前面通过对射弹散布误差和射击诸元误差的研究可知,武器系统中各误差源误差都将在目标提前点引起相应的射击误差。
为了便于分析和计算武器系统的射击效力,常常需要将一些性质相同的射击误差合并,即将一部分射击误差与另一部分射击误差进行综合,称这种综合为射击误差的合成。如射击误差按重复性分组,或按相关性分组,这种分组过程就是误差合成过程。每一组误差都是射击误差合成的结果。
系统中各误差源的误差及其引起的射击误差,分布规律均为正态分布,而且是相互独立的。由概率论可知,合成后的射击误差仍为正态分布。
进行射击误差合成,一般是根据需要对各射击误差在坐标轴上的投影分量进行综合的。射击误差投影分量又简称误差分量。每种射击误差的误差分量是否相互独立,与其所选的坐标系有关,因此,只要适当地选择坐标系,就可使射击误差分量相互独立。
在射击误差中,包括随机误差和系统误差两部分。对这两部分误差,一般情况需要分别进行合成。
下面,将在射击误差分量相互独立的情况下,来研究射击误差的合成方法。
对随机误差,一般采用方和根法进行误差合成,该方法的数学表达式为
(2.5.1)
或
(2.5.2)
式中 、 ——综合随机误差的概率误差、均方差;
、 ——综合随机误差中各误差分量的概率误差、均方差, 。
根据对系统误差的掌握程度,可按已定系统误差和未定系统误差两种情况来讨论系统误差的合成。
1.已定系统误差的合成
已定系统误差是指误差的大小和符号均已确切掌握了的系统误差。对已定系统误差的合成,通常采用代数和法进行,即若有 个已定系统误差 ,则总的已定系统误差 为
(2.5.3)
在武器系统射击中,有不少已定系统误差在系统调试过程中已被消除。由于某种原因未做修正和消除的系统误差只有有限的几项,它们按代数和法合成后,可以在试射过程中加以修正。在最后的射击结果中,一般不再有已定系统误差的影响。
2.未定系统误差的合成
未定系统误差是指不能确切掌握误差的大小和符号,只能或需要估计出误差区间的系统误差。在测试条件(或射击条件)有变化的情况下,观察存在的某单项系统误差 ,发现 随测试条件(或射击条件)的变化而有所变化,但变化的范围有限。这种误差在调试过程中(或射击过程中)是一项不可抵偿性的系统误差。
对于这种带有很大随机性的未定系统误差,目前人们对它的认识有限。现在国内外都趋于按概率型处理它,即将 视为随机误差,这样给实际工作带来极大的方便。通常假定 为正态分布或均匀分布,一般认为是正态分布。
通常采用的未定系统误差合成方法有两种:绝对和法和方和根法。
(1)绝对和法。该方法是指总的未定系统误差 为各项未定系统误差 之和,即
(2.5.4)
这种合成方法,对误差的估计是偏大的,故是一种极为保守的方法。应该注意:在单项误差的项数 n 较大时,误差以同方向叠加的可能性极小。所以,在 时才用这种方法。即便这样,该方法对总误差的估计仍是过于保守的。
(2)方和根法。目前在实际应用中,对未定系统误差的合成常用方和根法合成,即
(2.5.5)
这种方法在 n 较大时接近实际情况,但一般情况采用这种方法对误差估计偏低。
在给定单项未定系统误差后,无论采用绝对和法还是方和根法来进行未定系统误差合成,都与单项未定系统误差的项数有关,一般来说,根据误差项数的多少,决定采用哪种计算方法合成。在实际工作中,进行系统误差分析时,要采用什么方法进行未定系统误差的合成,不但与单项未定系统误差的数目有关,也与单项误差的误差源有关。对来自不同误差源的单项误差,采用误差合成的方法也不同。对于结构层次较高的误差源,如系统的子系统、设备、装置等,给出的误差是属于许多单项误差的综合误差;对于结构层次较低的误差源,如元件、器件等,给出的误差就属于某种含义下的单项误差了。因此,以子系统或设备为误差源,对其给出的单项未定系统误差进行误差合成时,采用方和根法计算综合未定系统误差,比较符合实际情况。