激光测距机测程指标的拟定
激光测距机测程指标的拟定
方启万
一、引言
根据军事装备的使命任务洽如其分地拟定战术技术指标是军方必须认真研究和明确把握 的重要课题。各军兵种已研制了舰用、坦克、地炮和机载等多种激光测距仪机。因激光测距比光学测距迅速、精确, 故可用于自动武器系统的控制, 在机载、地炮、坦克的火控系统中,可快速准确地测算目标位置, 更好地发挥武器效能, 提高首发命中率, 用激光测距的舰炮末端反导系统, 跟踪时能不断确定目标速度、加速度矢量, 可有效拦截威胁日益严重的天顶俯冲与掠海飞行的反舰导弹和超低空来袭飞机。
军方如何根据各类激光测距机的使命任务, 恰当拟定测程指标, 目前还存在一些问题,本文试图从几个例子出发来研究这些问题。
二、拟定洲程指标的向砚
1.测程指标与选型失配
例1。舰用某型手持激光测距机, 其测距范围是在七级能见度时对类似037小型猎潜艇侧面的测程为0.2-10km。
显然该机测程指标10km的气象约束条件是七级能见度。那么在七级能见度的下限V=10km时(此条件并不合理)也能测到10km。
2.测程质保对应着不确定的测距能力
测程指标对应的测距能力确定,必须有明确的能见度。但许多国内外军用激光测距机约束测程指标的能见度比较笼统, 如薄雾、晴天、一般天气、良好气候、中等能见度等。这样使能见距离在较大范围内不确定, 那么测程指标对应的测距能力就在相应范围内浮动。例1中的七级能见度比上列笼统能见度的范围小得多, 但在它的上限V=20km时若能测的话,可算得该机应具有灵敏度S=111.6db, 比前述的下限V=10km的测距能力小一个数量级, 即七级能见度所约束的测程指标对应的测距能力可在一个数量级的范围内不确定。
3.测程指标未见拟定
例2.高性能舰载激光测距机,Pt>20MW,他是已鉴定的国内具有最大测距能力的测距机,从该机参数与试验数据估算该机的灵敏度S=122-126dB。其测距能力超过瑞典UAL11601和法国TMY83,但用于舰炮末端反导系统还不够。从我们查阅的资料,未见拟定舰载激光测距机的战术技术指标,也未在舰艇上列装。
4.测程指标难以实现
例3.舰炮末端反导系统激光测距机,V=15km时,对0.095㎡截面的掠海导弹的作用距离不小于6.8km。由该机参数算得系统灵敏度S=128dB。该机的测距能力约为外军高性能激光测距机的两倍,但即使该机灵敏度达到128dB,也还是难以实现6.8km的测程。因掠海导弹的反射率设定0.27根据不足,既不是实验数据,又不是处于可靠的资料,国外一般取0.1.因此要达到6.8km的测程,灵敏度尚需提高4dB。这在国外、国内目前均难以实现。
三、如何恰当地拟定测程指标
1.根据使命任务确定测程
(1)用于慢速目标的激光测距机 配备坦克炮、地炮和步兵的激光测距机,其目标静止或慢速运动。他们的测程由其配备武器的射程确定。现以坦克激光测距机为例。坦克是具有强大火力、坚强装甲防护和高度机动性的攻防兼备的履带式战斗车辆,是地面作战的重要突击兵器。为提高战斗力,交战双方都力求今早发现目标,先敌开火,首发命中。测距准确对收发命中极为重要,同时还要测距迅速,以便及时射击,否则贻误战机就是自己处于被动危险的地位。而激光测距机比光学测距机体积小、重量轻、测距快、精度高,且精度不随距离远近变化。许多国内外坦克安装了激光测距机,提高了首发命中率,如美国的M60A1用光学测距机的首发命中率1.6km为85%,2km为68%,而用激光测距的同样条件下的首发命中率分别提高到97%和91%。
坦克的使命任务主要是与坦克和其它装甲目标作战,压制和消灭反坦克武器,摧毁野战防御工事和歼灭有生力量。激光测距机主要为坦克炮提供距离信息,而坦克炮用穿甲弹、破甲弹的射程可以看出,坦克炮弹的射程不大于3000m。同时根据第二次世界大战及中东战争的统计, 坦克的平均战斗距离为600-1200m, 故激光测程3000m就满足要求。因此国内外列装的坦克激光测距机都有对坦克的测程指标指对坦克的最大测程为3000m的产品。但作者认为对坦克的测程指标不能完全满足坦克战斗使命的要求, 其理由如下:
a.不适应天气变化和作战环境的要求。因激光穿透雨、雪、雾、烟、尘的能力差, 若在一般天气对坦克可测, 那么在雨、雪、雾的天候或在尘土飞扬、烟雾弥漫的战场, 测量距离就会大大下降, 而测不到3km。
b.低于坦克炮穿甲弹、破甲弹的有效射程。射程都是直射距离, 所谓直射距离是弹道为坦克高度一般规定时的射程, 在此距离内对坦克射击, 可保证在弹道的所有点上都击中目标。即在直射距离内, 炮手不用变换表尺进行射击均可命中目标。这在坦克面对面的紧张战斗中具有现实意义。但实际作战时, 弹道高度大于仍可进行有效射击。故穿甲弹、破甲弹的实际有效射程大于直射距离。如法国“G ” 型破甲弹的射程在表中为, 而其有效射程却为3000m, 美国M40式106mm和日本60式106mm无座力炮与美国式自行无座力炮三者的直射距离均为550m, 而有效射程都是1100m, 故概略地讲, 坦克或反坦克炮弹的有效射程大约为其直射距离的两倍。
c.不满足坦克炮用爆破榴弹的射程要求。当爆破榴弹的引信瞬发装定时, 榴弹在目标表面爆炸, 以破片和冲击波杀伤敌人多当引信短延期装定时, 榴弹则侵入目标一定深度爆炸, 以爆破力摧毁装甲目标, 当引信延期装定时, 榴弹在跳飞到一定高度上爆炸, 提高其杀伤效力。在发射这种全装药爆破榴弹时, 必须使用坦克炮瞄准镜分划镜标有“ 榴全”弹种上面刻有的表尺分划。此表尺的最高分划线旁边标着的射击距离6800m, 而不是3000m。
d.不利于完成压制、消灭反坦克武器的使命。反坦克武器系列的射程是轻武器为300m内, 无座力炮为800m内, 反坦克炮为3000m内, 车载反坦克导弹的最大有效射程为3000-4000m, 个别可达6000m。因导弹远距离命中率比火炮高, 故国外一些
坦克装备了反坦克导弹, 如法国的AMX-13坦克装有“SS-11B1”或“霍特”反坦克导弹,美国的M551、MBT70和M60A2坦克配备了“ 橡树棍” 反坦克导弹。另外, 为了兼备导弹和火炮两者的优点, 美国在坦克上装备了巧导弹与火炮的两用发射管, 既可发炮弹, 又可发“ 树棍” 反坦克导弹沙〕, 使坦克在远、近距离上都有较高命中率。因此为了完成坦克压制和消灭敌坦克装备或车载的反坦克导弹的使命任务, 坦克激光测距机对坦克的测程指标应大于反坦克导弹的最大有效射程。
综上所述, 坦克激光测距机对坦克的测程指标, 拟定为比较合适。
(2)用于快速目标的激光测距机此类测距机的测程, 除了取决于其配备的武器系统对快速目标的有效射程外, 还依赖于该系统的反应时间、弹丸飞行时间和月标袭击速度。现以确定某舰炮反导系统激光测距机的测程指标为例说明。
已知某舰炮为四联装火炮, 炮弹初速, 发射率是二发,拦截反舰导弹的区段为, 系统的反应时间为。其中搜索雷达确定目标、自动识别、根据目标的速度矢量和临近时间以及其它事先拟定的准则, 系统自动进行威胁估计、编组与确定拦截目标, 并发出目标指示共计火控跟踪雷达接收指示调弦、俯仰、捕获、跟踪目标, 与此同时计算机解算前置量, 并控制火炮瞄准目标, 一旦目标进入射界, 火炮自动开火射击共计。该系统反应时间的具体分配如图所示。图中还示出了该系统的拦截时间。已知系统的拦截区段为, 若来袭反舰导弹的速度为, 欲在的远界拦截反舰导弹, 则舰炮必须提前射击, 因炮弹从炮口射出达到处的飞行时间1.3s。
2.明确约束条件保障刚程
必要性没有明确约束条件制约的测程所要求测距机的测距能力没有确定的量值。同一测程, 不同约束条件要求的测距能力可相差几个量级, 同一测距机, 不同约束条件下的测程也可有量级之别。因此有些国内外厂家只须模糊一下约束条件, 甚至不给出某些约束条件, 就可把测程指标定得很高。仅以坦克为例, 国内外坦克激光测距机有几十种, 测距范围有3km, 也有20km。
除接收孔径外的一切参数相同, 显然, 孔径的的测距能力是孔径的的倍, 四种测程的测距能力互不相同, 其中比约大一个量级, 测程指标小的反而测距能力大, 测程的比、的测距能力大, 测程
的的测距能力比。、的大, 甚至比测程的大一个量级。由计算可知的是在能见度二时对反射率。、等效反射面积口“的坦克的最大测程而的是在二时对的大目标的最大测程, 若在时LV2对坦克的最大测程却只有2.9km。故测程的约束条件是目标等效反射面积和反射率与大气能见度。
(2)目标等效反射面积和反射率某测距机的灵敏度为王, 在时, 对一些目标的测程是丛林, 运输机, 战斗机, 坦克。, 飞鱼导弹。故离开具体目标的测程既不确切又无实际战术意义。
从任何方向看, 军事目标都不是一个均匀平面, 其等效反射面积, 一般指在垂直于观察方向的平面的投影面积, 而不是目标的体表面积。目标不同, 其差异甚大, 其值从至数千平方米。而目标对激光的反射率与其表面材料的反射率有关, 但两者不能等同。如例中设定导弹蒙皮反射率即使是正确的, 也不能作为导弹的反射率, 因导弹反射面并不是蒙皮组成的均匀平面, 而是接近圆锥形的曲面。若激光沿导弹的中心轴线入射, 则入射角在轴线为零, 随着离轴距离的增加而增大, 到导弹外缘昧达到。故从导弹反射而进入接收视场的回波功率在轴线上最大, 随着离轴距离的增大而减小, 到导弹外缘时变为零。当然对于这种非均匀反射, 不必进行繁杂的曲面祝找争演算。只须对实物进行直接测量或者用与目标等效反射面积相等的某种材料组成的均匀平面进行对比测量, 、谏此平面择入射角方向反射的功率与目标反射的相同, 那么讹平面的反射率就等于该目标的反射率有时称其为有效反射率。至于由不同材料构成不同曲面组成的军事目标属各部位反射不同的综合反射体, 如坦克的保护玻璃是镜面反射其余大部分可视为一朗伯漫反射体。但仍可按上述方法求其等效反射面积的反射率。
(3)大气能见度大气能见度严重影响测程, 如上例测距机在V=15km时, 对丛林的测程13km, 但V-=60km时, 测程则为31km, 而V=10km时, 测程仅9km, 又如例中的同测程在七级能见度的上、下限要求的测距能力就相差一个量级。因此测程指标的能见度必须有确定的量值其次, 能见度应尽可能低, 以便在一般或较恶劣天候下也能打仗, 完成规定的使命任务, 再者对用于慢速目标的测距机, 能见度又必须高到与测程指标相适应, 使最大测程时能用其观察系统发现或辨别规定的目标, 其详细情况将另文叙述。
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