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火炮武器高原射表编制理论研究

钱明伟  
【摘要】: 本文对高原射表的编制理论进行了系统的研究。首先对现代射表编制技术的特点和发展趋势进行了分析和概括,指出了现有高原射表编制方法存在的不足和改进措施。针对新型弹箭发展,建立了弹箭飞行动力学和控制的一般运动方程组,该方程组采用了矩阵表示形式,便于对各种弹箭的弹道特性和控制规律进行数值计算和分析。为了找出现有高原射表存在误差的原因,系统分析了高原环境对弹道特性的影响,包括高原气象条件、高原空气动力特性等对弹道飞行稳定性、飞行姿态、射击散布以及弹道诸元的影响情况,研究发现弹丸阻力系数随海拔高度的变化是造成高原射表误差的主要原因,而且为了提高高原射表应该采用高阶弹道模型。提出并推导了高阶弹道模型的分部求解方法,从而解决了采用高阶弹道模型编制射表时计算步长小和计算速度慢的难题。首次提出了弹丸阻力系数随马赫数和海拔高度变化的二元函数模型,在该模型中首次采用了非均匀B样条技术,可使阻力系数与马赫数的关系更接近实际情况。详细推导了从弹道跟踪雷达测量的速度曲线中提取弹丸阻力系数二元函数的数据处理技术,并编制了计算机软件。在以上研究的基础上,提出了高原射表编制的新方法,其基本原理是采用现代弹道测试手段对全弹道进行跟踪测量,对试验结果进行分析并准确处理出与海拔高度相关的弹道基础数据;以精确的弹道模型为基础,对多个弹道特征点进行全面符合计算,保证理论弹道与实际弹道具有良好的一致性;利用在符合计算中修正的弹道理论模型进行射表计算并编制所需的射表。首次提出了射表全面符合计算的具体方法,利用全弹道坐标测量,可同时高低跳角、方向跳角、阻力系数、升力系数、静力矩系数等五个符合系数进行符合计算,发展了射表编制理论。由于在高原进行射表试验存在一定的困难,采用新的射表编制方法可以在原有的靶场进行射表试验。文中结合低海拔和高海拔的射击试验结果,比较了传统高原射表编制方法和新的编制方法,结果表明新方法可极大地提高高原射表的精度。研究成果可在各类火炮武器系统高原射表编制中推广应用。


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