2.1.3 武器总体设计的主要依据与内容

（1）武器总体设计的主要依据

武器总体设计通常应依据战术技术要求（或战术技术指标）来进行。战术技术指标是军方从作战使用和技术两个方面，对准备研制的武器装备提出的各项性能的质和量的目标，它是进行研究、设计、试制、试验的基本依据。对于已研制完成的武器装备等，则称为战术技术性能。

战术技术要求的形式、内容以及提出和确定的程序，在不同国家和不同情况下不尽相同。通常根据军事参谋部门按照军事理论、作战经验及敌我条件等方面制定的未来作战的设想和对武器装备的总要求，由专门技术部门根据战术运用，结合科学技术和生产水平、具体使用条件和经济能力等因素，进行调查研究、系统分析、评比选择、模拟对抗、理论计算和试验验证等工作，最后制定出战术技术指标，这就是战术技术指标的论证工作。参加论证的主要是装备论证部门、使用部门以及科研和生产部门等。其过程可能需要多次反复，视战术技术指标水平、复杂程度，特别是条件成熟程度等而定。战术技术指标经过批准后，一般以文件形式下达给参加研制的部门。

较全面的战术技术指标，一般包括以下三方面的内容：

①作战指导思想和用途的说明，包括作用、使用方法、作战对象、作战地区等。

②具体战术技术指标，包括总体、火力、防护、机动等性能指标。

③补充性说明，例如对一些部件或技术的倾向性或否定性意见，对进度、步骤或一些问题的说明等。

制定装甲车辆及其武器的战术技术指标，是对作战经验的总结，是军事战略战术思想的部分体现，也是对技术发展和工业生产的正确估计，它不规定将来的产品具体是什么样子，也不规定应该怎样制造，但在一定条件下基本决定了产品的方向和特征。战术技术性能是否符合正确的发展方向，往往要在若干年后，甚至于实战中才能得到证明。而在这个方向上性能水平的高低，更多应由研究、设计和制造的水平决定。适当的战术技术指标应能发挥研究设计与制造的积极性和创造性。如果战术技术指标是用已有的方案来表达，就缺乏了生命力和超前性，难以满足未来战争的需求。提出合理的战术技术指标，需要具有军事、战术、科学、技术、生产、经济与使用等多方面的知识和能力。

战术技术指标过低，会直接影响一代装备的水平或部队的战斗能力；战术技术指标过高或缺乏根据，可能与客观实际不符或不能实现。没有抓住未来的主要发展方向，研制成功部署部队之后也经不住较长时间的考验。装备建设的偏向和失误不但经济损失大，而且若干年后即使发现了问题也难于补救。比较容易出现的是战术技术指标过高过急，导致欲速则不达，长期研制不成，或带来成本、使用上的许多问题。此外，要争取基本战术技术指标能较长期不变。发展一代坦克装甲车辆常需几年或十几年，改变一次往往就带来几年时间及相当的经费和人力的浪费。只有成熟的战术技术指标，才能保持比较稳定。战术技术指标包含的内容很多，履带装甲车辆常用的战术技术指标有111项，对于不同种类的坦克装甲车辆，其战术技术指标的构成也有所不同。

一般来讲，装甲车辆武器系统的战术技术指标应包括下述内容：

①威力指标。

②机动性。

③战术反应能力。

④对目标的搜索、探测和跟踪能力。

⑤对环境的适应能力。

⑥武器系统可靠性，寿命指标。

⑦对武器系统勤务操作、维修保养的要求。

⑧标准化与系列化。

⑨对武器系统安全与防护的要求。

⑩外形尺寸与质量限制。

对组成较为简单的某些火炮或自动武器等，不一定包括上述全部内容。实际下达的战术技术指标，在内容编排和次序上不一定与上述一致。

（2）武器总体设计的任务

武器总体设计，始于新武器的方案阶段并贯穿于武器研制的全程，它侧重于处理武器全局性的问题。在方案阶段，根据上级下达的战术技术指标，分析可行的技术途径和技术难点，进行总体论证，对形成的若干个总体初步方案进行对比、评价决策和遴选；在工程研制阶段，运用参数分析、系统数值仿真、融合技术等方法，指导部件设计，侧重于解决部件之间的接口、人机工程、可靠性、可维修性、预留发展、系统优化和可生产性等问题；在设计定型阶段，要考核武器各项性能，还要继续处理新发现的问题。部件设计侧重于解决具体技术问题，保证布局、结构、性能满足总体的要求。

武器研制的技术依据是军方（或需方）的战术技术指标。战术技术指标是对武器功能与战术性能的要求。

目前把武器的研制过程分成五个密切联系的阶段。在方案阶段，新武器已经进行了包括功能组成、结构与布局等总体与重要组成部分的多方案论证和评价，并经上级决策选择了一个方案转入工程研制。因此，可以说武器的总体与全局性设计主要是在方案阶段完成的，也是总体工作最为复杂和繁重的阶段，将决定工程研制阶段的技术进展与风险大小，决定产品的技术品质。方案论证和评价工作的深入与翔实、结论的可信度以及决策的准确性是十分关键的，是整个产品研制中的关键阶段。这个阶段形成的方案与设计是产品研制最早期的设计，在新技术采用较多以及经验相对不足时，设计者经常看不清设计系统中一些功能与所采取措施间的函数关系或必然联系，特别复杂的产品更是如此。方案论证以及后续研制阶段必然要反复协调修改与逐次迭代。

在分析研究战术技术指标的基础上，总体设计的任务是：

①提出武器的（功能）组成方案和工作原理。

②分解战术技术指标，拟定和下达各组成部分的设计参数，确定各组成部分的软、硬界面，以及软、硬接口的形式与要求。

③确定系统内物质、能量、信息的传递或流动路线以及转换关系和要求。

④建立系统运行和工作的逻辑及时序关系，对有关模型和软件提出设计要求。

⑤进行总体布局设计，协调有关组成部分的结构设计，确定系统形体尺寸、质量、活动范围等界限以及安装、连接方式。

⑥组织和指导编制标准化、可靠性、维修及后勤保障、人机工程等专用大纲、专用规范等设计文件。

⑦组织关键技术、技术创新点的专题研究或试验验证，对关键配套产品、器件、材料进行调研落实，对关键工艺与技术措施进行可行性调研与分析并提出落实的建议。

⑧提出武器生产工厂鉴定试验的方案与大纲，组织编写试验实施计划和武器的试验技术工作。

⑨编制武器总体设计、试验、论证等技术资料。

⑩负责研制全过程的技术管理。

（3）武器总体设计的主要内容

1）方案论证

方案论证对后续工作有重要影响，方案论证充分则事半功倍，否则后患无穷。方案论证主要包括以下主要内容：

①技术指标的确定。技术指标可以分为可以达到的技术指标、经努力可能达到的技术指标、可能达不到的技术指标及不可能达到的技术指标。

②关键技术分析。关键技术分析包括需采取的技术措施、需专项攻关的问题。

③实物论证。必要的实物论证包括弹道、供输弹系统、反后坐装置、总体布置、随动系统、火控系统、探测系统等考核性试验。

2）样机方案设计

样机主要有原理样机、初样机、正样机和定型样机等。样机方案设计主要包括：

①系统组成原理设计。系统组成原理（框图）设计采用黑匣子设计原理，即串行设计与并行设计相结合，合理管理。

②性能指标的分解与分配。

③结构总图设计。由粗到精。

④各子系统的界面、接口的划定及技术协调、仲裁。武器参数是多维的（三维空间、时间、质量、环境条件、电、磁等），接口的技术原则是适配、协调、安全、可用、标准。接口界面有物理参数（相关作用、匹配管理）、结构适配（干涉）、时序分配、电磁屏蔽和软件（可靠性、兼容性、稳定性等）。

3）组织实施系统试验

策划全系统以及关系重大的各种试验并组织实施，获取多种有用的试验数据，进行处理分析，对试验结果进行评估。

4）系统设计规范化，并保证技术状态一致性

适时地下达设计技术规格书，确保技术状态的一致性、可追溯性。

5）组织设计评审

组织和主持全系统及下一层次的设计评审。

6）技术文件及管理

拟定各类技术管理文件，并具体落实到位，实施管理。

（4）武器总体设计要解决的主要问题

1）选定系统组成

战术技术指标大体上确定了武器组成的基本框架。但由于某些功能可以合并或分解，因而可以设计或选择为一两个功能部件。又由于许多功能部件或产品有多种不同形式或结构，加上设计者可以根据需要进行创新，如功能合并或分解、结构形式或工作原理不同等，所以可以有不同的组成方案。只有针对具体的组成方案才能进行战术技术指标的分解，并对具体组成件提出为保证对应指标实现的具体设计参数。

不同国家的许多同类武器，功能和指标相近，但具体组成件的数目不尽相同，同功能件结构形式不同，因而在总体结构与外观上有十分显著的区别。当它们性能相近时，体现了一种设计风格；如果性能指标有高低之别，则体现了设计水平。所以选定系统组成时在实现战术技术指标的前提下，应从总体与组成件，各组成件之间的结构、工作协调以及经济性、工艺性等各个方面综合权衡。在满足功能和指标要求下，应尽量选用成熟部件或设计，经加权处理后，一般新研制部件以不超过30%为宜。

选定系统组成是总体工作的初始工作，它与指标分解、设计参数拟定、总体结构与布局和接口关系等一系列总体工作有关，是一个反复协调的过程。

2）分解战术技术指标与确定设计参数

把战术技术指标转化为武器组成部分的设计参数，是满足战术技术指标、提出系统组成及有关技术方案的重要工作。例如，武器的远射性指标有最大射程、直射距离、有效射高等，这项战术技术指标通过外弹道设计将转化为弹丸的初速。内弹道设计把初速转化为身管长度、药室尺寸以及发射药品号、药形、装药量等一系列身管、发射装药的设计参数。对一定质量的弹丸，达到一定初速，可以有不同的内弹道方案，所以战术技术指标分解为有关设计参数，形成技术措施时是多方案的。一项战术技术指标转化成各层次相应的设计参数时，有些参数还受其他战术技术指标的制约，如弹形不仅与射程有关，还和散布有关，这种相互制约表示了武器各组成部分的依从和制约关系。所以分解转化战术技术指标必须全面分析，注意保证武器的综合性能，而不能只从一项指标考虑。

在实际工作中，战术技术指标有可分配和不可分配两类。如系统的质量，在经过分析或类比有关设计后，可向低层次逐层分配，为可分配参数。然而，诸如贯彻标准化、通用化、系列化、组合化等方面的要求将直接用于有关组成部分，并不分配或不可分配。可分配战术技术指标还分为直接分配类和间接分配类。前者如武器从接到战斗命令，到完成一切射击准备的反应时间，可直接按一定比例分配到有关组成环节上；后者如射程、环境条件，要通过各种可能措施的分析，选定有关组成的设计参数。战术技术指标的分解、转化都将从分析、分配过程中找出实现战术技术指标的关键和薄弱环节。

战术技术指标分解、设计参数的确定与系统组成的选定是密切相关的，实际上是对组成方案的分析和论证，并在各组成的软、硬特征上进一步细化和确定。这项工作是由总设计师统一组织，在组成系统的各层次，由各级设计师同时进行的，是武器方案设计——总体设计的重要环节。

系统中指标分配主要是射程与射弹散布、反应时间、射击诸元求解与瞄准误差、射速、质量等，通过分配将基本确定武器的软、硬特性。

战术技术指标分解与转化后应形成一个武器按组成层次构成的技术设计参数体系，它将反映指标分配与方案论证的过程，是武器设计的基础，也是制定各层次设计规格书的基础。

3）武器的原理设计

与武器组成设计和战术技术指标转化工作同时进行的工作是原理设计，主要解决以下问题：

①武器各功能组成间能量、物质、信息传递的方向和转换，各功能组成间的界限与接口关系。

②系统的逻辑与时序关系。

③模型或软件的总体设计。

武器的各功能结构在工作时要按一定的顺序，有一定的持续时间，与其前行或后继的功能结构间有能量、物质、信息等的传递和转换。在功能组成设计、战术技术指标分解的同时，必须将各功能组成的上述关系一一弄清，才能形成完整的武器功能设计，包括各种工作方式的设计。

以现代自行加农榴弹炮为例，它由火力、火控、底盘三个主要分系统和有关装置组成，包含信息接收与发送装置、观察与瞄准镜、导航定位装置、武器姿态测量装置、火控计算机、随动系统、全自动供输弹装置、弹丸初速测量与发射药温测量等传感器、引信装定装置、能源站、“三防”装置、灭火抑爆装置、战斗舱空调装置等。在原理设计时要解决以下问题：

①在全自动、半自动、手动三种工作方式时各有哪些功能机构参加工作，具有什么样的转换方式。

②在各种工作方式下，包括信息传递、能源供应等在内各功能机构工作的顺序和时间分配。

③有关信息的转换关系，如依据大地坐标求解目标射击诸元、构建何种模型、由何种途径变为武器对射击平台的装定量。

④武器各功能机构与仪器用电体制的协调、器件选择、能源分配设计。

⑤火控计算机工作内容、模型与软件设计原则。

⑥功能结构件的软硬接口。

武器原理设计主要以方块图表示，在各方块之间有表明传递性质或要求的连线，此外用流程或逻辑框图来表明工作逻辑关系。时序图是协调处理时间分配的主要手段。

4）总体布置与结构设计

确定武器的总体布置是各种武器设计的重要环节，与武器中主要装置或部件的结构、布局直接有关，应从火力部分以及一些最主要的关键装置或部件的结构选择开始。对自行武器而言，首先是武器及炮塔结构与布局，其次是发动机布局与底盘结构设计。如多管自行高炮炮塔是按中炮还是边炮布局、容纳几名炮手，对于整个武器形式与有关仪器设备的布局和连接均会有很大的不同。

武器的总体布置要做到全系统的部件、装置在空间、尺寸与质量分布上满足武器射击时的稳定，各部件受力合理等有关要求，还应使勤务操作方便，动力与控制信号传输路程短，安装、调试、维修方便并减少分解结合工作，以及减少不安全因素等。

要做到上述要求是不容易的，因为总体布局与有关结构设计是在有空间、质量等各种限制条件下进行的，许多要求之间是矛盾的。

在总体布置中各个装置或部件要考虑：

①各装置或部件的功能及相关部件的适配性、相容性。

②温度、湿度、污物、振动、摇摆等引起的影响。

③可靠性。

④安装方式与空间。

⑤动力供应。

⑥控制方式与施控件联系。

⑦向外施放的力、热、电磁波等。

⑧操作、维修、检测要求。

5）武器总体性能检验、试验方法及规程、规范的制定

武器设计中对于人机工程、操作勤务、维修保养、安全与防护各方面要求，应有详细的设计规范或参考资料。

在结构设计时除使用计算机辅助手段设计平面布置图、各种剖视图、三维实体与运动图外，对特别难以布置或特别重要的结构布置，按比例或用同尺寸实体模型进行辅助设计是必要的。