坦克火控系统的工程化模型探讨

（一）综合距离

射表上所列的瞄准角与距离的关系是在标准条件下获得的。一般坦克炮射表中标准条件的规定如下：

装药温度：+15 ℃；

气温：火炮所在地点的温度为+15 ℃；

初速：用新炮和能保证标定初速的装药射击；

风：在所有高度上风速均等于零。

当实际射击条件偏离上述标准条件时，要进行修正，以得出综合距离，然后按综合距离求得瞄准角的数值。计算综合距离 的公式如下：

式中，D激光为激光测距仪测得的距离；D药温为由于药温偏离标准值在距离上的修正量；D气温为由于气温偏离标准值在距离上的修正量；D初速为由于初速偏离标准值在距离上的修正量；D人工修正是为弥补在距离上发生的系统偏差而设置的人工距离修正值。

在进行修正时，修正量的正、负规定如下：

气温和药温修正量：高于标准值时为“-”，低时为“+”；

初速修正量：大于标准值时为“-”，小于时为“+”。

例题：已知激光测距仪测出的距离是1 800 m，气温为-30 ℃，初速偏差量为-1.5%，药温为-5 ℃，人工修正量为-30 m，求使用穿甲弹射击时的综合距离。

解：

计算机根据激光测距仪所测距离（1 800 m），首先进行如下计算：

气温偏差为-30 ℃时，距离偏差量的绝对值为

初速偏差为-1.5% 时，距离偏差量的绝对值为

药温偏差为-20 ℃时，距离偏差量的绝对值为

式中，fT（1 800）为1 800 m，装药温度偏差10 ℃时的距离偏差量；

f（t1 800）为1 800 m，气温偏差10 ℃时的距离偏差量；

fv0（1 800）为1 800 m，初速偏差1% 时的距离偏差量。

然后计算综合距离：

最后，计算机按照综合距离 由函数fα（D）计算出瞄准角α。

（二）视差修正

视差是一种由于瞄准具没有准确地位于火炮轴线上，并且是在某一确定距离上进行校炮所产生的误差（图2-9）。这种误差在高低和方向上均可能存在。在现代火控系统中，可以通过计算机对视差进行补偿。下面以某型坦克为例，分析对视差进行补偿的公式。该坦克瞄准具中心线到炮身轴线在水平方向的距离是0.460 5 m，在高低方向的距离是0.425 m。

图2-9　视差的产生和补偿方法

水平方向视差的补偿方法如下：

已知，该坦克在1 200 m 距离处校炮，此时

当实际距离为D 时，

由图2-9可以看出，此时炮身应该向右转动Δψ 角，炮口才能对准目标方向。Δψ 就是视差补偿角度，其计算公式推导如下：

令Δη1=Δψ

则

当D＞1 200 m 时，Δη1 为正值，炮塔应向右转动Δη1 角度；

当D＜1 200 m 时，Δη1 为负值，炮塔应向左转动|Δη1|角度。

用相同的方法可以推导出补偿高低方向视差的公式：(www.xing528.com)

当D＞1 200 m 时，Δε1 为正值，火炮应向俯角转动Δε1 角度；

当D＜1 200 m 时，Δε1 为负值，火炮应向仰角转动|Δε1|角度。

值得说明的是，视差还有其他的修正方法。其中一种是不管校炮在何距离上进行，视差的修正公式不变。下面以水平方向为例，说明这种视差修正方法的原理，如图2-10（a）所示。

假设瞄准具中心到炮轴中心在水平向的距离为D，如果要使瞄准线和炮身轴线相交于一点，必须转动其中一条线——实际上是转动炮身轴线，从而产生一个α 角度。当D＜0.5 m，距离R＞500 m 时，可以近似认为

式中，α 即为视差修正角度（此公式对任何距离都适用）。

例如，坦克最初在1 800 m 距离处校炮，此时计算机算出的视差补偿角为α1：

假设此时火炮已经校准，即瞄准线和炮身轴线相交于目标上，则对于1 200 m 处的目标，由于火炮轴线转动α2 角度（α2=D/1 200（rad）），炮身轴线和瞄准线将交汇在目标上，如图 2-10（b）所示。

图2-10　任意距离校炮视差修正原理图

由于这种修正方法可适用于任何校炮距离，即校炮工作不必拘泥在1 000 m或1 200 m 距离处进行，从而给校炮工作带来一定方便。

（三）提前量计算

对运动目标射击时，在弹丸飞行时间内，目标运动一定距离，因此要有射击提前量。提前量按下式计算：

式中，Δη2、Δε2 为在水平和垂直方向的射击提前量；tf 为弹丸飞行时间；ωη、ωε 为目标在水平和垂直方向的角速度。

（四）火炮耳轴倾斜的修正计算

火炮耳轴倾斜时，使射角减小并使弹着点偏向低的一方，因而造成方向和距离上的偏差。为了使火炮恢复到坦克未倾斜时在高低和水平方向的位置，必须进行修正。修正公式推导如下：

图2-11　火炮耳轴倾斜修正计算

如图2-11所示，假设坦克未倾斜时火炮在高低和水平方向的角度为ε 和η（按地面坐标系y0Oz0），其中

式中，ηω 为横风修正量；z 为偏流修正量；Δη4 为人工装定水平方向综合修正量；α 为按综合距离计算的火炮瞄准角；Δε4 为人工装定垂直方向综合修正量。

坦克倾斜θ 角后，为使火炮恢复到原来（坦克未倾斜时）的空间位置，在炮塔坐标y1Oz1 上火炮的方向和垂直角度Δη3、Δε3 应该是：

（五）诸元计算

计算机在完成上面各项计算后，下一步是计算总的方向修正量Δη 和瞄准角Δε：

Δη 和Δε 为计算机对输入信息进行处理的最后结果，即射击诸元。此后，计算机通过D/A 变换电路，将数字量形式的Δη、Δε 信号转换成模拟量，输出到装表和调炮系统。

（六）符号约定

1.射击诸元

Δε 为正，火炮应在瞄准线上方；

Δη 为正，火炮应在瞄准线右方。

2.角速度

高低角速度，火炮向上转时为正；

水平角速度，炮塔顺时针旋转时为正。

3.横风

从右向左吹为正。

4.火炮耳轴倾斜角度

以火炮方向为基准，左倾为正。

（七）超界处理

在计算机中，每个输入量和输出量都有一定范围。这些范围是根据战术、技术论证制定的。如果某个量超过允许范围，计算机将不能工作或计算的结果已含有较大的误差。例如，测距仪测出的距离或耳轴倾斜传感器测出的角度超过了计算机的处理范围，对运动目标射击时跟踪时间过长或目标角速度超过某最大值，又如计算机的输出所相应的瞄准指标位置超过了瞄准镜的视界等。上述种种都认为已经“超界”。当有超界情况出现时，计算机要进行超界处理和显示。超界显示的方法多种多样，有的在控制面板上用指示灯的亮灭或闪动表示，有的用发光二极管或字符在目镜内显示。