如何预估和处理火控系统误差？

（一）火控系统误差源

不同火控系统，随着原理、结构和组成的不同，产生误差的具体因素和大小也不完全相同。图2-1所示为典型火控系统的误差源对首发命中率影响的示意图。

误差源可归纳为以下几类：

① 火炮、弹药：有射弹散布误差、初速误差、跳角误差、调零误差、火炮身管弯曲误差、偏流误差等。

② 车辆：有视差误差、火炮间隙误差等。

③ 气象：有横风修正误差、阵风误差、纵风误差、气温修正误差、气压修正误差等。

④ 地形：有火炮耳轴倾斜误差、炮目高低角误差等。

⑤ 射手操作：有目标中心判定误差、瞄准误差、测速误差等。

⑥ 火控系统：有计算机解算误差、武器校正误差、镜炮同步误差、测距误差、装表伺服系统误差、火炮跟随瞄准线误差、允许射击门误差等。

图2-1　误差源对首发命中率影响的示意图

1，2，8—引线所示误差直接影响弹着点；3，4，5，6，7—引线所示误差经火控系统后使弹着点误差减小。

（二）各误差源的含义和大小

下面解释每种误差的含义，说明它们对首发命中率的影响，并定量确定每一种误差源标准误差σ 的值。它们是正确计算首发命中率的基础。

1.火炮、弹药误差

（1）射弹散布误差

将火炮牢牢地固定在钢筋座上，炮弹放在恒温间，通过精确的光学系统准确地瞄准位于某距离上的目标，然后连续发射多发炮弹。这些射弹不是落在同一点上，而是落在一定的范围内，这种现象叫射弹散布。这是一种带零均值的随机误差，其标准偏差由实验来确定，其数值可在射表上查到。

此种误差主要是由于弹药生产的不一致性造成的（如装药的质量、温度、湿度和弹丸的质量、形状、表面的光滑程度等都有差异）；每次发射时，炮膛冷热和清洁程度不一致、射弹飞行时气象条件的不同，以及射手瞄准不一致等，也有一定的影响。

（2）初速误差

初速变化的主要原因是药温变化和身管磨损。药温由人工输入，通常为5 ℃一挡。身管磨损一般通过测量炮膛直径的变化得知，并在身管寿命的范围内分为若干挡（例如8 挡），然后用面板人工输入的方法输给计算机，以进行初速修正。表2-1是105 线膛炮初速误差的σ 值（m/s）。通过射表可折算成弹丸在目标处造成的高低偏差量。

表2-1　105 线膛炮初速误差的σ

（3）火炮跳角误差

在弹丸脱离炮口的瞬间，炮身轴线的延长线（掷线）与瞄准完毕后炮身轴线延长线（射线）的方向通常不一致，两者之间的夹角称为跳角。火炮射击时，在垂直和水平方向均存在着跳角。跳角主要由以下4 个因素产生：

① 由于炮管是一种悬臂结构，静止状态炮膛轴线并非一条直线，而是略有弯曲。火炮身管越长，弯曲越明显。射击时，弹丸高速通过炮膛，对身管弯曲有一定的矫正效应。由于炮管金属材料有弹性作用，致使在发射弹丸的一瞬间，炮管甚至稍稍向上翘起。

② 当弹丸在炮膛内旋转前进时，身管所承受的反作用也影响跳角。

③ 当弹丸沿炮膛运动时，弹丸炮管系统的重心向炮口方向偏移，使炮口向俯角方向移动。

④ 当炮的各部分及炮架刚性不够时，也产生跳角。

当火炮射击时，上述4 种影响同时作用，并且不一定在相同的方向上。由于没有确切的方法来决定这些因素的大小和方向，所以每一门火炮的跳角都是凭实验或经验来决定的。

经过调零后，该项误差的剩余部分只是随机误差，称为跳角误差。

值得指出的是，同一门火炮不同弹种的跳角也是不同的。表2-2是105线膛炮在经过调零后跳角的标准偏差。

表2-2　105 线膛炮在经过调零后跳角的标准偏差

（4）调零误差

调零用于减小固定系统误差和某些未控的误差。调零时，对一定距离（105 炮通常为1 200 m）带标记的目标至少发射3 发弹，目标中心和命中点中心之间在高低和水平方向的偏差就是调零补偿值。经过调零补偿后，剩余的误差大多是随机误差。

调零可以减小固定系统误差，但凋零过程本身又引入一种误差，叫作调零误差。这种误差是由调零过程中随机的条件引起的，显然，增加调零时发射炮弹的数量，可以减小调零误差。表2-3是某105 炮的调零误差。

表2-3　某105 炮的调零误差

（5）火炮身管弯曲误差

这是一种在高低和方向上都有的误差。身管弯曲是由于身管上存在温度梯度造成的。在现代火控系统中。炮管上常安装热护套。没有热护套的火炮，身管弯曲的σ 值一般为0.2 mil；若使用热护套，σ 值减少到0.l mil。在检验实验条件下，由于可以发射一发炮弹校一次炮，身管弯曲的影响可以被排除，σ 值认为是0。

（6）偏流误差

旋转运动的弹丸在空中飞行时，由于空气阻力的影响，逐渐离开射面，偏向旋转的一方，形成方向上的偏差，这种现象叫作偏流。右旋膛线的火炮偏流向右。

偏流是一种方向上的固定系统误差。偏流的规律对于一定种类的弹药是固定的，它的大小取决于弹丸飞行的距离。距离越远，偏流量越大（射表中载有偏流修正量）。

现代火控系统，由于偏流造成的方向误差可以完全被计算机补偿，故认为此项误差为0。

2.车辆误差源

（1）视差误差

这是一种由于瞄准具没有准确地位于火炮轴线上，而且是在某个固定距离进行校炮所产生的固定系统误差。在现代火控系统中，虽然存在着视差，但是通过计算机能获得完全的补偿，故认为此项误差为0。

（2）火炮间隙误差

其静态误差在校炮时已修正。但在动态条件下，炮身轴线在间隙范围内做随机摆动，是影响动态射击精度的重要误差源之一。其σ 值为0.l mil。

3.气象及传感器误差源(www.xing528.com)

（1）横风测量误差

横风是造成弹丸产生方向偏差的主要因素。横风数值由横风传感器自动测量并输入计算机。在检验实验和准战斗条件下，横风的标准偏差均认为是2 m/s。

知道横风的标准偏差后，使用射表按照线性插值方法，可以求出在目标处造成的偏差数值。

（2）阵风误差

阵风是横风中的随机部分，这种随机误差是由风速突然变化产生的。由于检验实验条件下的气候条件要比准战斗条件下的好些，故标准偏差值也稍小些。通常，在检验实验条件下，取阵风的一个σ 值为0.75 m/s，而在准战斗条件下，一个σ 值为l m/s。

（3）逆风（轴向风）误差

轴向风影响射击距离。准战斗条件下取轴向风的一个σ 值为4 m/s，检验实验条件下为2 m/s。

（4）气温修正误差

气温影响空气密度，而空气密度变化影响空气阻力，因而影响弹丸的射程。在火控系统中，气温通常由人工输入，5 ℃一挡。在检验实验条件下，取一个σ 值为2 ℃；在准战斗条件下，为5 ℃。

（5）气压修正误差

这是一种主要受高度影响的误差。气压的变化改变空气密度，因而影响空气阻力，以致影响弹丸的射程。可以这样近似表示，高度每变化100 m，气压变化1 kPa。火控系统用人工输入当地的海拔高度来反映气压的大小，每100 m 一挡。在准战斗条件下取气压的一个σ 值为2 kPa；在检验实验条件下，为 1.5 kPa。

（6）瞄准线弯曲误差

这种误差是由于空气不均质而影响光的折射率造成的，即实际上瞄准线不是一条笔直的线。这就导致瞄准产生偏差。方位上和高低上都有折射率的变化（又称“光束蜿蜒”），通常假设两个方向的误差是相同的。该误差取为σ=0.03 mil/km。

4.地形引起的误差

（1）耳轴倾斜误差

坦克火炮耳轴倾斜，使射角减小，并使弹着点偏向倾斜的一方，造成方向上和距离上的偏差。倾斜角度越大，偏差角也越大。

火控系统采用耳轴倾斜传感器对倾斜角进行自动检测并输送给计算机。倾斜传感器的测量精度一般为0.5°左右。在准战斗条件下，倾斜角的一个σ 值取为0.25°；在检验实验条件下，由于耳轴倾斜角度经过精确的标定和调整而认为是0。

（2）炮目高低角误差

这种误差是当坦克和目标位于不同高度时发生的。由于炮目高低角不同，弹丸的弹道也略微不同。这种影响只在高低向上有，并且当炮目高低角不大时（小于15°），影响是很小的。在准战斗条件下，炮目高低角的σ 值取为2°；而在检验实验条件下，认为是0。

5.射手操作误差

（1）目标中心判定误差

此误差是射手难以准确确定目标中心这一事实的结果。按照惯例，此项误差规定为目标宽度和高度的1/6；对于远距离的静止目标，还要附加0.05 mil的补偿。总的目标中心判定误差由上述两项按平方和求取。

在高低上

在方位上

式中，H 为是目标高度；W 为是目标宽度。

（2）瞄准误差

这是一种由人眼分辨能力和炮手将瞄准分划置于某一正确位置上能力的差异所造成的随机误差。我们假定此误差的一个σ 为0.l mil（在检验实验和准战斗条件下相同）。

（3）目标运动误差

目标运动误差主要是由测量目标角速度时的跟踪误差引起的。要准确地确定这项误差相当困难，因为人的因素占很大比重。实际上，在确定这项误差时，可以假定人是一个跟踪系统，并假设跟踪误差是5%。实际经验表明，跟踪误差和跟踪时的角速度有关系。通常，跟踪低速目标时，跟踪误差大于5%；而跟踪中速以上目标时，跟踪误差小于5%。

6.火控系统误差源

（1）计算机解算误差

这是一种高低和方位上都具有的误差。此项误差反映计算机求解射击诸元时，由于模型误差、计算误差而产生的与射表所给的标定值之间的误差。通常，该误差在高低和方位上的σ 值都取为0.1 mil。

（2）距离误差

用激光测距仪测距，最大误差是±10 m。取标准偏差为6 m（检验实验和准战斗条件下相同）。

（3）装表伺服系统误差

不同火控系统，由于装表系统的原理和结构不同，其精确程度也不相同。例如，有的火控系统通过步进电动机装定表尺，有的通过投射一个光点作为瞄准标记，还有的通过控制炮长瞄准镜内的反射镜和旋转光楔来给定瞄准分划的位置等。

通常，取装表伺服系统误差的一个σ 值为0.1～0.15 mil。

（4）镜炮同步误差

指在火炮俯仰范围内，瞄准线与火炮轴线能否保持精确同步的误差（静态下）。通常取该项误差的一个σ 值为0.1 mil 左右。

（5）火炮随动瞄准线误差

稳像式火控系统，在一定瞄准速度范围内（高低向小于10 mil/s，方位向小于20 mil/s），火炮跟随瞄准线的误差。通常取该项误差的一个σ 值为0.2 mil 左右。

（6）重合门误差

稳像式火控系统火炮进入重合门方可发射，重合门的一般作战距离通常设定为0.2 mil。在检验实验和准战斗条件下，该项误差的一个σ 值均取为0.1 mil。

（7）校靶状态保持误差

这是一种在高低和水平两个方向都有的随机误差，它反映了在射击过程中校靶状态的变化。在检验实验条件下，由于可以每射击一次校一次靶，故此项误差认为是0；在准战斗条件下，通常假定一个σ 值为0.3 mil。

（8）瞄准线稳定精度

稳像式火控系统行进间射击，在检验实验和准战斗条件下，该项误差的一个σ 值均为0.1 mil。