坦克车体振动对火炮射击精度的影响

（一）车体振动类型

坦克车体的振动是由于坦克行驶于不平的地面时，负重轮遇到障碍物，其冲击能量被悬挂装置的弹簧所吸收，而后又传递到车体而造成的。

图4-1　坦克车体的振动

由于坦克行驶地面不平或其他原因引起的车体振动，主要表现为垂直线振动（）、绕Oξ 轴的横向角振动（）、绕Oη 轴的水平角振动（）和绕 ζO 轴的纵向角振动（），如图4-1所示。图中，O 为不动点，称作车体振动中心。振动中心的位置与车体悬挂装置的刚度及其对车体重心的分布有关。

坦克车体振动大小与坦克的结构参数及其悬挂装置的刚性、道路形状和运动速度有关。

通过对上述几种影响因素的分析和计算，有可能得出坦克振动的情况，但由于这项工作十分复杂而往往采用在实验场上实验的方法。

表4-1中列举了中型坦克在现地以5～25 km/h 运动时振动的基本参数，供参考。

表4-1　中型坦克在现地以5～25 km/h 运动时振动的基本参数

根据对实验数据分析，可以得到如下结论：

① 小的振动比较大的振动存在的百分比大得多。

例如，车体纵向角振动中，振幅在0°～1°内的存在百分比为42%，0°～2°的存在百分比为73%。所以，当计算稳定装置的工作精度时，不应只考虑其角位移、角速度及角加速度的最大值，而须考虑存在80%～90% 的经常情况。

② 纵向、横向和水平面内的角振动参数是依下列比例组成的：

③ 坦克车体在纵向角振动中的周期有90% 是在下列范围内：

Tθ=0.75～1.5 s，也即频率为50～60 次/min。

（二）车体振动对火炮行进间射击精度的影响

我们知道，坦克火炮射手对振动是通过瞄准镜中看到目标不断在瞄准分划（或十字线）附近往复跳动来体会的，他必须选择目标与分划重合时进行发射。由于火炮具有发射延迟时间τ，因此，坦克车体的振动不仅使炮弹具有沿振动方向的附加分速度，而且使炮弹在飞离炮口时就已经出现射角和射向的偏差。

所谓发射延迟时间，是指从射手决定发射到弹丸离开炮膛所经历的时间。它取决于发射装置的类型、底火类型和射手熟练程度。经过实测，发射延迟时间有表4-2所示数值。

表4-2　火炮的发射延迟时间

由下面的分析可知，各种振动对射击精度的影响程度是不同的。

① 垂直线振动：使炮身轴线产生上下平行位移，并使炮弹出炮口时具有垂直方向分速度，因而改变了炮弹的掷角。

这种垂直线振动的振幅，主要取决于地面的不平程度。一般地，振幅的大小不高于地面障碍物的高度，而普通地面即中等不平度在100～150 mm 之间。由于振幅数值较小，因此这种振动使弹道上下的位移对行进间射击精度影响不大。

② 横向角振动：使炮身轴线偏向压低履带的一面，因此使射面倾斜。如图4-2所示。

图4-2　横向角振动的影响

图4-2中，OAB 和OA′B′分别为发射延迟时间τ 前后的射面，设车体横向振动的速度平均值为，则在发射延迟时间τ 内，平均转角为Δφ=·τ。此时射角φ0 变为φ。

考虑到φ0 和φ 都很小，故

φ=φ0cosv平均

所以，在延迟时间τ 内，射角的变化为：

图4-2中，Δφ 为延迟时间内火炮射向的偏差。

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考虑到Δφ 和φ0 都很小，故

此外，横向角振动还使弹丸出炮口时具有垂直方向和水平方向附加分速度。

由图4-2可见，垂直方向分速度为Rsin v平均，水平方向分速变为Rcos v平均。其中，R 为振动前炮口至水平面的距离。

横向角振动在射角很大的情况下将产生较显著的影响。由于坦克火炮通常使用直接瞄准射击，射角很小，并且这种角振动的速度也不大，所以产生的误差很小。

③ 水平角振动：在延迟时间内使射向改变一个角度，并使弹丸飞离炮口时具有沿振动方向的附加偏角。

由图4-3可见，射向的误差角为

其中，弹丸的附加偏角Δα=，L 为车体振动中心至炮口的距离，v0 为弹丸初速。

取为平均值：

图4-3　水平角振动的影响

设=1.1°/s，τ=0.16 s，L=6 m，v0=900 m/s，则Δφ≈3 mil。

即对1 000 m 处目标而言，偏差约达3 m。

④ 纵向角振动：使火炮的射角φ 不断地改变，从而使弹道在射高和射程方面发生偏差。

在发射延迟时间内的射角改变与火炮在射面内运动的速度有关，并且由于这种速度，还使弹丸得到与炮身轴线垂直的附加分速度，从而产生了Δγ 的偏角。

如果忽略火炮相对车体的振动的影响，并设射向与航向一致（图4-4），则射角误差Δφ 为：

图4-4　纵向角振动的影响

其中，弹丸的附加偏角

式中，L 为车体振动中心至炮口的距离；v0 为弹丸初速；取为平均值。则

设=3.7°/s，τ=0.16 s，L=6 m，v0=900 m/s。计算结果是0.62°，折合为10.3 mil。

射角改变10 mil 时，对于在1 000 m 处的垂直目标，弹丸将偏离约10 m。通常坦克高度不大于3 m，弹丸偏离10 m 已经是严重脱靶。

由上述可见，车体的振动，特别是纵平面内的角振动（其次是水平面内的角振动），对于射击精度的影响是很大的。

（三）减小振动对行进间射击精度影响的方法

为了提高火炮行进间的射击精度，需要：

① 增大坦克运动的平稳性。这需要采用适当刚度的悬挂装置和使用减震器。

② 减少发射延迟时间，办法是采用动作快的有电底火的发射装置。

③ 选择平稳路面，在射击时，降低运动速度和训练成员进行行进间射击。

④ 最根本的办法是采用包括武器稳定和驱动装置在内的火炮控制系统。它不仅能提高命中率，还能提高瞄准效率和射击反应时间。