1、第期 弹蕾与制导学报 J 3一，1常规高速火炮的系统准确度 对其斜射程与初速的协调问题 U 7 口J (I粕柬理工大学 南京市2looi 4) 摘薹根据目标面积。命中率，斜射程与火炮系统准确度间的近似关系式，讨论并协调了 常规高速火炮所能达到的系统准确度，所需对付的装甲目标最大有效斜射程厦其初速间的关 系为高速火炮的总体规划和研制提供参考依据 c般调 兰反坦克炮初速尾翼稳定脱壳穿甲弹鹏励缝 1 弓I 言 宓 由于科学技术的飞速发展，在战场上出现了许多重要武器如坦克、装甲车辆。带防盾的 飞机和导弹等。它们不仅本身的速度在不断提高、攻击距离日益增大，而且其装甲材料性能 优良并日益增厚，这就要求摧毁
2、它们的武器弹药，具有越来越大的速度和能量 因为只有弹 丸的速度大，才能以较短的时间飞达较远的距离才能于飞达目标时具有较大的着点动能， 摧毁带装甲的目标，也才有利于提高对目标(特别是高速目标)的命中率。这就在常规武器 中出现了研制和装备高速火炮的迫切需要。 所谓高速火炮是相对于常规火药火炮而言的。火药火炮的初速，目前很难超过口。=1800 ms 为此我们暂时规定 的常规火炮为亭孕 字。而将初速 aooo 的称为埤亳连 埤。 在理论上似乎初速愈大愈好。因为初速大，射程可远，着点动能大，目标易于被摧毁 但射程远了，如火炮系统准确度不够，难以命中目标。不能命中目标的远距离射击，不仅无 益，而且有害暴露
3、了自己和浪费弹药。因此在高速火炮研制设计中存在着火炮可能达 到的系统准确度和最大有效射程与所需初速范围的选择与协调问题。 2 目标大小、斜射程，火炮系统准确度与命中率问的关系 应用计算机和有关理论来解决目l标大小 斜射程、 火炮系统准确度与命中率间的关系是 维普资讯 http:/ 14 弹箭与制导学报 1993年 容易的，但不如用解析式的方便与直观。为此我们将利用比较直观的方法，米建立它们之间 的近似关系。 假设火炮系统射击密集度的高低与方向概率误差相等，并用F一表示，系统正确度的概 率误差为 。，由此可得到火炮系统的准确度F=为 F = 一 假设射距离为D(km)，系统准确度为E2(mR)则
4、在边长为2DE的正方形面积 4D。E 内，根掘概率论知道将有25的射弹命中。设射击n发必中一发，则得到它们间的近 似关系式为 16D。E ” 一 式中 为命中翠， ： 或 =一：生c l6D F呈 5 大口径反坦克炮系统准确度与斜射程和初速的协调问题 首先讨论系统：隹确度与斜射程的协调。假设坦克的正面面积 ：2m ，由公式(1)可 以算出如图l所示的关系曲线。由图I可以看出：如果火炮的系统准确度F=ImR，而命中 率分别为 =l、075、050、025、01时，其相应的斜射程D分别为350、410、500、710 图j 一 2m 2，JD D F!的兰系脂跛 维普资讯 http:/ 集翦 常蝇
5、蠢逮jIc炮的系统准确崖对蒿斜射程与初建的协调问詹浦发 、 I6 -_ -_。-。_。_。_ _-_ _。_-_。_。_ 。 。 一 - 。 。 。-。 。 - 。 。 。 。 一 和118Oral如火炮能一次连射2发必审一发的距离仅为500m。如系统精度E =05mR，命 中帛 为1，o76、050、025，01时，其相应制距D分别为710、820、1000、1400和 2240m。也就是说连射2发必中一发的距离仅为lO00m。违射4发必中一发的距离也不到1500m 如果系统精度达到02mR，则 ：I、075、05、025、01时的相应斜射程D分别为1770、 2040，2500、3540、
6、5600m，一次连射2发必中一发的距_离_电不过为2500m。可见要反坦克 炮在无控条件下，有效射程达到20008000m，是相当困难的。 其吠讨论与其相匹配的初速问题。初速大小除与射程有关外，主要与射弹飞达目标时 的穿甲能量(如比动能)有关。目前各国大口径反坦克炮的最大穿甲厚度，在命中角 =0。 时约为500600mm，并均在研究力争提高中，希望能迭到600800 mm甚至1000 nlm。目 前1mm钨芯长度在比动能足够条件下约能穿遥均质钢板Imm或稍多一些，贫铀弹芯效果 更好些。为此，钨芯长度希望能达到600800mm，如取弹芯径d =2432mm，长径比为 25，恰能符合上述要求。这样
7、的弹芯要求火炮口径约为125mm左右。在这些条件下估计弹芯 径_殷 有关主要结构数据如表1所示。 寰l 在作气动和弹道性能估算时，采甩六片尾翼，其叶堤径D 展：26d芯、尾全长 ：3d甚、 后掠部长豫掠=2d 。表1中1号 ，为作参考的中口径反坦克炮用尾翼脱壳弹芯，作为估算 穿甲450500mm用 根据上述三种尾翼脱壳弹芯数据及尾翼结构计算，得到相应的诸重要 弹道参数，斜射程D(m)，速度降Aoo(ms)、着速 。(ms)、飞达着点时间t。(S) 和着点比动能 (Jmm。)，见表2所示。 由表2看出， (1)1号弹(按保守的估计尾翼钨芯弹每穿透lmm均质钢板，约需20 Jram )，按穿 透5
8、00ram计算，需比动能 8D=10000Jmm。在口o=1500ms，射程D=lO00m时可以射 透I在 。：1750ms射程D5000m时均可以穿透。如因弹芯强度问题，长径比不能达到 2S，而需要增大弹芯、缩小长径比以保持掸芯长度不变，最多取 o=2000ms左右足矣。 汀(2)2号弹按穿甲60O750mm估算，最大约需比动能15000Jmm ，取 =1800ms， 射程500m以内可以穿透。如需增大弹芯径、缩小长径比时，取 =2000ms，也一定可以 蒲足要求。 维普资讯 http:/ -卫8 箭与制导学报 一 I 弗 目 眚 嚣 昌l 2 兽 竺 墨I曼 量 。 n Il 0 音 吕
9、器 嚣 器 蠹 嚣 目 h迥 II * 口 摇 。 朝 目 暑 兰 芝 嚣 詈 = 兽 嚣 嚣 暑 詈n 丑 I1 0 杂 n 日 眚量 昌 口 竺 蠹 蠹 量 基 量 量 0 鼍 罟 兽 = II 口 盏 n 目 毒、量 暑J 量 嚣 g l。I= = 器 2 。 嚣。量 暑 誊 II 口 兽 是 ； 霉 拉 焉 臂 譬 兽 8 要 ； 客zo 要； 客z 等 兰l兰 o嚣l 譬 誉 暑嚣 量鲁 引 霉 譬 墨 曼 毽三 霉 葛 嚣 =暑器萎墓 莹量笔 I 基 = ： 蠹l器雩器量 誊量 三 二 0 等 = 蛊 2 ； 兰 毫 = 篇 薯 墨 暑 嚣 营 罨 誊 量 誊 暑 嚣 篙 嚣 2
10、盆 苍 罟 高 器器 雩 巷 譬 苫 l 卜 盖 三 蓍 嚣 = 器 畜 雩 嚣 嚣露 髫 苗菩譬- 器 嚣 器 誉量 嚣 翟譬暑 器 胞赫错融g融 萑懈雎露N群 维普资讯 http:/ 第4期 常规高遗火炮的系统准确度对其斜射程与初建的协调问题浦发 1 ，_。_。_一_。- 。-_-_-_-_一 一 (3)就3号弹按穿甲1000 rnm估算；u n=1800ms，在D=4000 FII对仍有犬于 20000Jram。的比动能。如取 。=2ooOms，则在5000m时具有穿透钢甲1200mm的能力 (E 。=24739Jmm )。即使在需要增加弹芯径减小长径比条件下也可以在5000m走 右的射
11、程时穿透1 O00mm钢板。 总之，就大口径反坦克炮尾翼脱壳弹而言，在口。=2000ms左右时， 使在4000 50OOm射程时，仍具有穿透1000mm均质钢板的能力。 4 反导的小口径高速火炮系统准确度与斜射程和初速的协调 首先讨论系统准确度与斜射程的协调。 对低空或超低空来袭的巡航导弹如飞鱼、战斧等，它们的横截面积均较小，约为0IN o2m 。巡航速度一般约为M：07N08，甚至高达M=2左右，而袭来高度一般小于15m甚 至低达23m。因此目标发现迟，单纯靠导弹反导弹较难。目前各国以反应灵敏的小口径高 射速火炮与导弹相 合，组成有效的反导防御系统。如美国的密集阵，瑞士的海上卫士或荷 兰的守
12、f J员等多管炮都是，其射速有的高达600 0发分左右。即使在这样的高速条件下，其 有效斜射程仍受很大限制。 根据公式(1)在目标耐积 =01m。时计算得到命中率 (= )，系统准确度E和 斜射程D的关系IJ1线如图2所示。由此曲线可以看出。如一次连射50发必中一发的系统准确 2= 0 10m ，P，D， 的关系曲线 度，肖射 D=1000m H,0 056mR在D=1500m时为037mR，2ooomD 028mR。在目 前，多管炮的系统连发准确度要求达到上述的大小(056028mR)，仍有很大困难。可 见用小口径多管炮反导，其有效射程不可能很远。要想增大有效射程，一要设法提高火炮系 统准确
13、度 二要设法提高一次连射发数。 维普资讯 http:/ l8 弹箭与制导学报 下面再来讨论小口径高速炮初速的协调问题。 初速大小与斜射程远近及穿甲厚度有关，特别是穿甲厚度。目前巡航导弹的战斗部顶端 钢甲厚度一般不超过lOOmm，由顶端向侧面过渡即逐渐减小。为考虑在顶端命中，最大穿甲 厚度为lOOmm，约需比动能2o O0 Jmm 左右。若考虑有命中角o=30。，需另加15 ，即 300 Jm112：。再加上战斗部前的若干控制用铝板和穿透后的难药g爆，又需加大比动能 0O600 Jm121 ，咖总计约需黄点比动能E 。=27002900Jmm 。另外巡航导弹的飞行 速度最小约为M=07，即7JM
14、 230ms。若两弹相遇时的方向并非正相反，而有30。左右的 交角，则在穿甲弹方向上的分速约为 =200ms，则着点碰撞速度口-P=口。+200。 另外穿透100mm钢板所需钨芯K爱，约需100m rri左右， 加穿遥控制板和引炸，则弹 芯总长约需150160mm。如弹芯径d芯=8m113，则弹芯质量 130g左右，而炮径至少 为d=30ram。如其尾翼结构同前述的大口径脱壳弹，即可蟹：出各个斜射程D时的速度降 Av。、飞行时f。，碰撞速度 一、和碰撞比动能E 一等弹遭参数如表3所示。 表3小口径尾疆脱亮弹的弹道数据 fj=I,o00() D2000(m) D=3000(m) 口 -、 D ：
15、Dp D 8D I A： D ：DP D EsDp AvD UD D E8Dl I l 500 1口6 1504 0714 2：925 380 l 3I,4 1541 22 3 3 f75 0 198 1752 0000 3869 390 1 5 6O 100 3 3147 580 1 3,70 2084 2427 2O00 200 2000 0528 5i=73 3啦 !302 1114 4109 593 1607 17z9 ! 2500 22,7 2473 041 9 9O8 445舱 5 0981 6576 66l4 2046 1394 5413 3000 257 2943 0346 1
16、1200 492 2709 0729 9483 707 2 493 1165 8057 续表a 。 。 J 。 ： 。 1 = 5 00(m=4000 D=500 。) D (m) 1 ) 。 D 1D 。p B。p l 帅 D sp l500 l750 20O0 787 141 3 2542 2582 25O0 8S： I 84 6 1967 4402 1050 1 650 261 3 352l 3000 903 2207 1曲0 B823 1 083 2119 21l0 580 维普资讯 http:/ 第4期 常规高逮火炮的系统准确度对其斜射氍与韧建的 调问题浦发 -l9 由表3可以看出I
17、当 。=1500ras，在D=lO00m时的比动能F D，29OOJmm。，当 =1750ms。D：2000m时，F D，=3147 Jmm ，大于2900 jmin 。如 0=2000ms， D：。0 Om，比动能F D，仍大于2900 3mm 如口。=25003ram ，即使D=5000m，比动 能也远大于29oO Jmn 。可见对小口径反导的穿甲弹，初速没有必要超过2500ms 至于 为了缩短一E行时间提高命中率，再提高初速也没有必要。因为若以初速 o=3000ms与 25ooms比较：在i000111、2000m，3000 m，4000 m和5000 FI1时的时间相差，仅分别为 00
18、7、015，023、034和050s而巳，对命中率不会产生多大影响。但炮口能量却增加 44，因而增加了火炮的负担。 4结语 l 论对反坦克用的大F_l径还是反导用的小IZl径高速炮，其初速 。=20002500ms， 使在斜射程达到D=5000m时，仍具有摧毁各自目标的比动能J 2批上述两种高速炮目前所能达到的射速和系统准确度来说，其有效斜射程难以超过 20003000m。即使将来技术进步，有效射程达到5000m，初速达”o=20002500ms，也 巳足够。 3 因此在制定高速火炮研究规划或研制设计上述火炮时，应根据实际需要与可能，充 分进行论证，使规划和研制工作更加完善和切实可行。 考立 i浦发 l旌亭外弹道学国防工业出版社19896 2 金达报赵润贵对脱壳穿甲弹穿甲比动能耗损的初步分析弹箭与制导学报1983(2) 维普资讯 http:/
