陳敬志
(中國飛行試驗研究院,西安 710089)
機載空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)是對地移動或靜止目標(biāo)實施精確打擊武器系統(tǒng)的主要組成部分,其動態(tài)精度指標(biāo)是飛機綜合航電火控系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一,是系統(tǒng)效能考核和評定的主要內(nèi)容。
空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)動態(tài)精度試驗一般在外場進行,其特點有試驗影響因素多、動用資源廣、組織實施難度大、技術(shù)復(fù)雜度高等[1-2]。傳統(tǒng)的空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)動態(tài)精度試驗設(shè)計主要依靠專家經(jīng)驗,無法滿足現(xiàn)代復(fù)雜火控系統(tǒng)精度評價的要求。文中采用基于均勻設(shè)計方法對動態(tài)精度試驗剖面進行設(shè)計,對空地導(dǎo)彈火控精度試驗剖面進行了仿真,并給出了試驗剖面仿真結(jié)果。對于機載制導(dǎo)武器火控精度試驗設(shè)計具有實際工程意義。
試驗設(shè)計是應(yīng)用理論方法,科學(xué)安排試驗的一項技術(shù),典型的試驗設(shè)計方法有參數(shù)設(shè)計法、正交設(shè)計法和全面試驗法等。均勻設(shè)計方法是一種近年來興起的新型試驗設(shè)計方法,是單純從均勻性出發(fā),讓試驗點在試驗范圍內(nèi)均勻散布的一種試驗設(shè)計方法[3]。均勻設(shè)計理論將數(shù)論和多元統(tǒng)計相結(jié)合,強調(diào)試驗點的均勻分布特性,以通過較少試驗來獲得較多的信息;可高效地選取有代表性的、能反映樣本體系主要特征的試驗點,在需要進行多水平試驗時,可大大降低試驗的次數(shù),試驗次數(shù)是水平數(shù)的一次方,試驗數(shù)據(jù)利用計算機進行多元統(tǒng)計,可以定量分析各因素對試驗結(jié)果的影響[4-6]。
文中依托均勻設(shè)計理論,開展空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)試驗方法設(shè)計。首先進行試驗因素的設(shè)計,其次根據(jù)均勻設(shè)計表,對試驗因素進行仿真設(shè)計,最終給出試驗剖面仿真結(jié)果。
以典型對地面移動目標(biāo)攻擊場景為例,分析影響空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)動態(tài)精度試驗結(jié)果的要素,確定試驗剖面包含的主要可控因素有:
1)相對高度(載機相對目標(biāo));
2)目標(biāo)速度;
3)相對航向;
4)目標(biāo)方位角;
5)射程。
確定試驗剖面的可控因素后,即可設(shè)計可控因素的水平數(shù),一般遵循下面兩項原則:
1)在導(dǎo)彈火控系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用范圍內(nèi),各試驗因素有效區(qū)間內(nèi)均勻取值;
2)按照均勻設(shè)計理論,試驗的水平數(shù)應(yīng)取因素數(shù)的3~5倍。
可控因素和水平數(shù)確定后,運用均勻設(shè)計理論,便可得到每個試驗剖面的具體參數(shù),如載目相對高度、目標(biāo)速度、射程等。根據(jù)試驗剖面可設(shè)計出具體的動態(tài)精度試驗條件和方法[7-8]。
以近程空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)的典型作戰(zhàn)性能參數(shù)為例,確定可控因素取值范圍如下:
1)相對高度:1~4 km;
2)目標(biāo)速度:50~120 km/h;
3)相對航向:-180°~180°;
4)目標(biāo)方位角:-50°~50°;
5)射程:3~10 km。
在設(shè)計試驗水平時,既要考慮到實際需要,又要保證試驗的誤差比較小。均勻設(shè)計法可保證試驗點均勻散布,且相比其他試驗設(shè)計方法所需的試驗次數(shù)較少,但不可一味地追求少的試驗次數(shù),過少的試驗次數(shù)很可能降低試驗結(jié)果的置信度,導(dǎo)致使試驗和研究停留在表面化的水平上。根據(jù)前述水平數(shù)確定原則,試驗水平數(shù)取因素數(shù)的3倍,即水平數(shù)取值15,試驗因素水平數(shù)見表1。
表1 試驗因素水平數(shù)
開展機載空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)動態(tài)精度試驗剖面設(shè)計,應(yīng)用均勻設(shè)計理論,將相對高度、目標(biāo)速度等可控因素量化且選取合適的試驗點,并建立數(shù)學(xué)模型。
ns1234567115791113152210142610143315511171344412412412559313711166141062141077311513119888888889913151357101026101426111171339155121212412412413131115159314146214106215151197531
表的使用表
使用均勻設(shè)計軟件,完成試驗方案模型的仿真設(shè)計,試驗剖面仿真界面見圖1。
圖1 試驗剖面仿真界面
試驗方案仿真結(jié)果如圖2。試驗剖面態(tài)勢如圖3,圖3中選取相對航向(圖中以三角形箭頭指向表示)、目標(biāo)方位角θ、射程R三個因素作為變量進行顯示,可以直觀地觀察所設(shè)計的試驗態(tài)勢。
圖2 試驗剖面仿真結(jié)果
圖3 試驗剖面態(tài)勢圖
按照試驗剖面仿真結(jié)果進行空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)動態(tài)試驗,并記錄試驗中的火控系統(tǒng)射擊諸元實際值與標(biāo)準(zhǔn)值,進行誤差統(tǒng)計與分析,得到射擊諸元一次差序列,典型的射擊諸元有目標(biāo)距離、目標(biāo)方位角、目標(biāo)俯仰角等,以試驗剖面5為例,其一次差曲線如圖4所示(單位經(jīng)歸一化處理)。對一次差序列進行分析處理,可給出火控系統(tǒng)動態(tài)精度評定結(jié)果。
圖4 射擊諸元一次差曲線
根據(jù)仿真結(jié)果,所選擇的15個試驗剖面能覆蓋空地導(dǎo)彈火控系統(tǒng)精度試驗的相對高度、目標(biāo)速度、相對航向、目標(biāo)方位角和射程等因素的各個范圍取值,保證試驗點的選取均衡分布、全面考核。采用的均勻設(shè)計仿真方法成功地解決了空地導(dǎo)彈武器系統(tǒng)精度試驗剖面設(shè)計問題。該方法能使試驗方案設(shè)計和結(jié)果評定更為科學(xué)合理,具有較高的應(yīng)用價值。