某武器系統(tǒng)設(shè)備安裝平臺(tái)誤差及標(biāo)校方法研究

呂紅娟 郝坤鵬 姬淑娟 王亞軍

(西安昆侖工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 西安 710043 )

0 引言

影響火炮武器系統(tǒng)射擊精度的誤差源按類型可分為：武器系統(tǒng)誤差、人員誤差、條件誤差，其中武器系統(tǒng)誤差包括：制造誤差、原理誤差、調(diào)整校正誤差和工作誤差[1-2]。武器系統(tǒng)的各組成設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)均有一定的精度要求，該精度是其所擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)所能達(dá)到的精度指標(biāo)確定的；同時(shí)在設(shè)備制造過(guò)程中，由于制造儀器和技術(shù)水平等原因允許有一定的制造公差，這兩項(xiàng)所造成的設(shè)備誤差屬于制造誤差。武器系統(tǒng)在調(diào)整、校正各設(shè)備軸系的機(jī)械/電氣零位、空回和有關(guān)的水平狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生調(diào)整校正誤差。此外在各設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算舍入、傳導(dǎo)誤差和控制系統(tǒng)工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生工作誤差。

本文以某車載火炮武器系統(tǒng)為例，在不考慮原理誤差、工作誤差、人員誤差及條件誤差的情況下，對(duì)探測(cè)跟蹤設(shè)備安裝平臺(tái)及火力設(shè)備安裝平臺(tái)的加工制造誤差及調(diào)整、校正方法進(jìn)行研究，以減小安裝平臺(tái)誤差源對(duì)火炮系統(tǒng)跟蹤誤差的影響，從而提高火炮射擊精度及系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。

1 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)布局

某車載火炮武器系統(tǒng)是一種能獨(dú)立、有效完成低空近程防空反導(dǎo)任務(wù)的自動(dòng)防空武器系統(tǒng)，集探測(cè)、跟蹤、火控解算、火力打擊及作戰(zhàn)/運(yùn)載平臺(tái)于一體，主要包括：搜索跟蹤雷達(dá)、火炮、火控計(jì)算機(jī)及拖車底盤等設(shè)備。系統(tǒng)作戰(zhàn)時(shí)的水平度由拖車底盤剛度、強(qiáng)度及上裝的調(diào)平裝置保證。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)布局示意見(jiàn)圖1所示。

圖1 某車載火炮武器系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)布局示意圖

2 誤差源分析

某車載火炮武器系統(tǒng)的火炮系統(tǒng)精度按組成設(shè)備劃分包括：搜索跟蹤雷達(dá)跟蹤測(cè)量精度、火控射擊諸元解算精度、火炮隨動(dòng)系統(tǒng)誤差，各設(shè)備軸系基線修正及標(biāo)定誤差、軸系正交性誤差等[4]。各設(shè)備軸系基線修正、標(biāo)定誤差及軸系正交性誤差按照誤差源類型屬于調(diào)整校正誤差。其中軸系正交性誤差主要來(lái)源于設(shè)備安裝平臺(tái)，包括：一是火炮安裝平面A、搜索跟蹤雷達(dá)安裝平面B的水平度不滿足要求；二是安裝平面A、安裝平面B不平行導(dǎo)致的跟蹤回轉(zhuǎn)面與火力回轉(zhuǎn)面的平行度不滿足要求。

3 安裝面水平度要求及保證

對(duì)于圖1中安裝平面A、安裝平面B在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)該系統(tǒng)所擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)、系統(tǒng)精度需求，搜索跟蹤雷達(dá)及火炮的特點(diǎn)，對(duì)平面水平度的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定。具體要求火炮安裝平面A不小于2′，搜索跟蹤雷達(dá)安裝平面B不小于3′。

3.1 安裝平面A水平度

在火炮未上裝前，采用調(diào)平裝置使作戰(zhàn)/運(yùn)載平臺(tái)處于絕對(duì)水平(X向、Y向)，用水平尺、水平象限儀測(cè)量安裝平面A的水平度[3]，從0°開(kāi)始每隔30°測(cè)量一次，獲取水平度數(shù)據(jù)；如果水平度不滿足2′要求，則需對(duì)安裝平面A進(jìn)行刮研操作，使其滿足要求。

某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面A水平度測(cè)試及調(diào)整見(jiàn)圖2所示，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

圖2 某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面A水平度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

表1 某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面A水平度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

3.2 安裝平面B水平度

火力設(shè)備安裝完成后，采用調(diào)平裝置使作戰(zhàn)/運(yùn)載平臺(tái)處于絕對(duì)水平，用水平尺、水平象限儀測(cè)量探測(cè)跟蹤設(shè)備安裝平面B的水平度，從0°開(kāi)始每隔30°測(cè)量一次，獲取水平度數(shù)據(jù)；如果水平度不滿足3′要求，則需對(duì)安裝平面B進(jìn)行刮研操作，使其滿足要求。某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面B水平度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3所示，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

表2 某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面B水平度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

圖3 某車載火炮武器系統(tǒng)安裝平面A水平度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

4 回轉(zhuǎn)面平行度要求及標(biāo)校

該車載火炮武器系統(tǒng)制造過(guò)程中完成第3章的工藝操作，待火炮及搜索跟蹤雷達(dá)上裝后，跟蹤及火炮回轉(zhuǎn)面理論上可能會(huì)出現(xiàn)圖4中的四種情況，其中情形一、情形二引入的系統(tǒng)誤差最大約為0.28mil。

圖4 各安裝平面、回轉(zhuǎn)平面平行度示意圖

因此需要進(jìn)一步對(duì)跟蹤回轉(zhuǎn)面及火炮回轉(zhuǎn)面進(jìn)行平行度的檢查與標(biāo)校，將情形三、情形四調(diào)整至情形一或情形二，以減小其對(duì)系統(tǒng)誤差的影響。

4.1 火力回轉(zhuǎn)面水平度測(cè)量

采用調(diào)平裝置使作戰(zhàn)/運(yùn)載平臺(tái)處于絕對(duì)水平(X向、Y向)，將水平象限儀放置在火炮托架任意平面上(火炮回轉(zhuǎn)面之上)測(cè)量火炮回轉(zhuǎn)平面的水平度，從0°開(kāi)始每隔45°測(cè)量一組火炮回轉(zhuǎn)平面水平度值(A)。某車載火炮武器系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5所示，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3所示。

4.2 跟蹤回轉(zhuǎn)面水平度測(cè)量

火炮及搜索跟蹤雷達(dá)均處于0°方向，將水平象限儀放置雷達(dá)天線上任意平面上(跟蹤回轉(zhuǎn)面之上)測(cè)量跟蹤回轉(zhuǎn)平面的水平度從0°開(kāi)始每隔45°測(cè)量一組火炮回轉(zhuǎn)平面水平度值(B)。某車載火炮武器系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5所示，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3所示。

表3 某車載火炮武器系統(tǒng)火炮回轉(zhuǎn)平面、跟蹤回轉(zhuǎn)平面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

圖5 各安裝平面、回轉(zhuǎn)平面平行度示意圖

4.3 標(biāo)校調(diào)整

每組測(cè)試的火炮回轉(zhuǎn)平面與雷達(dá)回轉(zhuǎn)平面水平度差值(B-A)絕對(duì)值應(yīng)不大于1′，若不滿足要求，則調(diào)整搜索跟蹤雷達(dá)與安裝平面B間的調(diào)整墊片，使兩者差值滿足要求。

結(jié)論：

1)火炮回轉(zhuǎn)平面水平度均不大于2′。

2)跟蹤回轉(zhuǎn)面初始測(cè)試數(shù)據(jù)與火炮回轉(zhuǎn)平面測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表明：跟蹤回轉(zhuǎn)面和火炮回轉(zhuǎn)面不平行，對(duì)雷達(dá)上的墊板進(jìn)行調(diào)整，從而修正跟蹤回轉(zhuǎn)面，修正后，跟蹤回轉(zhuǎn)面均不大于3′。

3)兩個(gè)回轉(zhuǎn)面的差值均不大于1′。

調(diào)整墊片是搜索跟蹤雷達(dá)為專門調(diào)整跟蹤回轉(zhuǎn)面水平度設(shè)置，每組墊片包含0.1mm、0.2mm、0.5mm各一片，墊片組合調(diào)整需要的厚度。

5 軟件修正

該車載火炮武器系統(tǒng)在雷達(dá)天線上設(shè)計(jì)有一個(gè)水平傳感器，完成第4章標(biāo)校工作后，同步對(duì)該水平傳感器的零位進(jìn)行標(biāo)校[5]，具體方法為：

采用調(diào)平裝置使作戰(zhàn)/運(yùn)載平臺(tái)處于絕對(duì)水平(X向、Y向)，火炮及搜索跟蹤雷達(dá)均處于0°(180°)方向，讀取水平傳感器(X向、Y向)的數(shù)值，計(jì)算機(jī)軟件將讀取數(shù)值置為零。

系統(tǒng)工作時(shí)，在火炮及雷達(dá)隨動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下該水平傳感器可測(cè)量跟蹤回轉(zhuǎn)面X軸、Y軸水平度，實(shí)時(shí)將采集到的水平度數(shù)據(jù)傳送給搜索跟蹤一體雷達(dá)控制計(jì)算機(jī)，由火控計(jì)算機(jī)將水平度數(shù)值坐標(biāo)轉(zhuǎn)換修正至空間位置量上，進(jìn)一步減小該誤差對(duì)射擊精度的影響。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以某車載火炮武器系統(tǒng)為例，對(duì)影響火炮射擊精度的誤差源進(jìn)行了理論分析，并從探測(cè)、跟蹤設(shè)備及火力設(shè)備安裝平面水平度技術(shù)參數(shù)要求及保證，跟蹤回轉(zhuǎn)面與火力回轉(zhuǎn)面平行度檢查及標(biāo)校、軟件修正三個(gè)方面進(jìn)行了研究，將設(shè)備安裝平臺(tái)加工制造誤差、調(diào)整校正誤差對(duì)火炮系統(tǒng)跟蹤精度的影響減小至最低，提高了火炮射擊精度及系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。