火力控制技术

一、简答： 1、火力控制系统定义—— 答：控制火炮、火炮群或导弹发射器瞄准和射击的整套设备。火力控制系统常用于地面和舰上火炮、防空火炮、轰炸机防御火炮以及船上和飞机上的火箭、导弹的控制。广义的火力控制系统还包括指挥截击机的飞机、导弹的地面引导站、弹道导弹防御系统中的地面系统。 所有的火力控制问题都是围绕着从武器的发射——射弹击中所选择的目标这一事实产生的。其中，目标和武器都有可能是处于运动状态。因此，我们可以这样定义，火力控制实际上是研究：武器弹丸发射并如何使弹丸有效命中目标这样一个控制过程。 2、制导武器和非制导武器中的火控系统有什么区别—— 答：对于非制导武器系统，火控系统完成的任务主要是在武器发射前，依照弹头运动规律，并考虑气象条件，使武器的武器线最大限度的趋近于射击线。弹丸（头）一旦发射，火控系统将只能对下一发弹头实施控制，而已发射的弹头则是完全按照弹道规律运动。对于制导系统，发射前，火控系统对弹头的控制主要是通过控制武器身管或发射架来实现的，它的主要任务是赋予弹头初始方向和一些需要在发射前确定的参数，例如引信分划、转向角、潜入深。区别在于要求的目标参数不一样。除了在发射前进行火控系统控制之外，在弹丸发射后仍能依靠弹载制导系统，对弹丸的运动轨迹进行控制，使之最终命中目标。 3、火控系统的技术指标—— 答：反应时间，多目标处理能力，精确度，夜战能力、安全性、稳定性、可维护性。 4、武器系统中影响命中精度的因素是什么—— 答：①目标测量因素：辨识目标的性质、运动速度、加速度、方向、距离等目标状态参数。②目标未来参数的估计：依据古典和现代控制理论，对目标的未来状态作出合理的估计和预测。③武器随动系统的性能：稳定特性、跟踪特性、反应时间。④气象条件的测定精度：大气压力（大气密度）、温度、湿度、风速、风向。⑤发射弹丸的初始参数：药温、药包装药量的分布、发射身管磨损、弹丸重量的分散性。⑥火控解算的数值误差：数字计算机的数字截断误差、 火控算法误差。 5、火控系统中涉及的坐标系都有哪些—— 答：载体坐标系、大地坐标系。 6、现代火控系统的发展方向是什么—— 答：综合化、信息化、智能化、模块化、隐身化。 7、根据你本人的认识，设计一个计算机应用控制系统，最难点在哪里？ 答：我认为最难点在检测单元对于目的变量的检测处理，一方面受硬件的约束，往往不能直接检测或者精度不够，这都需要通过其他办法来对检测变量进行处理，另一方面需要将各种变量转化电信号，这里面就有精度的考虑等等。还有计算机控制系统算法的优化等问题。 二、论述 1、火控系统中涉及的坐标系都有哪些？针对武器和目标都有哪些特殊参数？ 答：载体坐标系、大地坐标系 载体坐标系中OXb轴和OYb轴在当地水平面内，OXb轴指向载体的右侧，OYb轴沿载体纵轴方向并指向前，OZb垂直于载体竖直向上。OXbYbZb坐标系构成右手直角坐标系，他们之间的参数就是两个载体坐标系的相对位置，大地坐标系中，地球直角坐标系的原点位于旋转椭球体中心，OZ轴与地球自转轴重合，正向沿地球自转方向，OX和OY轴位于赤道平面内，OX轴穿过本初子午线，OY轴穿过东经90°子午线，是相对地面静止的。武器与目标参数为相对的大地速度计算出来的。 2、什么叫大闭环火控系统？ 答：大闭环火控系统是一种可对射击结果实施自动校正的火控系统，其原理是国外在20世纪70年代提出来的。即利用弹丸跟踪测角和测距装置实时测出坦克炮前一发弹射击的脱靶偏差量，并自动输入火控计算机进行后一发弹的修正计算，然后坦克炮根据计算机修正的射击诸元进行后一发弹射击，从而提高了下一发弹的命中率。由此可见，大闭环坦克火控系统实际上是对弹丸的脱靶偏差量进行实时测量和实时修正。这种火控系统尤其是在射击越野行进的高速目标时效果很明显。目前跟踪目标用自动跟踪器实现，自动跟踪弹丸采用脱靶距离传感器实现。 3、目标探测都有哪些手段？ 答：红外热成像、微光夜视、电视摄像、激光 测距、毫米波、微波和激光雷达、声探测、紫外探测等主被动监视装置，覆盖了从紫外到无线电波的宽广的电磁波谱。 4、直瞄武器和压制武器在火控系统设计方面又有什么不同？ 答：武器瞄准点和目标在一条直线或者基本一条直线上的武器为直瞄武器，直瞄武器弹丸的飞行轨迹基本为一直线，即 “指哪儿打哪儿”火控系统计算风向等因素影响，不用考虑轨迹形状，俯仰角、方向角。压制武器这要将运动轨迹、速度、方向角、俯仰角都纳入考虑。 5、一般火控系统都有哪几大组成部分？ 答：①目标跟踪器②火力控制计算机③系统控制台④射击控制仪⑤接口设备 ⑥必要的外围设备 6、武器平台控制的相应特性对武器性能有什么影响？ 答：一种武器装备究竟放在什么样的平台上，一看需要，二看可能。同样是巡航导弹，从核潜艇发射，显然比从水面舰艇发射更容易实施突然性。同样，一架视角为20°的照相机，装在3 000米高的侦察飞机上，一次可以拍摄1平方千米的地面，如果放在300千米高的侦察卫星上，一幅照片囊括的范围可达10 000平方千米。所以，在加速发展武器装备的同时，积极研制与之配套的新作战平台。这样“英雄”有了“用武之地”，才能显示出更大的威力。对武器性能的提高提供了方便。 7、小口径防空武器（30mm以下口径火炮）对火控系统的要求主要是什么？ 答：小口径火炮武器系统广泛应用于陆军、海军和空军，用于野战防空、要地防空、舰船防空和飞机空中近距格斗。①抗干扰能力强：小口径速射火炮武器系统抗电磁干扰的能力较强。强电磁干扰不会影响其战斗力的发挥，炮弹出膛后的自由飞行，不受电磁干扰；探测系统可以选配多种传感器，如雷达、白光CCD、微光CCD、激光测距、红外夜视等装备，可以根据战场的电磁环境选用。②抗击目标种类多：小口径速射火炮武器系统，抗击目标的飞行信息由系统配置的雷达、光电等传感器测量提供，用通信网把雷达、光电等多种传感器组网，实现对多种类型目标探测，有效抗击飞机、巡航导弹、迫击炮弹、火箭弹等多种目标。③ 反应时间短：随着检测传感器的应用，小口径速射火炮武器系统配有姿态传感器和 自动调平装置，完成射击准备时间仅只要几分钟，从捕获目标到射击开火时间仅为8 s，甚至6 s，炮弹飞行时间3～4s，从捕获目标到炮弹击毁目标仅需要20s。④ 持续作战能力强：小口径速射火炮武器系统，配有备用弹箱或弹鼓，可预装弹药。当弹箱和弹鼓的弹药用完后，可从备用弹箱、弹鼓快速补充，完成持续抗击高强度、多批次空袭目标的作战任务。 8、大口径直瞄火炮（坦克主炮）对火控系统的要求又是什么？ 答：快速发现、捕获和识别目标； 反应时间短； 远距离射击首发命中率高； 坦克行进间能射击固定或运动目标； 全天候和夜间作战能力强； 操作简便，可靠性高； 配有自检系统，维修简便； 具有较高的效费比。 9、运动武器对运动目标火控系统在设计上应考虑什么问题？ 答：动对动中，武器与目标都在运动，考虑在对应的坐标系上两物体的相对运动，包括速度大小，俯仰角，方位角，并预测运动趋势，然后将相对运动处理为静对动的状态，根据静对动实施打击。 三、设计思考题 1、试讨论车辆里程计的设计原理。 答：传统的车速表是机械式的，典型的机械式里程表连接一根软轴，软轴内有一根钢丝缆， 软轴另一端连接到变速器某一个齿轮上， 齿轮旋转带动钢丝缆旋转， 钢丝缆带动里程表罩圈内一块磁铁旋转， 罩圈与指针联接并通过游丝将指针置于零位， 磁铁旋转速度的快慢引起磁力线大小的变化，平衡被打破指针因此被带动。这种车速里程表简单实用，被广泛用于大小型汽车上。 不过，随着电子技术的发展，现在很多轿车仪表已经使用电子车速表，常见的一种是从变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。 里程表是一种数字式仪表，它通过计数器鼓轮的传动齿轮与车速表传动轴上的蜗杆啮合，使计数器鼓轮转动，其特点是上一级鼓轮转一整圈，下一级鼓轮转 1/10 圈。同车速表一样，目前里程表也有电子式里程表，它从速度传感器获取里程信号。电子式里程表累积的 里程数字存储在非易失性存储器内，在无电状下态数据也能保存。 另一个比较显眼的仪表是转速表。在国产汽车中，以前一般是不设置转速表的，但近十几年来各类型汽车都兴起安装转速表， 有些厂商还将它作为汽车档 次的配置内容。转速表单位是 1 /min× 1000，即显示发动机每分钟转多少千转。转速表能够直观地显示发动机在各个工况下的转速，驾驶员可以随时知道发动机的运转情况，配合变速器档位和油门位置，使之保持最佳的工作状态，对减少油耗，延长发动机寿命有好处。 转速表一般设置在仪表板内， 与车速里程表对称地放置在一起。转速表是按照磁性原理工作的，它接收点火线圈中初级电流中断时产生的脉冲信号，并将此信号转换为可显示的转 速值。发动机转速越快，点火线圈产生的脉冲次数越多，表上显示的转速值就越大。现在轿车一般都是电子式转速表，有指针式和液晶数字显示式，表内有数字集成电路，它将点火线圈输送过来的电压脉冲经过计算后驱动指针移动或数字显示。另外还有一种转速 表是从发电机取出脉冲信号送到转速表电路解释后显示转速值， 不过因受发电机皮带打滑等因素影响，数值不太精确。仪表板上机油压力表、水温表和燃油表都是直接与发动机工作有关的仪表， 它们各自都有相应的传感器将监察对象的信息反映在仪表上。 2、若定时时钟为100MHz，激光测距为多少米？ 解：激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。 D=ct/2 式中： D——测站点A、B两点间距离

c——光在大气中传播的速度 t——光往返A、B一次所需的时间 T（min）=1/100MHz=10-8,c=299792.458km/s，D=c*（T/2）=1.5m 激光测距分辨率最高位1.5m。