專利名稱:近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈毀傷效應(yīng)的計(jì)算方法

技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種武器彈藥對目標(biāo)毀傷效應(yīng)的計(jì)算方法，具體說是一種近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈毀傷效應(yīng)的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種高性能的反艦導(dǎo)彈不斷涌現(xiàn)出來，1967年10月第三次中東戰(zhàn)爭中，埃及用蘇制“冥河”導(dǎo)彈一舉擊沉以色列“艾拉特”號驅(qū)逐艦，極大地刺激了各國反艦導(dǎo)彈的發(fā)展，同時(shí)給對艦艇防空反導(dǎo)提出了新課題；1982年5月英阿馬島戰(zhàn)爭中，阿根廷用法制“飛魚”AM-39反艦導(dǎo)彈相繼擊沉裝備精良的英國皇家海軍驕子——“謝菲爾德”號驅(qū)逐艦和1.8萬噸級“大西洋運(yùn)輸者”號大型集裝箱運(yùn)輸船，更進(jìn)一步地證明了反艦導(dǎo)彈對水面艦艇構(gòu)成了致命的威脅。
反艦導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)、威力大、命中率高、體積小、速度快、飛行彈道多變，特別是掠海飛行時(shí)難以發(fā)現(xiàn)，給防御反擊帶來很大困難。面對日趨嚴(yán)重的威脅，各國海軍引起了高度重視，并做出強(qiáng)烈反應(yīng)。一般對反艦導(dǎo)彈采取多層次、多種防御手段。第一防御區(qū)早期預(yù)警；第二防御區(qū)中期警戒；第三防御區(qū)為近程防御。防御反艦導(dǎo)彈的程序一般為視距外雷達(dá)偵察預(yù)警；對發(fā)射平臺(tái)導(dǎo)彈攻擊雷達(dá)實(shí)施干擾；監(jiān)視飛行導(dǎo)彈用對空導(dǎo)彈實(shí)施攔擊；對導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)在其搜索階段實(shí)施干擾；中大口徑自動(dòng)火炮實(shí)施攔擊；小口徑自動(dòng)火炮實(shí)施攔擊。
目前，小口徑自動(dòng)火炮實(shí)施攔擊是各艦艇的最后也是最有效的反擊手段，對于各艦艇配備多少小口徑自動(dòng)火炮，每門火炮配備多少彈藥，是各軍隊(duì)主管部門關(guān)心的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小口徑自動(dòng)火炮的近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈的毀傷概率的計(jì)算方法，為海軍艦艇配備小口徑自動(dòng)火炮及其彈藥提供決策參考。
為解決其技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案包括如下步驟1、確定反艦導(dǎo)彈易損的要害部件導(dǎo)致反艦導(dǎo)彈目標(biāo)爆炸或脫離命中艦船折合域的部件，稱為要害部件，其他部件稱非要害部分。
2、以毀傷一枚反艦導(dǎo)彈平均必須命中的破片數(shù)為毀傷判據(jù)，確定導(dǎo)彈艙元部件侵徹抗力強(qiáng)度與導(dǎo)彈多層耙的等效關(guān)系近炸引信預(yù)制破片彈反導(dǎo)主要是靠破片對導(dǎo)彈目標(biāo)侵徹破壞，人們普遍關(guān)心的問題是毀傷一枚導(dǎo)彈平均必須命中的破片數(shù)是多少，這是一種最簡易的判據(jù)。反艦導(dǎo)彈目標(biāo)結(jié)構(gòu)及抗力復(fù)雜，如果直接對導(dǎo)彈部件實(shí)物進(jìn)行破片侵徹能力研究將是更為復(fù)雜且費(fèi)用很高。為此，本發(fā)明提出建立導(dǎo)彈多層等效靶概念，用鋁合金多層等效靶作為“橋梁”，溝通破片對導(dǎo)彈目標(biāo)侵徹能力的內(nèi)在關(guān)系，導(dǎo)彈部件抗侵徹能力均與導(dǎo)彈多層靶的抗破片侵徹能力建立了等效關(guān)系。從而將極為復(fù)雜的破片對導(dǎo)彈部件侵徹能力研究轉(zhuǎn)化為——可以定量描述的破片對導(dǎo)彈多層靶的侵徹能力研究。
3、設(shè)定反艦導(dǎo)彈和彈丸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。其參數(shù)包括
目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，大小用Vm表示q目標(biāo)的航路角。即
在水平面上的投影矢量與水平距離的夾角λ目標(biāo)航路的傾斜角。即
和水平面上的交角 彈丸的運(yùn)動(dòng)速度，大小用Vd表示θ彈道傾角。
彈丸相對目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，大小用Vdm表示4、建立兩個(gè)坐標(biāo)系x坐標(biāo)系和y坐標(biāo)系。
x坐標(biāo)系以目標(biāo)中心為原點(diǎn)，x1軸為過斜距離的垂直面與過目標(biāo)垂直于炮目距離的平面Q的交線，正向朝上。x2軸與x1軸同在平面Q內(nèi)，正向與航路正向同側(cè)。x3軸為斜距離的延長線。
y坐標(biāo)系以原點(diǎn)為目標(biāo)中心，y1軸和
同向，y2軸為過原點(diǎn)垂直于
的平面和水平面的交線，并和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向在x1x3平面的同側(cè)，y3軸由y1、y2軸通過右手法則確定。
各有關(guān)矢量在x坐標(biāo)系中的表示為V→m={a1,a2,a3}]]>其中a1＝Vmcosλcosqsinεq+Vmsinλcosεqa2＝Vmcosλsinqa3＝Vmcosλcosqcosεq+VmsinλcosεqV→d={b1,b2,b3}]]>其中b1＝Vdsinθcosεq-Vdcosθsinεqb2＝0b3＝Vdcosθcosεq+VdsinθsinεqV→dm={c1,c2,c3}]]>其中c1＝b1-a1，c2＝-a2，c3＝b3-a3以上表達(dá)式中的εq為炮目交角在x坐標(biāo)系中的任意點(diǎn)A{x1，x2，x3}通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以轉(zhuǎn)換成y坐標(biāo)系中的坐標(biāo){y1，y2，y3}。
5、將目標(biāo)分成n1個(gè)易損艙段，每個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(y1，y2，y3)，則整個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)毀傷概率等于至少殺傷一個(gè)艙段的概率，即G(y1,y2,y3)=1-Πi=1n1(1-Gi(y1,y2,y3))---(1)]]>彈丸爆炸后破裂成許多無規(guī)則的破片，將各種重量的破片按重量分級G1，G2，G3，…，Gk，各種重量的破片數(shù)分別為N1，N2，…，Nk。設(shè)重量為Gj的破片對目標(biāo)第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(j)(y1，y2，y3)，則有Gi(y1,y2,y3)=1-Πj=1k(1-Gi(j)(y1,y2,y3))---(2)]]>設(shè)P(1)，P(2)，…，P(Nj)分別為有一個(gè)破片，有兩個(gè)破片，……，有Nj個(gè)破片命中第i個(gè)艙段的概率(此處的破片指重量為Gj的破片)，G(1)，G(2)，…，G(Nj)分別為艙段(第i個(gè))命中一個(gè)破片，兩個(gè)破片，…，Nj個(gè)破片時(shí)相應(yīng)的毀傷艙段的條件概率。可按全概率公式算出重量為Gj的破片毀傷第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率Gi(j)(y1,y2,y3)=P(1)G(1)+P(2)G(2)+···+P(Nj)G(Nj)]]>=Σm=0∞P(m)G(m)---(3)]]>(P(i)＝G(i)＝0，i＝Nj+1，…)命中艙段的破片數(shù)服從泊松分布，即P(m)=(m‾i(j))mM!e-m‾i(j)---(4)]]>其中
mi(j)——第i個(gè)艙段命中重量為Gj的破片數(shù)的數(shù)學(xué)期望。
因?yàn)闆]有考慮殺傷積累，且各個(gè)破片擊毀艙段是相互獨(dú)立的事件。在艙段上命中m塊破片的條件下，殺傷艙段的概率G(m)符合指數(shù)殺傷規(guī)律G(m)＝1-(1-P1i(j))m(5)其中P1i(j)——命中艙段的重量為Gj的單枚破片殺傷艙段的概率將(4)、(5)代入(3)得Gi(j)(y1,y2,y3)=1-e-m‾i(j)P1i(j)---(6)]]>再由(2)得Gi(y1,y2,y3)=1-e-Σj=1km‾i(j)P1i(j)---(7)]]>由(1)得坐標(biāo)毀傷概率G(y1，y2，y3)的一般表達(dá)式
G(y1,y2,y3)=1-e-Σi=1mΣj=1km‾i(j)P1i(j)---(8)]]>6、利用上述模型，計(jì)算某小口徑艦炮的近炸引信預(yù)制破片彈對某反艦導(dǎo)彈的毀傷概率。
本發(fā)明的有益效果是該方法通過模型設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，因此所得結(jié)果準(zhǔn)確、快速、逼真，通過實(shí)驗(yàn)的模型計(jì)算，在反艦導(dǎo)彈的速度Vm＝300m/s、掠海飛行，飛行高度為6m，近炸引信預(yù)制破片彈存速為Vd＝700m/s，Vdm＝1000m/s，作用半徑為2m的條件下，某小口徑艦炮的近炸引信預(yù)制破片彈對某反艦導(dǎo)彈的毀傷概率為0.56。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
①確定反艦導(dǎo)彈易損害要害部件，為雷達(dá)艙、駕駛艙、尾艙和發(fā)動(dòng)機(jī)艙；②以毀傷一枚反艦導(dǎo)彈平均必須命中的破片數(shù)為毀傷判據(jù)，確定導(dǎo)彈艙元部件侵徹抗力強(qiáng)度與導(dǎo)彈多層耙的等效關(guān)系。
③分析反艦導(dǎo)彈和近炸引信預(yù)制破片彈反艦導(dǎo)彈的速度Vm＝300m/s，掠海飛行的高度為6m。近炸引信是通過對目標(biāo)的存在、距離、方位、速度等信息的感覺和探測來識別目標(biāo)，并能在彈道上適時(shí)地、自動(dòng)地選擇炸點(diǎn)，以對目標(biāo)進(jìn)行有效殺傷。本發(fā)明的近炸引信是指無線電引信，它是把雷達(dá)技術(shù)移植到近炸引信上的結(jié)果，被譽(yù)為第二次世界大戰(zhàn)期間的三大發(fā)明之一。某近炸引信預(yù)制破片彈，全彈長度534毫米，重量2.4千克，彈丸重880克，炸藥120克，初速1025米/秒，主要用于攻擊反艦巡航導(dǎo)彈。這種彈藥的彈體由特種鋼制成，彈壁四周埋裝有650個(gè)小鎢球，爆炸后可產(chǎn)生2400塊小破片，平均飛散速度高達(dá)1500米/秒；對來襲反艦導(dǎo)彈有極大的殺傷力，另外，該彈藥配裝的近炸引信采用多普勒原理，裝有自動(dòng)化的敏感控制裝置，可隨目標(biāo)距水面高度的不同而自動(dòng)調(diào)整引爆半徑，大大提高了對目標(biāo)的命中率。目前又出現(xiàn)了可編程近炸引信預(yù)制破片彈，彈重1.1千克，彈內(nèi)嵌入1100顆直徑為3mm的鎢球，該彈初速為1100米/秒，其射速為450發(fā)/min，在2.4s內(nèi)可向目標(biāo)發(fā)射18發(fā)炮彈，并形成19800個(gè)彈丸，該炮可根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)和戰(zhàn)術(shù)使用條件，自動(dòng)控制彈丸的爆炸作用方式，從而取得較高的攔截效果。
④建立x坐標(biāo)系和y坐標(biāo)系在x坐標(biāo)中的任意點(diǎn)A(x1、x2、x3)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成y坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(y1、y2、y3)。
5、本實(shí)施例是在射擊條件給定時(shí)即交匯條件一定時(shí)，用y坐標(biāo)系的炸點(diǎn)坐標(biāo)函數(shù)G(y1、y2、y3)來計(jì)算的，它包括如下8個(gè)計(jì)算公式本實(shí)施例不考慮目標(biāo)的殺傷積累。將目標(biāo)分成n1個(gè)易損艙段，每個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(y1，y2，y3)，則整個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)毀傷概率等于至少殺傷一個(gè)艙段的概率，即G(y1,y2,y3)=1-Πi=1n1(1-Gi(y1,y2,y3))---(1)]]>彈丸爆炸后破裂成許多無規(guī)則的破片，將各種重量的破片按重量分級G1，G2，G3，…，Gk，各種重量的破片數(shù)分別為N1，N2，…，Nk。設(shè)重量為Gj的破片對目標(biāo)第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(j)(y1，y2，y3)，則有Gi(y1,y2,y3)=1-Πj=1k(1-Gi(j)(y1,y2,y3))---(2)]]>設(shè)P(1)，P(2)，…，P(Nj)分別為有一個(gè)破片，有兩個(gè)破片，……，有Nj個(gè)破片命中第i個(gè)艙段的概率(此處的破片指重量為Gj的破片)，G(1)，G(2)，…，G(Nj)分別為艙段(第i個(gè))命中一個(gè)破片，兩個(gè)破片，…，Nj個(gè)破片時(shí)相應(yīng)的毀傷艙段的條件概率?？砂慈怕使剿愠鲋亓繛镚j的破片毀傷第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率Gi(j)(y1,y2,y3)=P(1)G(1)+P(2)G(2)+···+P(Nj)G(Nj)]]>=Σm=0∞P(m)G(m)---(3)]]>(P(i)＝G(i)＝0，i＝Nj+1，…)命中艙段的破片數(shù)服從泊松分布，即P(m)=(m‾i(j))mM!e-m‾i(j)---(4)]]>其中mi(j)——第i個(gè)艙段命中重量為Gj的破片數(shù)的數(shù)學(xué)期望。
因?yàn)闆]有考慮殺傷積累，且各個(gè)破片擊毀艙段是相互獨(dú)立的事件。在艙段上命中m塊破片的條件下，殺傷艙段的概率G(m)符合指數(shù)殺傷規(guī)律G(m)＝1-(1-P1i(j))m(5)其中P1i(j)——命中艙段的重量為Gj的單枚破片殺傷艙段的概率將(4)、(5)代入(3)得Gi(j)(y1,y2,y3)=1-e-m‾i(j)P1i(j)---(6)]]>再由(2)得Gi(y1,y2,y3)=1-e-Σj=1km‾i(j)P1i(j)---(7)]]>由(1)得坐標(biāo)毀傷概率G(y1，y2，y3)的一般表達(dá)式G(y1,y2,y3)=1-e-Σi=1mΣj=1km‾i(j)P1i(j)---(8)]]>6、利用上述模型，在計(jì)算機(jī)上計(jì)算出小口徑艦炮的近炸引信預(yù)制破片彈對某反艦導(dǎo)彈的毀傷概率。
權(quán)利要求
1.一種近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈毀傷效應(yīng)的計(jì)算方法，其特征是，該計(jì)算方法包括如下步驟①確定導(dǎo)彈的易損性與部件毀傷判據(jù)近炸引信預(yù)制破片彈反導(dǎo)主要是靠破片對導(dǎo)彈目標(biāo)侵徹破壞，人們普遍關(guān)心的問題是毀傷一枚導(dǎo)彈平均必須命中的破片數(shù)是多少，這是一種最簡易的判據(jù)，反艦導(dǎo)彈目標(biāo)結(jié)構(gòu)及抗力復(fù)雜，如果直接對導(dǎo)彈部件實(shí)物進(jìn)行破片侵徹能力研究將是更為復(fù)雜且費(fèi)用很高，為此，提出建立導(dǎo)彈多層等效靶概念，用鋁合金多層等效靶作為“橋梁”，溝通破片對導(dǎo)彈目標(biāo)侵徹能力的內(nèi)在關(guān)系，導(dǎo)彈部件抗侵徹能力均與導(dǎo)彈多層靶的抗破片侵徹能力建立了等效關(guān)系，從而將極為復(fù)雜的破片對導(dǎo)彈部件侵徹能力研究轉(zhuǎn)化為——可以定量描述的破片對導(dǎo)彈多層靶的侵徹能力研究；②建立x坐標(biāo)系和y坐標(biāo)系x坐標(biāo)系以目標(biāo)中心為原點(diǎn)，x1軸為過斜距離的垂直面與過目標(biāo)垂直于炮目距離的平面Q的交線，正向朝上，x2軸與x1軸同在平面Q內(nèi)，正向與航路正向同側(cè)，x3軸為斜距離的延長線y坐標(biāo)系原點(diǎn)為目標(biāo)中心，y1軸和
同向，y2軸為過原點(diǎn)垂直于
的平面和水平面的交線，并和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向在x1x3平面的同側(cè)，y3軸由y1、y2軸通過右手法則確定；③將目標(biāo)分成n1個(gè)易損艙段，每個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(y1，y2，y3)，則整個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)毀傷概率等于至少殺傷一個(gè)艙段的概率，即G(y1,y2,y3)=1-Πi=1n1(1-Gi(y1,y2,y3))---(1)]]>彈丸爆炸后破裂成許多無規(guī)則的破片，將各種重量的破片按重量分級G1，G2，G3，…，Gk，各種重量的破片數(shù)分別為N1，N2，…，Nk，設(shè)重量為Gj的破片對目標(biāo)第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率為Gi(j)(y1，y2，y3)，則有Gi(y1,y2,y3)=1-Πj=1k(1-Gi(j)(y1,y2,y3))---(2)]]>設(shè)P(1)，P(2)，…，P(Nj)分別為有一個(gè)破片，有兩個(gè)破片，……，有Nj個(gè)破片命中第i個(gè)艙段的概率(此處的破片指重量為Gj的破片)，G(1)，G(2)，…，G(Nj)分別為艙段(第i個(gè))命中一個(gè)破片，兩個(gè)破片，…，Nj個(gè)破片時(shí)相應(yīng)的毀傷艙段的條件概率，可按全概率公式算出重量為Gj的破片毀傷第i個(gè)艙段的坐標(biāo)毀傷概率Gi(j)(y1,y2,y3)=P(1)G(1)+P(2)G(2)+···+P(Nj)G(Nj)]]>=Σm=0∞P(m)G(m)---(3)]]>(P(i)＝G(i)＝0，i＝Nj+1，…)命中艙段的破片數(shù)服從泊松分布，即P(m)=(m‾i(j))mm!e-m‾i(j)---(4)]]>其中mi(j)——第i個(gè)艙段命中重量為Gj的破片數(shù)的數(shù)學(xué)期望；因?yàn)闆]有考慮殺傷積累，且各個(gè)破片擊毀艙段是相互獨(dú)立的事件，在艙段上命中m塊破片的條件下，殺傷艙段的概率G(m)符合指數(shù)殺傷規(guī)律G(m)=1-(1-P1i(j))m----(5)]]>其中P1i(j)——命中艙段的重量為Gj的單枚破片殺傷艙段的概率將(4)、(5)代入(3)得Gi(j)(y1,y2,y3)=1-e-m‾i(j)P1i(j)---(6)]]>再由(2)得Gi(y1,y2,y3)=1-e-Σj=1km‾i(j)P1i(j)---(7)]]>由(1)得坐標(biāo)毀傷概率G(y1，y2，y3)的一般表達(dá)式G(y1,y2,y3)=1-e-Σi=1mΣj=1km‾i(j)P1i(j)---(8)]]>④利用上述模型，計(jì)算某小口徑艦炮的近炸引信預(yù)制破片彈對某反艦導(dǎo)彈的毀傷概率。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的計(jì)算方法，其特征是x坐標(biāo)系和y坐標(biāo)系中，各有關(guān)矢量在x坐標(biāo)中的表示為V→m={a1,a2,a3}]]>其中a1＝Vmcosλcos q sinεq+Vmsinλcosεqa2＝Vmcosλsinqa3＝Vmcosλcosqcosεq+VmsinλcosεqV→d={b1,b2,b3}]]>其中b1＝Vdsinθcosεq-Vdcosθsinεqb2＝0b3＝Vdcosθcosεq+VdsinθsinεqV→dm={c1,c2,c3}]]>其中c1＝b1-a1，c2＝-a2，c3＝b3-a3以上表達(dá)式中的εq為炮目交角在x坐標(biāo)系中的任意點(diǎn)A{x1，x2，x3}通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以轉(zhuǎn)換成y坐標(biāo)系中的坐標(biāo){y1，y2，y3}。
專利摘要
一種近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈毀傷效應(yīng)的計(jì)算方法，屬引信技術(shù)領(lǐng)域：
。主要目的是用于研究近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈的毀傷效能，給海軍艦炮配備相應(yīng)的彈藥提供決策依據(jù)。該計(jì)算方法主要是通過建立反艦導(dǎo)彈模型，在電子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后得到近炸引信預(yù)制破片彈對反艦導(dǎo)彈的毀傷效應(yīng)。該方法計(jì)算速度快、結(jié)果準(zhǔn)確、逼真，可用于指導(dǎo)艦船小口徑自動(dòng)火炮的彈藥配備。
文檔編號F42B12/22GKCN1779409SQ200510032186
公開日2006年5月31日 申請日期2005年9月20日
發(fā)明者杜云峰 申請人:湖南文理學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan