Семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж»: вычислительная оптимизация моделирования баллистической траектории

Разработка стрелковых электронных тренажёров (т.е. для ручного оружия и не использующих боеприпасы) является важной задачей, т. к. производство любого вида стрелкового вооружения требует также производства тренажёра для привития навыков прицеливания и стрельбы. Целью данной работы являлась вычислительная оптимизация моделирования баллистической траектории с учётом внешних условий (температуры, давления, ветра) и с упрощениями для различных уровней реализации стрелковых тренажёров семейства «СТрИж». Проведён анализ вычислительной эффективности алгоритмов расчёта внешней баллистики. Данный анализ проводился с целью решения «задачи встречи» пули с препятствием (местными предметами, мишенями или рельефом) с учётом всех внешних факторов для разрабатываемого семейства общедоступных стрелковых тренажёров «СТрИж» (включающего начальный, базовый и виртуальные уровни реализации). При решении «задачи встречи» оружейного боеприпаса имитатора оружия с элементом виртуальной мишенной обстановки (рельефом, местным предметом, целью) просчитывалась баллистическая траектория после каждого выстрела с шагом 0,5–1 м. При этом учитывались все типы боеприпасов, атмосферные факторы (температура, давление, ветер), углы места цели и курса. Синхронно с эволюцией мишенной обстановки решалась задача пересечения баллистической траектории с поверхностью стрельбища, мишенями или местными предметами. Кроме фиксации попадания, регистрировался близкий промах и время обстрела цели для последующей оценки. Для оптимизации быстродействия процесса моделирования баллистической кривой предложена её аппроксимация полиномом помимо классического интегрирования дифференциальных уравнений. Исследования на погрешность представления баллистической траектории по сравнению с эталонными таблицами показали соответствие требованиям на самом важном нисходящем участке траектории в пределах точности самих таблиц ± 5 см, а на малых прицелах ± 1,5 см. Исследования на быстродействие алгоритмов различных моделей баллистики выявили соответствие методов разным уровням реализации тренажёров: начальному, базовому или виртуальному по ресурсоёмкости. Сделан вывод о перспективности дальнейших исследований и разработке семейства электронных стрелковых тренажёров благодаря совершенствованию вычислительных средств и развитию программных библиотек с целью расширения функциональных возможностей тренажёров и снижения их себестоимости и, значит, повышения конкурентоспособности.

1. Огрыза А.В. Практическая значимость использования электронных тренажеров на занятиях по огневой подготовке / А.В. Огрыза, С.А. Ульрих, А.Н. Таран // Евразийский юридический журнал. 2022. – № 1 (164). – С. 419–420.

2. Иньшин Ю.Ю. Стрелять хорошо и много инновационные подходы в обучении курсантов стрельбе с использованием боевого лазерного интерактивного высокоточного комплекса «БЛИКВТ» / Ю.Ю. Иньшин, А.В. Липаткин // Вестник военного образования. – 2022. – № 3 (36). – С. 28–33.

3. Моисеенко А.А. Применение инновационных технологий в процессе обучения огневой подготовке курсантов и слушателей образовательных организаций МВД России / А.А. Моисеенко, Д.М. Еноткина // Вестник Барнаульского юридического института МВД России. – 2023. – № 1 (44). – С. 343–346.

4. Горлов О.Ю. Методика разработки упражнений учебных стрельб из пистолета в типовых ситуациях служебной деятельности (на примере охранно-конвойных подразделений полиции) / О.Ю. Горлов // Полицейская деятельность. – 2023. – № 1. – С. 43–54. DOI: 10.7256/2454-0692.2023.1.38047

5. Булавин А.А. Внедрение игрового и соревновательного методов обучения в практические занятия по огневой подготовке со слушателями УИС / А.А. Булавин, Г.М. Ватылев // Вестник МПА ВПА (сборник научных трудов). – 2023. – № 3. – С. 132–137.

6. Горбунов Б.Д. Использование дополненной реальности для улучшения эффективности обучения по огневой и тактической подготовке / Б.Д. Горбунов // Современные научные исследования и инновации. – 2023. – № 4 (144). – С. 55–64.

7. Митрофанов О.А. Разработка комплекса мер по актуализации и совершенствованию обучения сотрудников МЧС огневой подготовке / О.А. Митрофанов, С.В. Безнедельный, А.А. Воеводин // Современный ученый. – 2024. – № 1. – С. 206– 211.

8. Воробьева С.М. Развитие массового студенческого спорта на примере секции пулевой стрельбы Московского авиационного института / С.М. Воробьева // Известия Тульского государственного университета. Физическая культура. Спорт. – 2024. – №11. – С. 68-74. DOI: 10.24412/2305-8404-2024-11-68-74

9. Петрушин А.В. Совершенствование качества стрельбы из положения стоя у квалифицированных биатлонистов с использованием стрелкового тренажера СКАТТ / А.В. Петрушин // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. – 2024. – № 8. – С. 166–169.

10. Викторов А.А. Анализ материально-технического обеспечения дисциплины «Огневая подготовка» / А.А. Викторов // Символ науки: международный научный журнал. – 2024. – Т. 1. – № 3-2. – С. 139–143.

11. Зиамбетов В.Ю. Стендовая стрельба в рамках военно-прикладной физической подготовки студентов-курсантов военных учебных центров / В.Ю. Зиамбетов // Актуальные проблемы физической и специальной подготовки силовых структур. – 2025. – № 1. – С. 125–128.

12. Егоров С.Ф. Семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж»: уровни реализации и структура свободного программного обеспечения / С.Ф. Егоров // Приборы и методы измерений. – 2023. – Т. 14. – № 4. – С. 251–267. DOI: 10.21122/2220-9506-2023-14-4-251-267

13. Егоров С.Ф. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: программное обеспечение баллистической «задачи встречи» / С.Ф. Егоров, Ю.К. Шелковников // Интеллектуальные системы в производстве. – 2022. – Т. 20. – № 2. – С. 114–127. DOI: 10.22213/2410-9304-2022-2-114-127

14. Егоров С.Ф. Стрелковый тренажер «Ингибитор»: функциональная схема программного обеспечения / С.Ф. Егоров // Интеллектуальные системы в производстве. – 2019. – Т. 17. – № 2. – С. 19–29. DOI: 10.22213/2410-9304-2019-2-19-29

15. Коновалов А.А. Внешняя баллистика/А.А. Коновалов, Ю.В. Николаев. Ижевск. – 2003. – 192 с.

16. Егоров С.Ф. Исследование необходимости использования переменного значения баллистического коэффициента при моделировании траектории пули в стрелковом тренажере / С.Ф. Егоров, А.Ю. Вдовин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. – 2023. – Т. 23. – № 2. – С. 253–263. DOI: 10.18500/1816-9791-2023-23-2-253-263

17. Karapetyan A., Ter-Martirosyan A., Badalyan B., Karapetyan A. Modelling and Testing of the Application Designed for Ballistic Calculations of Detected Objects. Journal Electrical and Electronic Engineering. – 2020. – Vol. 8. – № 1. – С. 16–20. DOI: 10.11648/j.jeee.20200801.13

18. Jokela A.C. Modeling Ballistic Trajectories with Calculus and Numerical Methods, 2024 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tinycomputers.io/posts/modeling-ballistic-trajectories-with-calculus-and-numerical-methods.html

19. Zvîncu N-D, Garnier A, Moldoveanu C-E, Dîrloman F-M, Ungureanu M-I, Berechet D-C, Simion A-C. Ballistic Assessment for Shooting Range Validation in Case of Direct Fire. Journal of Military Technology. – 2024. – Vol. 7. – № 1. DOI: 10.32754/JMT.2024.1.01

20. Go Y-B, Kang Y-J. Numerical Ballistic Modeling in Game Engines. International Journal of Advanced Smart Convergence. – 2023. – Vol. 12. – №. 2. – Pp. 117– 126. DOI: 10.7236/IJASC.2023.12.2.117