高炮命中与毁伤概率的蒙特卡洛统计算法研究(2)
就我国而言,新中国成立时,人民解放军仅装备500多门高射炮,而且全是从战场上缴获的。1949年11月,中国开始从苏联进口高射炮。1955年仿制成功苏式37毫米高射机关炮,并开始大量生产,装备部队,成为20世纪50年代陆军野战防空的主要兵器。后将单管改成双管,称65式37毫米双管高射机关炮。从1959年开始,还仿制生产了59式100毫米高射炮、59式57毫米高射炮,自行研制了74式双管37毫米高射炮。它们都配备有炮瞄雷达和射击指挥仪,能全天候、全自动作战。1981年以来,中国自行研制成功新一代高炮系统,野战防空火力得到较大加强[1]。
1.2 高炮射击精度概述
射击精度是弹丸弹着点(炸点)与目标或理论预测弹着点的接近程度,它由射击准确度和射击密集度组成。射击准确度也称为诸元误差,用射弹的平均弹着点对瞄准位置的偏差来表示。射击密集度也称为散布误差,用弹着点相对平均弹着点的偏差来表示。准确度和密集度是由两类不同性质的误差引起的,准确度由系统误差引起,密集度是由偶然误差引起。
1.3高炮命中与毁伤概率计算研究现状
高炮的定型过程中,命中概率和损坏概率是两项非常重要的指标。命中概率是武器装备使用效能分析中的重要内容。对于平面目标的命中概率计算,可以借助于概率表进行。但当命中概率中含有未知参数时,概率计算并不简便。在工程实践中,往往通过试验结果,将未知参数估计出来,然后利用概率表得出命中概率的估算。方法简便,易于实现。然而,这种估值的优良性需作进一步分析。
对于命中概率,目前基于数字化瞄准具的应急射击诸元求解方法有:视在航路法、陀螺仿真法以及瞄准线法。视在航路法是根据一系列目标的角度信息得到目标航向角,在装定的开火距离下,通过测距光环判断目标是否达到开火距离,从而求得该时刻的目标速度,最后运用常规命中方程求解射击诸元。陀螺仿真法是假定目标作圆周运动,通过测量角度信息估计得到角速度,根据泰勒展开式求解射击诸元。瞄准线法则是利用火炮上的角度传感器和瞄准视窗中不同半径的测距光环,计算出目标的速度、航捷点斜距,从而求得开火时的提前角,最终得到射击诸元。
高炮的射击是围绕如何毁歼目标这个目的进行的,毁歼目标包括目标被毁歼也包括目标遭受损失而失去战斗力。根据高炮武器系统担负的作战任务,可以将其作战效能定义为:整个系统在规定条件下,按规定的方式工作,能够成功地完成对目标拦截任务的概率. 这个概率便是高炮武器全系统的有效性、系统在整个作战过程中的可靠性和对目标损伤能力的函数。从总体分析角度看,有系统精度分析、系统效能分析、效费比分析、全寿命周期费用分析、系统可靠性和文修性分析等等。
对于高炮武器系统而言,决定系统精度的因素较多,主要有火控系统输出的诸元精度、弹炮随动系统的精度、各高炮的射击精度。在火控系统选定的情况下,对一般各炮共用随动系统的武器系统来说,起主导作用的是全体高炮对目标一次点射的毁伤概率; 对于各炮分置的武器系统来说, 起主导作用的是单个高炮各自的射击精度。对于高炮武器系统而言,分析高炮射击精度,以及各自对目标的毁伤概率,是必不可少的工作。
决定系统毁伤概率高低的因素较多,从精度分析出发,对高炮武器系统而言, 主要有火控计算机输出诸元的精度、火炮随动系统的精度、各高炮的毁伤概率和阵地的配置等。在火控系统和随动系统选定的情况下,起主导作用的就是单个高炮对目标一次点射的毁伤概率。
目前对于毁伤概率的研究主要有三种方法:实弹试验法、解析法和统计模拟(蒙特卡洛)法。其中试验法是指专门的实弹射击试验,其组织工作复杂、费用昂贵且研究周期较长;解析法是用数学方法建立毁伤概率的数学模型进行计算,其计算虽简单方便,但不能考虑影响毁伤概率的所有随机因素;而统计模拟法可以全面考虑随机因素对目标毁伤概率的影响,解决解析法难以解决的复杂问题,因而得到了广泛的应用。