王懷軍，張笑瀛，楊允海

(白城兵器試驗(yàn)中心， 遼寧 白城 137001 )

機(jī)載布撒器仿真試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

王懷軍，張笑瀛，楊允海

(白城兵器試驗(yàn)中心， 遼寧 白城 137001 )

利用蒙特卡羅試驗(yàn)和相容性檢驗(yàn)方法確定了機(jī)載布撒器等精度投彈區(qū)，通過仿真評定了布撒器命中精度，建立了數(shù)學(xué)仿真中的干擾模型以及脫靶量的計(jì)算方法，確定了數(shù)學(xué)仿真的試驗(yàn)方案，并根據(jù)該模型編制了計(jì)算機(jī)程序，獲得了仿真結(jié)果。最后得出仿真結(jié)果與真實(shí)試驗(yàn)的誤差。

布撒器；散布特性；仿真試驗(yàn)；蒙特卡羅；數(shù)學(xué)模型；仿真

0 引言

機(jī)載布撒器是一種能在敵防空火力區(qū)域之外投放、能攜帶多種子彈藥、高精度、模塊化的滑翔式多用途航空制導(dǎo)攻擊武器，是國內(nèi)第一種具備全天候、中近程、防區(qū)外投放、無動力、滑翔型、面殺傷的精確制導(dǎo)炸彈，并且具有維護(hù)簡單、作戰(zhàn)使用方便、性能價格比高等優(yōu)點(diǎn)。戰(zhàn)機(jī)使用機(jī)載布撒器無需進(jìn)入敵防空火力區(qū)域就可對地空導(dǎo)彈發(fā)射陣地、機(jī)場跑道、裝甲部隊(duì)、指揮中心、軍港、機(jī)庫等具有重要戰(zhàn)略意義的面目標(biāo)實(shí)施有效殺傷或嚴(yán)密封鎖，從而大大提高了其生存能力和作戰(zhàn)效能。

1 某型機(jī)載布撒器組成

某型機(jī)載布撒器主要由頭艙、戰(zhàn)斗部艙、尾艙組成，詳見圖1。

圖1 機(jī)載布撒器組成Fig.1 Composition of Airborne dispenser

2 確定機(jī)載布撒器等精度投彈區(qū)

2.1 蒙特卡羅試驗(yàn)

利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生滿足假設(shè)分布的誤差隨機(jī)數(shù)，采用蒙特卡羅方法分別進(jìn)行不同投彈條件下的數(shù)學(xué)仿真試驗(yàn)[2]。每一投彈條件下，試驗(yàn)次數(shù)不少于45次，為方便計(jì)算選擇100次。

通過對不同投彈條件下的仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相容性檢驗(yàn)來確定布撒器的等精度投彈區(qū)。

2.2 相容性檢驗(yàn)方法

采用秩和檢驗(yàn)方法。設(shè)X=(X1，X2，…，Xn1)和Y=(Y1，Y2，…，Yn2)為2種投彈條件下仿真試驗(yàn)所獲得的脫靶量子樣，將它們混合在一起，由小到大排列，得到如下次序統(tǒng)計(jì)量：

Z1≤Z2≤…≤Zn1+n2.

如果Xk=Zj，則記rk(X)=j，表示Xk的秩為j。構(gòu)造檢驗(yàn)2個子樣是否屬于同一總體的統(tǒng)計(jì)量T為樣本(X1，X2，…，Xn1)的秩和，即

當(dāng)n1，n2較大時，在2個子樣相容的條件下有

因此，可以采用正態(tài)分布的檢驗(yàn)方法。檢驗(yàn)準(zhǔn)則為

式中：A={兩子樣相容}；α為顯著性水平。

一般情況下，取n1=n2=50，α=0.025或0.05。

檢驗(yàn)結(jié)果：在研制總要求規(guī)定的投彈條件，對于機(jī)載布撒器來說是一個等精度區(qū)。

3 利用數(shù)學(xué)仿真評定布撒器命中精度

3.1 數(shù)學(xué)仿真中的干擾

影響布撒器命中精度的干擾因素可分為兩大類：確定性干擾和隨機(jī)干擾[3-4]。

(1) 確定性干擾

此類干擾，在數(shù)學(xué)仿真時，對每組投放條件，干擾的算法均相同。主要為機(jī)彈干擾。

(2) 隨機(jī)干擾

1) 隨機(jī)誤差

此類干擾，在數(shù)學(xué)仿真時，每種誤差對應(yīng)每組仿真初始條件，全彈道只取一個隨機(jī)數(shù)。主要包括彈體、氣動參數(shù)、舵機(jī)、子彈藥、目標(biāo)、投彈等干擾。

2) 隨機(jī)過程誤差

此類干擾，在數(shù)學(xué)仿真時，對每一種仿真初始條件，按其分布每個采樣點(diǎn)隨機(jī)選取一個隨機(jī)數(shù)。主要包括組合導(dǎo)航、高度表以及風(fēng)場等干擾。

主要干擾因素的數(shù)學(xué)模型見表1。

風(fēng)場模型為

W=NB(3.3+1.94×10-3Y+9.15×10-8Y2),

當(dāng)Y<200 m，W≥10 m/s時

W=10 m/s,

Wxg=WcosφB,

Wzg=WsinφB,

式中：NB為均方差σNB=1的隨機(jī)中心正態(tài)分布量;φB為在0°～360°間均勻分布的隨機(jī)量;Y為布撒器或飛機(jī)的高度(相對高度)；Wxg和Wzg為風(fēng)速分量。

3.2 脫靶量的計(jì)算

坐標(biāo)系的選取[5]：定義目標(biāo)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，投彈點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)連線水平投影為x軸，指向目標(biāo)點(diǎn)為正；以目標(biāo)點(diǎn)當(dāng)?shù)劂U垂線為y軸，向上為正；z軸正向按右手法則確定。

式中：( 0，0)為瞄準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo);(x,z)―子彈藥散布中心坐標(biāo);Π為脫靶量;(Πx,Πz)為脫靶量Π在坐標(biāo)系中的分量。

3.3 數(shù)學(xué)仿真試驗(yàn)方案[6-18]

仿真初始條件，包括投放高度、速度、射程和扇面角，要求能夠覆蓋研制總要求規(guī)定的投彈條件。

3.3.1 仿真試驗(yàn)初始條件

(1) 水平彈射投放；

(2) 高度(h0～hi)m，按(n)m分層，共46個條件；

(3) 速度(真空速)(v0～vi)km/h，按(n)km/h分層，共6個條件；

(4) 投放扇面角(在相應(yīng)高度條件下)選取-R°,-R°/2，0°,R°/2和R°，共5個條件；

(5) 射程(在相應(yīng)高度、速度和投放扇面角條件下)選取最遠(yuǎn)、最近和中值，共3個條件。

共計(jì)4 140組初始條件，在每組初始條件下，仿真計(jì)算100條彈道。

3.3.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)的項(xiàng)目主要包括：最小投放距離；最大投放距離；最大投放扇面角；CEP估計(jì)。

(1) 最小投放距離

1) 高度h0m，速度v0km/h，扇面角0°。

2) 高度him，速度v0km/h，扇面角0°。

(2) 最大投放距離

1) 高度h0m，速度vikm/h，扇面角0°。

2) 高度him，速度vikm/h，扇面角0°。

表1 布撒器干擾因素及其分布特性表

(3) 最大投放扇面角

扇面角±R°，共144組投彈條件。

(4)CEP估計(jì)

4 結(jié)論

(2) 根據(jù)布撒器的投放條件，考慮其飛行過程中的各種干擾條件，通過大量的數(shù)學(xué)仿真數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)飛行試驗(yàn)次數(shù)的不足，可作為布撒器精度評定的補(bǔ)充依據(jù)。

(3) 仿真試驗(yàn)具有靈活性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和可重復(fù)性等特點(diǎn), 在飛行試驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)的某些極端試驗(yàn)條件設(shè)置、增加子樣數(shù)量和獲得結(jié)果信息量方面, 具有明顯優(yōu)勢。

(4) 仿真試驗(yàn)與飛行試驗(yàn)是相互依賴、互為補(bǔ)充的，不能認(rèn)為一切都可以完全依賴于仿真試驗(yàn)，也不可能做完整的各種投放和氣象條件下的飛行試驗(yàn)。

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Design and Implementation of Airborne Dispenser Simulation Test Scheme

WANG Huai-jun， ZHANG Xiao-ying, YANG Yun-hai

(Baicheng Ordnance Test Center,Liaoning Baicheng 137001, China)

The Monte Carlo test and compatibility test are used to determine the equal precision of airborne dispenser drop zone. The accuracy of dispenser hitting is evaluated by simulation. Interference model and calculation method of miss distance is established in mathematical simulation. The test scheme of mathematical simulation is determined. And according to the model, a computer program is developed and the simulation results are obtained. Finally, the error between the simulation results and the real test is obtained.

dispenser; distributed characteristic; simulation test; Monte Carlo; mathematical model; simulation

2016-05-02；

2016-08-20 作者簡介：王懷軍(1972-)，男，黑龍江齊齊哈爾人。高工，碩士，主要研究方向?yàn)閺椝幑こ獭?/p>

10.3969/j.issn.1009-086x.2017.02.031

TJ414；TP391.9

A

1009-086X(2017)-02-0196-06

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