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射击学

来源:大科普网 | 时间:2014-02-17 | 关注度:381

 射击学是研究合理运用武器,将弹丸或战斗部射向预定目标并获得最佳射击效果的学科。它广泛应用于枪炮、火箭、鱼雷、导弹等武器的射击。射击中的计算、控制和指挥逐步地使用数字电子计算机。射击学通常包括射击理论和射击方法。射击方法是以射击理论为指导采用更精确的数学模型作更迅速准确的计算。各种武器火控系统不断发展与完善。

射击学 - 简史
 (图)弹着点概率分布示意图
弹着点概率分布示意图
射击学可以追溯到古代的射艺,从石器时代出现弓、矢以后就有了射的概念。中国西汉时弩机上带刻度的“望山”实际是表尺,这种原始的图形射表体现了当时对射程和射角关系的认识。
17世纪,随着数学、力学等科学的发展,射击理论和射击方法也不断得到发展。早期射击学的内容主要是外弹道学。到19世纪中叶,射击学发展成为独立的学科。随后,炮兵射击条件起了较大的变化,火炮阵地多由暴露转为隐蔽,同时发展了各种观测和瞄准器材,由对通视目标的直接瞄准射击扩展到间接瞄准射击。火炮射程的增加和弹丸飞行时间的延长,使各种因素对弹道的影响更加显著。火炮的集中使用提高了对统一指挥的要求。最初只用来分析弹丸散布的概率论,被推广应用到分析诸元精度、校正射击及判定射击效果等方面,从而产生了供更精确地决定射击诸元的试射理论、诸元理论和获得最佳射击效果的效力射理论等。
19世纪中叶到第一次世界大战中,先后出现了鱼雷、潜艇、飞机、坦克等武器装备。不同的射击要求和目标的变化,使射击学不再局限于地面炮兵和舰船炮兵射击的领域而产生了许多分科,如空中射击学、高射炮射击学、坦克射击学、鱼雷射击学、反潜射击学等。在研究内容上也增添了许多新的课题,如预测动目标在弹丸飞行期间的运动规律,研究提高射击效果与降低弹药消耗量,建立射击指挥中心和设计射击指挥仪的各项原则等。新发展起来的无线电电子学技术和光学瞄准测距系统,为此提供了物质和技术基础。第二次世界大战末期出现了制导武器、核武器和数字电子计算机,对射击学的发展产生了巨大的影响。制导使命中问题有了新的解决途径。
射击学 - 研究内容
 (图)示意图
示意图
射击学通常包括射击理论和射击方法。射击理论主要以外弹道学和概率论为基础,研究决定射击诸元的方法及其误差分析、判定射击效果并指明提高射击效果的途径等。射击方法是以射击理论为指导,结合对抗决策及作战与训练的实践经验等制定的,包括射击准备和实施射击所应采取的指挥程式、手段和射击规则等。
决定射击诸元  
是弹丸或战斗部准确射向目标的核心问题,即赋予武器正确射向、装药级别和装定引信的时间分划,射击理论分析各种决定射击诸元方法的精度和适用性,并提出提高诸元精度的措施。在确定目标与武器的相对位置、运动规律和射击实施条件后,就能根据外弹道学和运动学原理解算出射击诸元。当射击条件与射表所规定的标准条件有差异时,需要计算诸元修正量。对运动目标射击时,为使弹丸或战斗部与目标相遇,需要计算提前修正量。行进间射击时,需要对武器自身的摆动和移动进行附加修正。这些修正均可在射击准备中完成。在可观察的情况下,还要结合观察到的射击结果进行补充修正。由于运动目标在武器发射到击中期间的运动具有随机性,通常根据目标运动的一般规律及武器系统的跟踪解算与控制等装置所能达到的水平,提出若干种目标运动的近似数学模型以供选用,其中常用的一种是匀速直线运动模型。制导武器则是在全过程中不断自动地进行修正。
分析射击偏差  
是判定射击结果的基础。由于各种共同性的因素和随机因素的影响,即使是同一门武器用完全相同的诸元射击,各发弹丸的落点仍然会有不同的偏差。使用多门武器射击时,偏差的分布将会有所扩大。这些偏差主要来源于目标的测定误差、射击诸元的解算误差和装定误差以及武器弹药性能的误差等。射击学研究分析这些因素,并尽可能地减小其影响以提高射击精度。共同性因素导致的散布中心偏离目标,可以通过校正解决。随机因素产生的偏差,一般为正态分布,具有对称分布、中间密集、边缘稀疏以及有一极限范围等特征,通常用概率偏差(亦称公算偏差)来表征。根据散布所处的方位可分为距离概率偏差、高低概率偏差和方向概率偏差。在散布图为圆形时,常用圆概率偏差表征。以散布中心为圆心,圆概率偏差为半径的圆内和圆外,弹着点的分布概率各占50%。在离散布中心不同范围内弹着点的分布概率如图所示。
除了研究自然形成的散布之外,射击学还研究人工散布的情况。在某些条件下,利用多门武器分别使用(或一门武器先后使用)不同的诸元射击,可以得到最有利的落点分布,从而获得更好的射击效果。
判定射击效果  
射击效果是指在一定条件下射击时完成任务的有效程度。判定射击效果就是以一定的数值指标来评价射击效果。常用的数值指标有:命中概率,对单个目标的毁伤概率,对多个目标毁伤百分数的数学期望值,以及弹药平均消耗量等。这些指标与武器的性能,射击条件,目标的种类、分布、易毁程度以及敌方士气等因素有关。通常用统计学的方法,根据某种武器和弹药的性能、威力以及特定的射击条件和射击方法,结合试验结果和理论推算得出它所能达到的射击效果,再反过来按照实际使用情况,用概率论推定达到这些指标所需要的最佳条件和方法。
制定射击方法  
为了迅速有效地完成射击任务,要为不同的武器分别制定出在各种射击条件下对各类目标组织指挥射击的方法和相应的射击规则。它可以写成规范,也可以部分地编入武器系统的自动指挥和自动控制程序,由机器来执行。制定射击方法除应用射击理论和遵守作战原则外,还要结合武器弹药的性能、威力,部队的训练水平,以往作战的经验和未来战争的特点等方面综合考虑,还应兼顾经济可靠和简便易行。
不同的兵种和武器组织指挥射击可以有繁简的差异,但大体上都可分为射击准备和射击实施两个方面。射击准备主要包括:①侦察与确定目标的性质、位置和运动参数;②确定有利于攻击的武器配置;③组织各项技术保障,掌握影响射击精度的环境条件以决定射击诸元;④做好武器的技术准备使其处于随时能实施射击的状态;⑤决定火力分配和射击方法,选择射击手段和射击时机,确定弹药消耗量和持续射击时间等,必要时还需拟定射击预案。射击实施如地面炮兵的观察与校正、试射与效力射,空中射击的接敌占位、跟踪与瞄准,以及各种射击的火力转移和机动等。虽然射击诸元常在准备阶段已经决定,但在实施阶段仍需不断更新射击诸元。
射击学 - 发展
(图)射击中的计算、控制和指挥逐步地使用计算机
射击中的计算、控制和指挥逐步地使用计算机
射击中的计算、控制和指挥逐步地使用数字电子计算机。采用更精确的数学模型作更迅速准确的计算。各种武器火控系统不断发展与完善。随着现代战争的发展,弹丸的远射性、目标的机动性和出现的突然性不断增加,以及各种对抗手段的采用,大大增加了射击的复杂性,需要解决首发命中和提高自身生存力等新课题。这些都进一步促使射击学用运筹学的观点开展动态的和综合的研究。广泛地应用了对策论、信息论、规划论、工程控制论等现代数学和方法,使射击学向更深、更广的领域发展。