装甲车辆火控系统.pdf

内 容 简 介本书系统介绍了坦克火控系统的基本定义、结构、功能、分类，以及坦克火控系统理论和技术发展等内容；结合作者的工作实践，着重讨论了火控系统误差分析与模型求解、坦克炮控系统和观瞄系统的分析与设计、装甲分队的武器-目标分配及其模型等问题。在组织形式上，强调系统的完整性。以整个坦克火控系统为背景，从各分系统原理入手，系统介绍了各子系统的误差影响分析和系统设计方法。在内容组成上，注重理论与实践结合、现状与前瞻兼顾、针对性与系统性并重。本书建立了必要的坦克火控系统理论和设计基础，可供从事坦克火控系统研制与运用工作的工程技术人员参考使用，也可以作为高等院校相关专业的研究生和高年级本科生的学习参考书。版权专有侵权必究图书在版编目（CIP）数据装甲车辆火控系统/常天庆等编著.北京：北京理工大学出版社，2020.3（陆战装备科学与技术 坦克装甲车辆系统丛书）国家出版基金项目“十三五”国家重点出版物出版规划项目国之重器出版工程ISBN978-7-5682-8325-0 装常装甲车-火控系统TJ811中国版本图书馆 CIP 数据核字（2020）第 054268 号出版/北京理工大学出版社有限责任公司社址/北京市海淀区中关村南大街 5 号邮编/100081电话/（010）68914775（总编室）（010）82562903（教材售后服务热线）（010）68948351（其他图书服务热线）网址/http:/经销/全国各地新华书店印刷/北京捷迅佳彩印刷有限公司开本/710 毫米 1000 毫米1/16印张/22.25责任编辑/王玲玲字数/386 千字文案编辑/王玲玲版次/2020 年 3 月第 1 版2020 年 3 月第 1 次印刷责任校对/周瑞红定价/109.00 元责任印制/王美丽 图书出现印装质量问题，请拨打售后服务热线，本社负责调换陆战装备科学与技术 坦克装甲车辆系统丛书编写委员会名誉主编：王哲荣苏哲子主编：项昌乐李春明曹贺全丛华执行主编：闫清东刘勇编委：（按姓氏笔画排序）马越王伟达王 英胜王钦钊冯辅周兰小平刘城刘树林刘辉刘瑞林孙葆森李玉兰李宏才李和言李党武李雪原李惠彬宋克岭张相炎陈旺陈炜郑长松赵晓凡胡纪滨胡建军徐保荣董明明韩立金樊新海魏巍001编者序坦克装甲车辆作为联合作战中基本的要素和重要的力量，是一种最具临场感、最实时、最基本的信息节点和武器装备，其技术的先进性代表了陆军装备现代化程度。装甲车辆涉及的技术领域宽广，经过几十年的探索实践，我国坦克装甲车辆技术领域的专家积累了丰富的研究和开发经验，实现了我国坦克装甲车辆从引进到仿研仿制再到自主设计的一次又一次跨越。在车辆总体设计、综合电子系统设计、武器控制系统设计、新型防护技术、电子电气系统设计及嵌入式软件设计、数字化与虚拟仿真设计、环境适应性设计、故障预测与健康管理、新型工艺等方面取得了重要进展，有些理论与技术已经处于世界领先水平。随着我国陆战装备系统的理论与技术取得重要进展，亟需通过一套系统全面的图书来呈现这些成果，以适应坦克装甲车辆技术积淀与创新发展的需要，同时多年来我国坦克装甲车辆领域的研究人员一直缺乏一套具有系统性、学术性、先进性的丛书来指导科研实践。为了满足上述需求，陆战装备科学与技术坦克装甲车辆系统丛书应运而生。北京理工大学出版社联合中国北方车辆研究所、内蒙古金属材料研究所、北京理工大学、中国人民解放军陆军装甲兵学院、南京理工大学、中国人民解放军陆军军事交通学院和中国兵器科学研究院等单位一线的科研和工程领域专家及其团队，策划出版了本套反映坦克装甲车辆领域具有领先水平的学术著作。本套丛书结合国际坦克装甲车辆技术发展现状，凝聚了国内坦克装甲车辆技术领域的主要研究力量，立足于装甲车辆总体设计、底盘系统、火力系统、002装甲车辆火控系统防护系统、电气系统、电磁兼容、人机工程、质量与可靠性、仿真技术、协同作战辅助决策等方面，围绕装甲车辆“多功能、轻量化、网络化、信息化、全电化、智能化”的发展方向，剖析了装甲车辆的研究热点和技术难点，既体 现了作者团队原创性科研成果，又面向未来、布局长远。为确保其科学性、准确性、权威性，丛书由我国装甲车辆领域的多位领军科学家、总设计师负责校审，最后形成了由 24 分册构成的陆战装备科学与技术坦克装甲车辆系统丛书，具体名称如下：装甲车辆概论 装甲车辆构造与原理 装甲车辆行驶原理 装甲车辆设计 新型坦克设计 装甲车辆武器系统设计 装甲车辆火控系统 装甲防护技术研究 装甲车辆机电复合传动系统模式切 换控制理论与方法 装甲车辆液力缓速制动技术 装甲车辆悬挂系统设计坦克装甲车辆电气系统设计 现代坦克装甲车辆电子综合系统 装甲车辆嵌入式软件开发方法 装甲车辆电磁兼容性设计与试验技术 装甲车辆环 境适应性研究 装甲车辆人机工程 装甲车辆制造工艺学 坦克装甲车 辆通用质量特性设计与评估技术 装甲车辆仿真技术 装甲车辆试验学 装甲车辆动力传动系统试验技术 装甲车辆故障诊断技术 装甲车辆协同作战辅助决策技术。陆战装备科学与技术坦克装甲车辆系统丛书内容涵盖多项装甲车辆领域关键技术工程应用成果，并入选“国家出版基金”项目、“十三五国家重点出版物出版规划”项目和工信部“国之重器出版工程”项目。相信这 套丛书的出版必将承载广大陆战装备技术工作者孜孜探索的累累硕果，帮助读者更加系统、全面地了解我国装甲车辆的发展现状和研究前沿，为推动我国陆战装备系统理论与技术的发展做出更大的贡献。丛书编委会001前言坦克作为陆军主要武器装备，是地面作战中最为主要的突击力量。在作战形态由机械化向信息化加速转变之际，各军事强国的装甲装备发展规划中，无不把火控系统的发展作为其最优先考虑的内容。新一代坦克火控系统发展的关键词就是“控制的自动化、打击的精确化、决策的智能化”。针对坦克火控系统的基本概念、系统理论和设计方法等问题，本书系统介绍了坦克火控系统的基本定义、结构、功能、分类，以及坦克火控系统理论和技术发展等内容；结合作者的工作实践，着重讨论了火控系统误差分析与模型求解、坦克炮控系统和观瞄系统的分析与设计、装甲分队的武器-目标分配及其模型等问题。在组织形式上，强调系统的完整性。以包含火控计算机及传感器分系统、炮控分系统、观瞄分系统的完整坦克火控系统为背景，从各分系统原理入手，系统介绍了各子系统的误差影响分析和系统设计方法，这在坦克火控系统论著方面还是一个尝试。在内容组成上，注重理论与实践结合、现状与前瞻兼顾、针对性与系统性并重。以火控系统的网络化、智能化发展需求为牵引，介绍了目标自动检测与跟踪、装甲分队的武器-目标分配问题及其模型等新内容。本书共分 6 章。全书结构及章节内容安排由常天庆教授规划统筹，并完成了第一章和第六章的撰写，第二五章分别由王钦钊教授、张雷副教授和杨国振副教授撰写。常天庆教授还负责了全书的统稿工作。第一章坦克火力控制系统基础，介绍了坦克火控系统的基本概念、主要性能、基本类型，以及坦克火控系统的发展概况与发展趋势；第二章火控系统误差分析与模型求解，讨论了火控系统的主要误差分布、系统数学模型及工程化模型和数学处理方法；第三章火控计算机与传感器系统，介绍了火控计算机的用途、组成、工作原理，以002装甲车辆火控系统及各种类型传感器的基本原理；第四章炮控系统，在探讨火炮控制系统功能、组成和原理的基础上，重点讨论了坦克火炮控制系统的设计问题；第五章观瞄系统，在分析观瞄系统功能及结构的基础上，详细论述了稳定控制技术、目标检测与提取技术，以及目标自动跟踪方法等内容；第六章装甲分队武器-目标分配，在给出武器-目标分配问题一般模型的基础上，讨论了适用于装甲分队的 WTA 模型，针对坦克分队作战的特点，提出了基于模糊的装甲分队WTA 火力适度模型、战术模型及装甲分队 WTA 转火战术模型。本书撰写过程中参考和引用了书后所列参考文献中的部分材料，尤其是参考了臧克茂、朱竞夫、周启煌三位教授的前期资料，如果没有这些材料，将难以完成本书。本书选题源于作者多年坦克火控系统教学和科研的积累，具有系统性、前沿性和先进性。在整体内容上，理论与实践并重，可供从事坦克装甲车辆、坦克火控系统、坦克武器系统和光电侦察设备等领域工作的科技人员及科研单位、高等院校的研究生参考使用。由于作者的学识水平有限，书中难免存在不尽如人意之处，敬请读者批评指正。001装甲车辆火控系统目录第一章坦克火力控制系统基础 001第一节坦克火控系统的基本概念 002一、坦克火控系统的定义 002二、坦克火控系统的基本组成 002三、坦克火控系统的特点 005第二节坦克火控系统的主要性能 006一、首发命中率 006二、射击反应时间 012三、战斗射速 013第三节坦克火控系统的基本类型 014一、扰动式火控系统 014二、非扰动式火控系统 015三、指挥仪式火控系统 016四、双指挥仪式火控系统 016第四节坦克火控系统的发展概况与发展趋势 019一、发展概况 019二、国外发展现状 020三、总体趋势与发展要点 030002装甲车辆火控系统目录第二章火控系统误差分析与模型求解 037第一节火控系统误差分析 038一、误差源及误差预估 038二、误差源分类 044第二节火控系统数学模型 045一、火控系统建模使用的坐标系 046二、外弹道问题模型 048第三节坦克火控系统工程化模型和数学处理方法 057一、火控计算机对输入量的处理 058二、弹道函数及逼近方法 061三、坦克火控系统工程化模型 062第三章火控计算机与传感器系统 069第一节火控计算机 070一、用途 070二、组成 071三、主要指标 071四、工作原理 072第二节坦克火控系统传感器 074一、火炮耳轴倾斜传感器 074二、目标角速度传感器 087三、不驱动炮塔（火炮）测量目标速度 099四、横风传感器 101五、其他弹道修正传感器 103第四章炮控系统 107第一节炮控系统功用与发展 108一、坦克车体振动对火炮射击精度的影响 108二、炮控系统用途 113三、主要性能指标 115四、炮控系统发展 118第二节炮控系统组成与原理 120一、基本组成 120装甲车辆火控系统003目录二、典型控制方案 121三、数学模型 126四、基本原理 130第三节炮控系统设计 138一、炮控系统主要技术要求 139二、设计内容与步骤 140三、负载分析计算 141四、执行电动机选择 145五、液压系统设计 151六、惯性器件与测量元件 159七、信号转换与放大元件 170第五章观瞄系统 179第一节稳瞄系统结构组成与工作原理 181一、稳瞄系统结构组成 181二、装甲车辆观瞄系统的主要功能 184三、典型瞄准稳定系统 187第二节瞄准线稳定控制技术 197一、稳定控制系统误差分布及扰动特性 198二、稳瞄控制系统模型及辨识方法 202三、稳定控制系统设计 216四、稳瞄系统补偿控制方法 241第三节目标检测与提取 259一、目标描述方法 259二、目标特征选择及提取方法 261第四节目标自动跟踪 267一、目标跟踪基本原理 268二、机动目标建模方法 270三、机动目标状态估计方法 274第六章装甲分队武器-目标分配 291第一节装甲分队武器-目标分配的意义 292第二节武器-目标分配问题概述 294004装甲车辆火控系统一、WTA 问题的分类 294二、WTA 问题的静态标准数学模型及其性质 294三、WTA 问题研究的基本内容 297第三节装甲分队 WTA 模型 298一、装甲分队 WTA 问题的概念 298二、影响装甲分队作战效果的因素 298三、装甲分队 WTA 问题的静态模型 299四、装甲分队静态 WTA 模型存在的问题 301第四节装甲分队 WTA 模型改进 302一、战法运用情况及其影响 302二、基于“符合度隶属函数”的 WTA 模型 305三、面向战法运用的两阶段 WTA 模型 309四、装甲分队转移火力代价 WTA 模型 312第五节装甲分队 WTA 模型的运用 315一、装甲分队 WTA 模型的实现结构 315二、参与分配的武器和目标 317三、装甲分