Ballistic Simulation and Hit Probability Calculation of Anti-UAV Weapon System Based on Rotating-barrel Machine Gun

CAI Song; HE Binna; DONG Chao

doi:10.12382/bgxb.2025.0945

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Ballistic Simulation and Hit Probability Calculation of Anti-UAV Weapon System Based on Rotating-barrel Machine Gun

更新时间：2026-09-04

- Ballistic Simulation and Hit Probability Calculation of Anti-UAV Weapon System Based on Rotating-barrel Machine Gun
- ACTA ARMAMENTARII Vol. 47, Issue 8, Pages: 250945(2026)
- 作者机构：
  
  1.重庆建设工业（集团）有限责任公司，重庆 401300
  2.哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨 150001
  3.中北大学机电工程学院，山西太原 030051
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2025.0945
  CLC： TJ25
- Received：22 October 2025，
  
  Published：31 August 2026
- 稿件说明：
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蔡崧,贺斌娜,董超.转管机枪反无人机武器系统弹道仿真及命中概率计算[J].兵工学报,2026,47(08):250945.

CAI Song,HE Binna,DONG Chao.Ballistic Simulation and Hit Probability Calculation of Anti-UAV Weapon System Based on Rotating-barrel Machine Gun[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(08):250945.
蔡崧,贺斌娜,董超.转管机枪反无人机武器系统弹道仿真及命中概率计算[J].兵工学报,2026,47(08):250945. DOI： 10.12382/bgxb.2025.0945.

CAI Song,HE Binna,DONG Chao.Ballistic Simulation and Hit Probability Calculation of Anti-UAV Weapon System Based on Rotating-barrel Machine Gun[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(08):250945. DOI： 10.12382/bgxb.2025.0945.

摘要

面对“低慢小”无人机及蜂群威胁，转管机枪凭借高射速、持续火力优势，成为核心末端防御装备。但传统命中概率模型忽视高射速下身管旋转产生的离心、科氏惯性力对子弹初速的动态影响，导致预测偏差显著。通过对命中概率的关键影响因素进行系统分析，以离心、科氏惯性力为切入点，分解子弹初速的轴向、向心分量，结合身管旋转切向速度推导初速修正公式，融入外弹道模型构建命中概率修正模型；基于跨平台图形界面开发框架开发仿真系统，支持参数配置、弹道三维可视化及多工况命中概率计算。仿真与实验结果表明：针对大疆精灵4与奋斗者VTOLmini 两类典型无人机目标，系统计算结果与实弹实验数据平均相对误差为7.36%，最大相对误差为13%，显著提升了转管机枪武器系统的命中概率模型精度，可有效支撑反无人机武器系统作战效能评估。

Abstract

In response to the growing threat posed by “low-altitude， slow-speed and small-size” （LSS） unmanned aerial vehicles （UAVs） and UAV swarms， the rotating-barrel machine guns have a key terminal-defense weapon system due to their high rate of fire and sustained firepower. However， the conventional hit probability models neglect the dynamic influences of centrifugal and Coriolis inertial forces—induced by rapid barrel rotation at high firing rate—on the muzzle velocity of projectile， resulting in significant prediction errors. The critical factors affecting the hit probability are systematically analyand， and the axial and radial components of muzzle velocity are decomposed with the centrifugal force and Coriolis inertial force， serving as the foundation. A corrected muzzle velocity formula is derived based on the tangential rotational velocity of the barrels， and is integrated into an external ballistic model to establish an enhanced hit probability model. Furthermore， a simulation system is developed based on a cross-platform graphical user interface （GUI） development framework， enabling the parameter configuration， the 3D trajectory visualization and the multi-scenario hit probability computation. Simulation and live-fire experimental validation demonstrates that， for two representative UAV targets （DJI Phantom 4 and Fighter VTOLmini）， the average relative error between the system's calculated result and the live-fire measured data is 7.36%， and the maximum relative error is 13%. This work significantly improves the fidelity of hit probability modeling for rotating-barrel machine gun， and provides a robust technical support for the operational effectiveness evaluation of such systems.

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Keywords

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