在各種隨機(jī)因素使各發(fā)彈之間的v0、θ0及c的確切值存在著微小的隨機(jī)差異，這就是形成射彈散布的根本原因。例如，彈丸制造中其外形、質(zhì)量分布及表面光潔度的差異，裝填情況的不一致，發(fā)射藥性能、藥溫的差異，火炮瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的空回，射手瞄準(zhǔn)的主觀誤差，發(fā)射時(shí)身管的振動(dòng)、彈丸的起始擾動(dòng)不同，以及氣象條件的變化等因素都是不可避免的和隨機(jī)的。這些微小隨機(jī)變化的參數(shù)，可以綜合反映在火炮系統(tǒng)的某一性能參數(shù)上，具體如，火藥性能、裝藥結(jié)構(gòu)、點(diǎn)火傳火、藥室、身管、彈重、彈炮摩擦、膛壓等的差異可綜合反映在初速上；其他一些微小隨機(jī)變化，可反映在射角、阻力系數(shù)和彈丸起始擾動(dòng)上。因此，也可用幾個(gè)綜合參數(shù)的微小變化（如初速、射角、阻力系數(shù)等散布）分析和計(jì)算射擊密集度。

本文出現(xiàn)的火炮射擊精度主要指射擊密集度問(wèn)題，射擊密集度也僅限無(wú)控彈藥范圍。

火炮射擊密集度一直是火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，每年都有大量相關(guān)科技文獻(xiàn)發(fā)表?；鹋谏鋼裘芗妊芯糠椒ㄖ饕ɡ碚摲治龊驮囼?yàn)研究。

1 理論分析

火炮射擊密集度是火炮發(fā)射過(guò)程中，由內(nèi)彈道、火炮振動(dòng)和外彈道等因素綜合影響的結(jié)果。

1.1 內(nèi)彈道因素

彈丸初速是表征火炮內(nèi)彈道特性的重要參數(shù)，是確定彈道的三大重要因素之一。一門(mén)火炮射擊密集度指標(biāo)要滿(mǎn)足要求，首先彈丸初速必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。彈丸和火藥的質(zhì)量都是在一定公差范圍內(nèi)變化的，都會(huì)產(chǎn)生初速誤差。彈丸質(zhì)量變化不僅影響彈道系數(shù)，而且影響初速［1］。研究結(jié)果表明［2］，初速或然誤差對(duì)縱向密集度影響較大，當(dāng)初速或然誤差大于1.6m／s時(shí)，初速因素影響的遠(yuǎn)程縱向密集度將大于1／300，無(wú)法判定火炮發(fā)射平臺(tái)性能對(duì)射擊密集度的影響程度；在1.3m／s左右則是臨界狀態(tài)；當(dāng)初速或然誤差控制在1.0m／s以下時(shí)，火炮發(fā)射平臺(tái)性能對(duì)縱向密集度的影響將占主導(dǎo)因素。文獻(xiàn)［3］對(duì)某車(chē)載榴彈炮射擊密集度超差因素分析后認(rèn)為，初速或然誤差大于1.6 m／s時(shí)，火炮的縱向射擊密集度將很差。

1.2 火炮振動(dòng)因素

在采用制式彈藥條件下，火炮振動(dòng)就成為影響射擊密集度的關(guān)鍵因素之一。因此，采用火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)研究方法，以提高射擊密集度性能就成為研究重點(diǎn)。就火炮振動(dòng)而言，減小炮口振動(dòng)，能減小彈丸起始擾動(dòng)，最終可提高射擊密集度性能。

在火炮方案設(shè)計(jì)階段和結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，預(yù)測(cè)系統(tǒng)射擊密集度?；鹋趧?dòng)力學(xué)仿真可以包括三部分：一是結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度有限元分析，結(jié)構(gòu)振動(dòng)有限元分析；二是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析；三是發(fā)射過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真。

進(jìn)行有限元分析時(shí)，采用ANSYS等大型通用有限元分析軟件，計(jì)算火炮部件或零件的強(qiáng)度和剛度，計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)、固有頻率和固有振型。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是火炮功能實(shí)現(xiàn)的基本保證，應(yīng)首先進(jìn)行有限元強(qiáng)度校核。大多數(shù)情況下（內(nèi)外彈道性能正常），火炮密集度問(wèn)題就是火炮結(jié)構(gòu)的剛度問(wèn)題，結(jié)構(gòu)剛度大（或結(jié)構(gòu)變形?。?，火炮射擊密集度就好，反之，結(jié)構(gòu)剛度?。ɑ蚪Y(jié)構(gòu)變形大），火炮射擊密集度就差。為了滿(mǎn)足火炮射擊密集度性能要求，火炮關(guān)鍵部件的剛度要滿(mǎn)足一定的要求。在火炮型號(hào)研制過(guò)程中，有時(shí)會(huì)因?qū)αW(xué)計(jì)算分析的重要性認(rèn)識(shí)不足，忽視了剛度分析；或者雖然進(jìn)行了結(jié)構(gòu)剛度有限元計(jì)算，由于沒(méi)有掌握結(jié)構(gòu)剛度與射擊密集度的相關(guān)規(guī)律，不能發(fā)現(xiàn)剛度薄弱部位，使得設(shè)計(jì)缺陷在靶場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)最終暴露出來(lái)。對(duì)于大口徑火炮，其搖架的變形在彈丸出炮口時(shí)刻的數(shù)值盡管遠(yuǎn)小于1mm，這樣量級(jí)的變形如果分散性較大，則會(huì)使得火炮射擊密集度性能不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，火炮結(jié)構(gòu)剛度有限元計(jì)算是保證和提高其射擊密集度的重要技術(shù)措施之一?；鹋诮Y(jié)構(gòu)振動(dòng)有限元計(jì)算，可以給出載荷激勵(lì)下的炮口、搖架和炮架等部位的振動(dòng)響應(yīng)，包括振動(dòng)位移、速度和加速度。通過(guò)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模態(tài)分析，給出結(jié)構(gòu)固有頻率和固有振型，為避免結(jié)構(gòu)共振引起較大振動(dòng)響應(yīng)提供理論依據(jù)，使射擊密集度性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

利用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行火炮射擊密集度仿真研究，以探索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響火炮動(dòng)態(tài)特性的規(guī)律，為提高火炮射擊精度提供支撐。后坐部分質(zhì)量左右偏心、后坐部分質(zhì)量上下偏心、高低機(jī)剛度、大架剛度和高低機(jī)阻尼是影響火炮初始擾動(dòng)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)［4］。減小動(dòng)力偶臂e值是減小炮口擾動(dòng)的重要方法，采用盡量小的導(dǎo)軌間隙能夠減小炮口擾動(dòng)，在考慮總體布置時(shí)，必須保證后坐部分質(zhì)心落在身管前后支撐之間，這樣能使炮口擾動(dòng)較小，有利于提高火炮射擊密集度［5］。

身管內(nèi)膛結(jié)構(gòu)既影響彈丸膛內(nèi)動(dòng)力學(xué)特性，也影響彈丸出炮口姿態(tài)。彈丸出炮口狀態(tài)是彈丸飛行初始條件，影響著射擊精度特性，這些對(duì)于新型火炮和輕型火炮尤為重要。計(jì)算機(jī)模擬是實(shí)際情況的數(shù)學(xué)描述，由靶場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證其模型非常重要。采用有限元方法將火炮身管、彈丸簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧M發(fā)射階段和彈丸離開(kāi)炮口直到外彈道飛行階段。模擬軟件可以預(yù)測(cè)彈丸著靶坐標(biāo)與身管內(nèi)膛形狀之間的確定關(guān)系［6］。

火炮傳統(tǒng)研制方法在于，當(dāng)物理樣機(jī)加工完成后，直接進(jìn)入靶場(chǎng)用射擊方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果。為節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期，文獻(xiàn)［7］研發(fā)了一種中大口徑火炮射擊模擬裝置。該裝置能夠模擬火炮射擊時(shí)的炮膛合力，提供1～10 MN 的沖擊載荷；具有軸向交變載荷加載功能，能夠模擬火炮射擊時(shí)的后坐阻力，其值介于0.1～1 MN 之間，基本覆蓋了中大口徑火炮沖擊載荷和后坐阻力范圍。

1.3 外彈道因素

外彈道學(xué)中，理想彈道是由彈丸初速、彈道系數(shù)和射角確定的。在理想彈道方程組中沒(méi)有考慮的其他因素稱(chēng)為擾動(dòng)因素，這些擾動(dòng)因素使受擾動(dòng)后的實(shí)際彈道諸元與理想彈道諸元之間產(chǎn)生偏差，引起射彈散布［8］。

散布誤差是發(fā)射過(guò)程中火炮狀態(tài)方面、射彈方面、氣象方面等微小差異造成的［9］。提高自行火炮武器系統(tǒng)射擊精度應(yīng)從提高射表精度、氣象條件測(cè)量精度、定位定向精度、初速修正精度及調(diào)炮精度入手［10］。隨著射程的增加，定位定向誤差、目標(biāo)坐標(biāo)誤差和調(diào)炮誤差占開(kāi)始諸元距離和方向誤差比重逐步下降。

氣象探測(cè)時(shí)間與射擊時(shí)間不一致及氣象探測(cè)空間與射擊空間不一致會(huì)引起諸元誤差。文獻(xiàn)［11］認(rèn)為，氣象條件探測(cè)時(shí)間與射擊時(shí)間相隔不應(yīng)超過(guò)2h，探測(cè)空間與射擊空間相隔不應(yīng)超過(guò)40 km。初速散布、射角散布、彈道系數(shù)散布、偏流散布、縱風(fēng)和橫風(fēng)散布因素是影響火炮地面密集度的重要因素。最大射程角時(shí)，影響距離散布主要因素為縱風(fēng)散布和彈道系數(shù)散布［12］。隨著海拔高度的增大，彈丸的陀螺穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性增強(qiáng)，動(dòng)力平衡角和偏流明顯增大，地面密集度有所提高［13］。

火炮射擊密集度是由多種隨機(jī)因素引起的，火炮射擊之前，雖然無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具體彈丸落點(diǎn)坐標(biāo)，但是，在目前技術(shù)條件下，還是可以預(yù)測(cè)給定火炮的射擊密集度水平。采用火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)理論，建立全彈道仿真軟件，進(jìn)行發(fā)射過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真。經(jīng)過(guò)內(nèi)彈道、反后坐裝置、火炮振動(dòng)、起始擾動(dòng)、外彈道仿真及彈丸落點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算等，預(yù)測(cè)火炮射擊密集度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)火炮武器設(shè)計(jì)效果［14］。

2 試驗(yàn)研究

試驗(yàn)研究包括火炮結(jié)構(gòu)物理參數(shù)測(cè)試和靶場(chǎng)射擊時(shí)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)參數(shù)測(cè)試，物理參數(shù)主要指靜態(tài)參數(shù)。

在火炮結(jié)構(gòu)機(jī)械加工完成，火炮系統(tǒng)裝調(diào)過(guò)程中或結(jié)束后，需完成零部件和全系統(tǒng)的質(zhì)量與質(zhì)心測(cè)試、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試、身管內(nèi)膛彎曲度測(cè)試、起落部分、回轉(zhuǎn)部分空回測(cè)試和彈丸參數(shù)測(cè)試等。這些參數(shù)是系統(tǒng)理論分析所需的原始參數(shù)，是確保理論分析結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，是檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果、零部件機(jī)械加工質(zhì)量的不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)，也是密集度分析的試驗(yàn)測(cè)試依據(jù)。在火炮進(jìn)入靶場(chǎng)試驗(yàn)之前，對(duì)全炮結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，用試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)獲取火炮結(jié)構(gòu)固有頻率和固有振型，預(yù)測(cè)火炮靶場(chǎng)射擊時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以便盡早采取解決措施。同時(shí)，試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)也是檢驗(yàn)火炮系統(tǒng)裝調(diào)完成后能否進(jìn)行密集度試驗(yàn)的有效手段。

振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試是火炮靶場(chǎng)射擊試驗(yàn)的不可缺少的環(huán)節(jié)，它是檢驗(yàn)火炮設(shè)計(jì)、加工和裝調(diào)效果的最直接方法，是故障診斷獲取火炮動(dòng)態(tài)特性的最直接方法，更是火炮射擊密集度分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)。與密集度分析有關(guān)的火炮振動(dòng)測(cè)試內(nèi)容包括炮口振動(dòng)位移、速度和加速度測(cè)試，后坐部分后坐位移和速度測(cè)試，起落部分俯仰角位移和角速度測(cè)試，回轉(zhuǎn)部分繞其回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移，自行火炮底盤(pán)或牽引火炮炮架振動(dòng)位移等測(cè)試。

火炮振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試是系統(tǒng)故障再現(xiàn)、原因分析的有力工具?；鹋诎l(fā)射過(guò)程時(shí)間短暫、振動(dòng)沖擊大，但振動(dòng)測(cè)試結(jié)果卻能詳細(xì)地記錄火炮結(jié)構(gòu)細(xì)微的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、包含了火炮振動(dòng)的固有特性?；鹋诠こ虒?shí)踐表明，按照同一套設(shè)計(jì)圖紙加工出的兩門(mén)火炮，常常會(huì)出現(xiàn)其火炮振動(dòng)特性有明顯差異，其射擊密集度性能也有較大差異，試驗(yàn)測(cè)試是解釋其差異的最直接途徑。

目前，炮口振動(dòng)位移測(cè)試傳感器主要有電渦流位移傳感器、CCD 激光位移傳感器、光電位移跟隨器和激光測(cè)振儀等，炮口角位移主要是通過(guò)線位移測(cè)試而間接獲得，炮口振動(dòng)速度測(cè)試可以采用激光測(cè)振儀，它是基于多普勒原理的激光非接觸測(cè)振技術(shù)而研制的，炮口角速度參數(shù)主要采用角速度陀螺傳感器測(cè)試，而壓電型加速度傳感器使用最廣泛［15］。

彈丸飛行章動(dòng)角測(cè)試是研究火炮振動(dòng)、彈丸起始擾動(dòng)影響射擊密集度的常用方法，目前基本都是采用紙靶法，只能進(jìn)行平角射擊。文獻(xiàn)［16］采用2臺(tái)高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，并結(jié)合彈道跟蹤架完成了45°高低射角彈丸飛行初期章動(dòng)角試驗(yàn)測(cè)試。對(duì)于所選擇的155mm 火炮，彈丸章動(dòng)和進(jìn)動(dòng)頻率分別為17.6Hz和4.9Hz。

減小后坐阻力是提高射擊密集度性能的主要手段之一。近十幾年開(kāi)展的磁流變技術(shù)、非待發(fā)射狀態(tài)擊發(fā)技術(shù)［17］和二維后坐技術(shù)［18］已取得了顯著的效果。采用二維后坐技術(shù)后，全炮質(zhì)量可減小24%，最大后坐阻力可降低54%。將非待發(fā)射狀態(tài)擊發(fā)技術(shù)應(yīng)用于105mm 火炮，其后坐阻力減小了40%。

3 分析與討論

影響火炮射擊密集度因素復(fù)雜多樣，但概括起來(lái)，可以分為內(nèi)彈道、火炮振動(dòng)和外彈道三方面。當(dāng)采用制式彈藥時(shí)，火炮振動(dòng)就成為影響射擊密集度的關(guān)鍵因素?？偨Y(jié)多年火炮武器型號(hào)研制和火炮射擊密集度攻關(guān)過(guò)程，當(dāng)采用制式彈藥時(shí)，提高射擊密集度性能的技術(shù)措施主要包括：加強(qiáng)火炮結(jié)構(gòu)剛度、減小結(jié)合面間隙和膛內(nèi)時(shí)期自由后坐。當(dāng)然，降低火線高、減小后坐部分e值、減小身管彎曲度、減小后坐阻力、保證彈丸裝填一致性也都是提高射擊密集度性能的技術(shù)措施。

3.1 加強(qiáng)火炮結(jié)構(gòu)剛度

機(jī)械振動(dòng)理論指出，當(dāng)載荷一定時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度大，則其振動(dòng)響應(yīng)就小。因此，在火炮密集度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先開(kāi)展結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于火炮發(fā)射過(guò)程的復(fù)雜性和瞬態(tài)性，以及射擊密集度影響因素的多樣性，到目前為止，人們還沒(méi)有掌握火炮結(jié)構(gòu)剛度與射擊密集度的定量關(guān)系，結(jié)構(gòu)剛度的取值沒(méi)有成熟的判據(jù)。因此，火炮武器型號(hào)研制中的射擊密集度不達(dá)標(biāo)問(wèn)題反復(fù)出現(xiàn)。而我國(guó)在開(kāi)展某大口徑火炮研制過(guò)程中，通過(guò)采取加強(qiáng)火炮搖架、托架、炮塔和底盤(pán)等結(jié)構(gòu)剛度后，最大射程縱向地面密集度性能提高了50%以上，滿(mǎn)足了密集度戰(zhàn)技指標(biāo)要求。

3.2 減小結(jié)合面間隙

為了滿(mǎn)足功能要求、使用方便、靈活和機(jī)動(dòng)性等要求，火炮武器機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)了多個(gè)結(jié)合面。火炮后坐部分沿導(dǎo)軌發(fā)生后坐與復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)，起落部分繞耳軸發(fā)生俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，自行火炮炮塔繞其回轉(zhuǎn)中心沿座圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)等。為了使火炮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順暢，結(jié)合面應(yīng)留有間隙；但為了使火炮整體剛度滿(mǎn)足密集度要求，其結(jié)合面間隙又應(yīng)減小。如何解決好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順暢和整炮結(jié)構(gòu)剛度之間的矛盾一直是人們研究的重點(diǎn)課題之一。正如文獻(xiàn)［3］所述，針對(duì)某車(chē)載榴彈炮射擊密集度超差問(wèn)題，梳理出影響該炮射擊密集度的主要因素為上架聯(lián)接螺栓松動(dòng)。在后坐部分與搖架配合間隙、液壓支撐腿狀態(tài)不一致性、起落部分排空回方式、地面條件、環(huán)境溫度、氣象條件和藥溫均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求條件下，當(dāng)上架聯(lián)接螺栓松動(dòng)時(shí)，縱向射擊密集度平均值為1／291，沒(méi)有達(dá)到1／300的指標(biāo)要求。改進(jìn)回轉(zhuǎn)座圈與上架的聯(lián)接螺栓結(jié)構(gòu)及緊固方式，確保聯(lián)接螺栓可靠緊固后，再次進(jìn)行實(shí)彈射擊密集度驗(yàn)證試驗(yàn)，3組縱向射擊密集度平均值為1／339，滿(mǎn)足了1／300的指標(biāo)要求。

3.3 膛內(nèi)時(shí)期自由后坐

膛內(nèi)時(shí)期自由后坐就是火炮發(fā)射時(shí)，彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)期后坐部分呈現(xiàn)自由后坐狀態(tài)。文獻(xiàn)［19］描述了“初期自由后坐”的總體設(shè)計(jì)思想?！俺跗谧杂珊笞笔菍?duì)反后坐裝置性能而言，設(shè)計(jì)后坐阻力在彈丸出炮口前盡量地小，力求呈現(xiàn)為“自由后坐”狀態(tài)。由于火炮發(fā)射開(kāi)始階段呈自由后坐，彈丸出炮口以前后坐阻力很小，基本消除了反后坐裝置給炮身和炮架的作用力，使炮身基本不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，炮架也基本保持靜止，保證彈丸沿著原來(lái)瞄準(zhǔn)的方向飛出炮口，避免了“射角偏差”。這種初期自由后坐技術(shù)對(duì)于車(chē)載火炮來(lái)說(shuō)特別有意義?！俺跗谧杂珊笞笨傮w設(shè)計(jì)思想與膛內(nèi)時(shí)期自由后坐具有相同含義。該文獻(xiàn)完成了某火炮初期自由后坐與常規(guī)后坐的射角偏差計(jì)算結(jié)果對(duì)比，采取初期自由后坐措施后，射角偏差值由常規(guī)后坐時(shí)的4.075″減小到1.325″，射角偏差值減小了67%，效果很明顯?！俺跗谧杂珊笞睂?duì)于減小射彈散布、提高射擊密集度性能具有重要意義。

4 展望

針對(duì)無(wú)控制式彈藥，提高中大口徑火炮射擊密集度性能，今后應(yīng)突破的關(guān)鍵技術(shù)包括低后坐阻力技術(shù)、火炮結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)精確建模技術(shù)和射擊過(guò)程關(guān)鍵動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試技術(shù)。

針對(duì)低后坐阻力技術(shù)，應(yīng)采用膛內(nèi)時(shí)期自由后坐技術(shù)途徑，對(duì)反后坐裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證在炮口振動(dòng)響應(yīng)最小時(shí)使彈丸離開(kāi)炮口。非待發(fā)射狀態(tài)擊發(fā)技術(shù)（或者稱(chēng)為軟后坐技術(shù)）也應(yīng)給予高度重視，在解決好發(fā)射安全性和發(fā)射過(guò)程可靠控制后，非待發(fā)射狀態(tài)擊發(fā)技術(shù)將會(huì)表現(xiàn)出顯著的積極效果。

針對(duì)火炮結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)精確建模技術(shù)，重點(diǎn)應(yīng)突破機(jī)構(gòu)結(jié)合面動(dòng)力學(xué)特性研究，包括后坐部分導(dǎo)軌部位、耳軸部位、座圈部位以及自行火炮底盤(pán)與地面之間的動(dòng)力學(xué)特性研究，還包括間隙影響結(jié)構(gòu)固有特性研究。建立起包括炮口在內(nèi)的火炮不同部件振動(dòng)響應(yīng)與射擊密集度關(guān)系動(dòng)力學(xué)模型，并經(jīng)過(guò)射擊試驗(yàn)嚴(yán)格驗(yàn)證。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，顯著減少實(shí)彈射擊次數(shù)。

針對(duì)射擊過(guò)程關(guān)鍵動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試技術(shù)，應(yīng)采用激光非接觸式測(cè)試和高速數(shù)字?jǐn)z像測(cè)試技術(shù)途徑，注重開(kāi)展消除炮口焰、煙霧、強(qiáng)沖擊等干擾技術(shù)研究，真正發(fā)揮激光非接觸測(cè)試技術(shù)優(yōu)勢(shì)；采用多臺(tái)高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、結(jié)合圖像運(yùn)動(dòng)分析軟件技術(shù)，從炮口、彈丸等運(yùn)動(dòng)物體在復(fù)雜多維運(yùn)動(dòng)形式中得到有用動(dòng)態(tài)參數(shù)，驗(yàn)證火炮設(shè)計(jì)效果，指導(dǎo)火炮結(jié)構(gòu)修改。

（References）

［1］錢(qián)林方.火炮彈道學(xué)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009：77.QIAN Linfang.Gun ballistics［M］.Beijing：Beijing Institute of Technology Press，2009：77.（in Chinese）

［2］董明，王婷，柳云峰.某牽引火炮射擊精度影響因素剖析［J］.四川兵工學(xué)報(bào)，2011，32（5）：30－31.DONG Ming，WANG Ting，LIU Yunfeng.Analysis on influence factor of firing accuracy forcertain traction cannon［J］.Journal of Sichuan Ordnance，2011，32（5）：30－31.（in Chinese）

［3］李雷，張培林，楊國(guó)來(lái)，等.某車(chē)載榴彈炮射擊密集度超差因素分析［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2011（3）：85－87.LI Lei，ZHANG Peilin，YANG Guolai，et al.Analysis on nonconformity of a truck mounted howitzer firing density［J］.Journal of Gun Launch ＆Control，2011（3）：85－87.（in Chinese）

［4］賈長(zhǎng)治，王興貴，龔烈航.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的某型火炮射擊精度分析和優(yōu)化研究［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005，17（11）：2670－2674.JIA Changzhi，WANG Xinggui，GONG Liehang.Research on optimization of firing accuracy of guns based on virtual prototyping technology［J］.Journal of System Simulation，2005，17（11）：2670－2674.（in Chinese）

［5］蔡文勇，陳運(yùn)生，楊國(guó)來(lái).車(chē)載火炮炮口擾動(dòng)影響因素分析［J］.南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，29（6）：658－661.CAI Wenyong，CHEN Yunsheng，YANG Guolai.Impacts of structural parameters on muzzle disturbance for a vehicle mounted howitzer［J］.Journal of Nanjing University of Science and Technology，2005，29（6）：658－661.（in Chinese）

［6］GAST Ronald.Accuracy modeling of the 120mm M256 gun as a function of bore centerline profile［C］／／40th Annual Armament Systems：Guns－Ammunition－Rockets－Missiles Conference ＆ Exhibition.New Orleans，LA，USA：NDIA，2005.

［7］郎飛陽(yáng)，李維嘉.大口徑自行火炮射擊模擬裝置設(shè)計(jì)［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2012（3）：54－56.LANG Feiyang，LI Weijia.Design of a large caliber selfpropelled gun shooting simulation device［J］.Journal of Gun Launch ＆Control，2012（3）：54－56.（in Chinese）

［8］芮筱亭，劉怡昕，于海龍.坦克自行火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2011：8，18，291－314.RUI Xiaoting，LIU Yixin，YU Hailong.Launch dynamics of tank and self－propelled artillery［M］.Beijing：Scie－nce Press，2011：8，18，291－314.（in Chinese）

［9］王兆勝，劉志強(qiáng)，楊保元，等.各因素對(duì)射擊精度影響研究［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2005，25（3）：198－200.WANG Zhaosheng，LIU Zhiqiang，YANG Baoyuan，et al.Research on firing accuracy influenced by each factor［J］.Journal of Projectiles，Rockets，Missiles and Guidance，2005，25（3）：198－200.（in Chinese）

［10］武瑞文，王兆勝.自行火炮武器系統(tǒng)射擊精度研究［J］.兵工學(xué)報(bào)，2004，25（4）：407－409.WU Ruiwen，WANG Zhaosheng.A study on the firing accuracy of self－propelled artillery systems［J］.Acta Armamentarii，2004，25（4）：407－409.（in Chinese）

［11］王兆勝.氣象條件的時(shí)空變化對(duì)射擊精度的影響［J］.彈道學(xué)報(bào)，2006，18（1）：38－41.WANG Zhaosheng.Influence on accuracy of firing by change of meteorologic condition with time and space［J］.Journal of Ballistics，2006，18（1）：38－41.（in Chinese）

［12］王兆勝.射角和初速對(duì)地面密集度的影響［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2008（4）：1－4.WANG Zhaosheng.Influence of departure angle and muzzle－velocity on ground density［J］.Journal of Gun Launch ＆Control，2008（4）：1－4.（in Chinese）

［13］錢(qián)明偉，王良明，郭錫福.火炮武器高原射擊時(shí)的彈道特性研究［J］.彈道學(xué)報(bào)，2009，21（4）：21－25.QIAN Mingwei，WANG Liangming，GUO Xifu.Ballistic analysis for artillery systems firing on plateau［J］.Journal of Ballistics，2009，21（4）：21－25.（in Chinese）

［14］楊國(guó)來(lái)，陳運(yùn)生.火炮密集度的計(jì)算機(jī)模擬研究［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，1999（3）：1－4.YANG Guolai，CHEN Yunsheng.Study on computer simulation of firing dispersion of gun［J］.Journal of Gun Launch ＆Control，1999（3）：1－4.（in Chinese）

［15］王寶元，邵小軍.炮口振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法綜述［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2010（3）：112－116.WANG Baoyuan，SHAO Xiaojun.Summarization of the measurement method for muzzle vibration responses［J］.Journal of Gun Launch ＆Control，2010（3）：112－116.（in Chinese）

［16］RYAN J Decker，MATHIAS N K?lsch，OLEG A Yakimenko.An automated method for computer vision analysis of cannon－launched artillery video［C］∥27th International Symposium on Ballistics.Freiburg，Germany：International Symposium on Ballistics，2013：263－274.

［17］談樂(lè)斌，侯保林，陳衛(wèi)民.降低火炮后坐力技術(shù)概述［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2006（4）：69－72.TAN Lebin，HOU Baolin，CHEN Weimin.Gun recoil force reduction technology［J］.Journal of Gun Launch＆Control，2006（4）：69－72.（in Chinese）

［18］WILLIAM T Zepp.Advantages of dual recoil configuration to light weight towed tube artillery［C］∥41th Annual Armament Systems：Guns and Missile Systems Conference ＆ Exhibition.Sacramento，USA：NDIA，2006.

［19］魏孝達(dá)，周長(zhǎng)軍.坦克炮總體結(jié)構(gòu)參數(shù)分析［J］.兵工學(xué)報(bào)，2001，22（1）：1－4.WEI Xiaoda，ZHOU Changjun.Analysis of the structural parameters of tank gun［J］.Acta Armamentarii，2001，22（1）：1－4.（in Chinese）