机载布撒器仿真试验方案的设计与实现*

王怀军，张笑瀛，杨允海

(白城兵器试验中心， 辽宁 白城 137001 )

机载布撒器仿真试验方案的设计与实现*

王怀军，张笑瀛，杨允海

(白城兵器试验中心， 辽宁 白城 137001 )

利用蒙特卡罗试验和相容性检验方法确定了机载布撒器等精度投弹区，通过仿真评定了布撒器命中精度，建立了数学仿真中的干扰模型以及脱靶量的计算方法，确定了数学仿真的试验方案，并根据该模型编制了计算机程序，获得了仿真结果。最后得出仿真结果与真实试验的误差。

布撒器；散布特性；仿真试验；蒙特卡罗；数学模型；仿真

0 引言

机载布撒器是一种能在敌防空火力区域之外投放、能携带多种子弹药、高精度、模块化的滑翔式多用途航空制导攻击武器，是国内第一种具备全天候、中近程、防区外投放、无动力、滑翔型、面杀伤的精确制导炸弹，并且具有维护简单、作战使用方便、性能价格比高等优点。战机使用机载布撒器无需进入敌防空火力区域就可对地空导弹发射阵地、机场跑道、装甲部队、指挥中心、军港、机库等具有重要战略意义的面目标实施有效杀伤或严密封锁，从而大大提高了其生存能力和作战效能。

1 某型机载布撒器组成

某型机载布撒器主要由头舱、战斗部舱、尾舱组成，详见图1。

图1 机载布撒器组成Fig.1 Composition of Airborne dispenser

2 确定机载布撒器等精度投弹区

2.1 蒙特卡罗试验

利用计算机产生满足假设分布的误差随机数，采用蒙特卡罗方法分别进行不同投弹条件下的数学仿真试验[2]。每一投弹条件下，试验次数不少于45次，为方便计算选择100次。

通过对不同投弹条件下的仿真试验结果进行相容性检验来确定布撒器的等精度投弹区。

2.2 相容性检验方法

采用秩和检验方法。设X=(X1，X2，…，Xn1)和Y=(Y1，Y2，…，Yn2)为2种投弹条件下仿真试验所获得的脱靶量子样，将它们混合在一起，由小到大排列，得到如下次序统计量：

Z1≤Z2≤…≤Zn1+n2.

如果Xk=Zj，则记rk(X)=j，表示Xk的秩为j。构造检验2个子样是否属于同一总体的统计量T为样本(X1，X2，…，Xn1)的秩和，即

当n1，n2较大时，在2个子样相容的条件下有

因此，可以采用正态分布的检验方法。检验准则为

式中：A={两子样相容}；α为显著性水平。

一般情况下，取n1=n2=50，α=0.025或0.05。

检验结果：在研制总要求规定的投弹条件，对于机载布撒器来说是一个等精度区。

3 利用数学仿真评定布撒器命中精度

3.1 数学仿真中的干扰

影响布撒器命中精度的干扰因素可分为两大类：确定性干扰和随机干扰[3-4]。

(1) 确定性干扰

此类干扰，在数学仿真时，对每组投放条件，干扰的算法均相同。主要为机弹干扰。

(2) 随机干扰

1) 随机误差

此类干扰，在数学仿真时，每种误差对应每组仿真初始条件，全弹道只取一个随机数。主要包括弹体、气动参数、舵机、子弹药、目标、投弹等干扰。

2) 随机过程误差

此类干扰，在数学仿真时，对每一种仿真初始条件，按其分布每个采样点随机选取一个随机数。主要包括组合导航、高度表以及风场等干扰。

主要干扰因素的数学模型见表1。

风场模型为

W=NB(3.3+1.94×10-3Y+9.15×10-8Y2),

当Y<200 m，W≥10 m/s时

W=10 m/s,

Wxg=WcosφB,

Wzg=WsinφB,

式中：NB为均方差σNB=1的随机中心正态分布量;φB为在0°～360°间均匀分布的随机量;Y为布撒器或飞机的高度(相对高度)；Wxg和Wzg为风速分量。

3.2 脱靶量的计算

坐标系的选取[5]：定义目标点为坐标原点，投弹点至目标点连线水平投影为x轴，指向目标点为正；以目标点当地铅垂线为y轴，向上为正；z轴正向按右手法则确定。

式中：( 0，0)为瞄准点坐标;(x,z)―子弹药散布中心坐标;Π为脱靶量;(Πx,Πz)为脱靶量Π在坐标系中的分量。

3.3 数学仿真试验方案[6-18]

仿真初始条件，包括投放高度、速度、射程和扇面角，要求能够覆盖研制总要求规定的投弹条件。

3.3.1 仿真试验初始条件

(1) 水平弹射投放；

(2) 高度(h0～hi)m，按(n)m分层，共46个条件；

(3) 速度(真空速)(v0～vi)km/h，按(n)km/h分层，共6个条件；

(4) 投放扇面角(在相应高度条件下)选取-R°,-R°/2，0°,R°/2和R°，共5个条件；

(5) 射程(在相应高度、速度和投放扇面角条件下)选取最远、最近和中值，共3个条件。

共计4 140组初始条件，在每组初始条件下，仿真计算100条弹道。

3.3.2 试验方法

试验的项目主要包括：最小投放距离；最大投放距离；最大投放扇面角；CEP估计。

(1) 最小投放距离

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) 最大投放距离

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 布撒器干扰因素及其分布特性表

(3) 最大投放扇面角

扇面角±R°，共144组投弹条件。

(4)CEP估计

4 结论

(2) 根据布撒器的投放条件，考虑其飞行过程中的各种干扰条件，通过大量的数学仿真数据，弥补飞行试验次数的不足，可作为布撒器精度评定的补充依据。

(3) 仿真试验具有灵活性、经济性、安全性和可重复性等特点, 在飞行试验中难以实现的某些极端试验条件设置、增加子样数量和获得结果信息量方面, 具有明显优势。

(4) 仿真试验与飞行试验是相互依赖、互为补充的，不能认为一切都可以完全依赖于仿真试验，也不可能做完整的各种投放和气象条件下的飞行试验。

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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 作者简介：王怀军(1972-)，男，黑龙江齐齐哈尔人。高工，硕士，主要研究方向为弹药工程。

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

TJ414；TP391.9

A

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

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