余鵬飛

(海軍大連艦艇學(xué)院研究生管理大隊(duì) 大連 116018)

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,反艦導(dǎo)彈具備攜帶炸藥多、命中概率高、隱蔽性能好和突防能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在近距離攻擊時(shí)會(huì)對水面艦艇構(gòu)成極大威脅。小口徑艦炮具有發(fā)射率速高和反應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn),可以在近程對空防御中對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行有效地抗擊。

本文針對勾徑對小口徑艦炮射擊方式選擇和射擊方案優(yōu)化產(chǎn)生的影響,分析了各射擊方式的使用時(shí)機(jī)和次數(shù),計(jì)算了小口徑艦炮近程對空防御的射擊方案,并結(jié)合耗彈量和毀傷概率確定最優(yōu)方案,對小口徑艦炮充分發(fā)揮作戰(zhàn)效能具有重要的指導(dǎo)意義。

2 艦炮射擊效能模型

2.1 理論模型

對于艦炮武器系統(tǒng)而言,射擊方式可由發(fā)射的點(diǎn)射數(shù)目N、每個(gè)點(diǎn)射的耗彈量即點(diǎn)射長度li(i=1,2,…,N)及各次點(diǎn)射之間的時(shí)間間隔 Δ ti(i=1,2,…,N)三要素表示[1]。

由艦炮的射擊效能計(jì)算模型可知,對單個(gè)目標(biāo)射擊一次且發(fā)射s發(fā)炮彈,毀傷單個(gè)目標(biāo)的概率P(1,1,s)的計(jì)算公式如下:

β是與艦炮射擊遠(yuǎn)界、近界、目標(biāo)速度、炮彈均方誤差等有關(guān)的參數(shù)。

毀傷概率R可以用來表征對空防御的效果,與艦炮武器系統(tǒng)的性能和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)密切相關(guān),如果點(diǎn)射數(shù)目為N,點(diǎn)射長度為li(i=1,2,…,N),那么對來襲目標(biāo)被毀傷的概率R的計(jì)算公式為:

P(1,1,li)表示對目標(biāo)進(jìn)行第i次點(diǎn)射發(fā)射li發(fā)炮彈時(shí)的毀傷概率。

由此建立的理論數(shù)學(xué)模型如下:

So表示單管剩余彈藥量,Vl表示艦炮最大發(fā)射率發(fā)/秒,S(t)表示t時(shí)間內(nèi)消耗彈藥量,N和li均為整數(shù)。

在滿足極限發(fā)射數(shù)的條件下,為了優(yōu)化射擊效果,并以此為基礎(chǔ)選擇最佳的射擊方式。即在遠(yuǎn)距離火力密度小,隨著目標(biāo)的接近火力密度逐漸增大,點(diǎn)射長度li逐漸變長,點(diǎn)射間隔 Δ ti逐漸縮短,射擊效果逐漸增大,并在最后階段以艦炮本身的最大發(fā)射率射擊[2]。

2.2 工程模型

工程模型是在保持理論模型的科學(xué)性和嚴(yán)密性的基礎(chǔ)上作某些合理的假設(shè)和簡化,使其符合工程上使用的要求,在盡可能短的時(shí)間內(nèi),求得與理論模型的解有相同的特征,而不要求像理論模型那樣通過每次比較計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的方法求解最佳射擊方案[3]。

基本假設(shè):

1)假定對我攻擊的空中目標(biāo)為反艦導(dǎo)彈,并計(jì)算艦炮對典型反艦導(dǎo)彈的射擊效率。

2)艦炮射擊的點(diǎn)射長度為短點(diǎn)射、長點(diǎn)射及連射,點(diǎn)射長度根據(jù)艦炮特點(diǎn)基本固定。

3)點(diǎn)射間隔時(shí)間取相等間隔時(shí)間。

解算內(nèi)容:

1)確定射擊開火點(diǎn);

2)確定射擊?；瘘c(diǎn);

3)計(jì)算射擊持續(xù)時(shí)間;

4)確定射擊方式,包括點(diǎn)射種類、點(diǎn)射射擊、點(diǎn)射間隔、點(diǎn)射長度和耗彈量。

5)計(jì)算射擊效能,選擇最優(yōu)方案[4]。

Llmin,Llmax表示連射時(shí)目標(biāo)距我艦的最小距離和最大距離,Lcmin,Lcmax表示長點(diǎn)射時(shí)目標(biāo)距我艦的最小距離和最大距離,Ldmin,Ldmax表示短點(diǎn)射時(shí)目標(biāo)距我艦的最小距離和最大距離,Spy為開火點(diǎn),SPj為?；瘘c(diǎn),P為勾徑。

圖1 艦炮射擊方式示意圖

為了提高突防能力,反艦導(dǎo)彈的末端飛行高度一般采用超低空飛行彈道。目前反艦導(dǎo)彈的末端飛行高度普遍為5～15m,最低的可以到達(dá)1.5～3m,同時(shí)結(jié)合多種末端機(jī)動(dòng),使抗擊難度進(jìn)一步增大。本文假定我方彈藥充足,反艦導(dǎo)彈對我實(shí)施水平攻擊,飛行高度為0,飛行速度為300m/s,勾徑為300m。

工程模型主要就包括確定射擊開火點(diǎn)、?；瘘c(diǎn)和射擊持續(xù)時(shí)間三個(gè)方面內(nèi)容,以此來確定最優(yōu)的射擊方法。

下面給出的工程模型[5]:

1)射擊開火點(diǎn)

DPy為艦炮武器的殺傷區(qū)遠(yuǎn)界,tPy為彈丸從開火到殺傷區(qū)遠(yuǎn)界的時(shí)間,Dp為最大發(fā)現(xiàn)距離,DTy為炮瞄雷達(dá)最大穩(wěn)跟距離。

2)射擊停火點(diǎn)

DPj為艦炮武器的殺傷區(qū)近界,tPj為彈丸從開火到殺傷區(qū)近界的時(shí)間,DTj為炮瞄雷達(dá)最小穩(wěn)跟距離。

3)射擊持續(xù)時(shí)間

3 仿真與計(jì)算

3.1 參數(shù)選取

由于受耗彈量和艦炮可靠性影響,小口徑艦炮不能以最高射速長時(shí)間連續(xù)射擊,而應(yīng)根據(jù)目標(biāo)距離遠(yuǎn)近選擇不同的點(diǎn)射類型,考慮如下因素:

1)射擊方式:短點(diǎn)射為Sds發(fā),點(diǎn)射持續(xù)時(shí)間tds秒;長點(diǎn)射scs發(fā),點(diǎn)射持續(xù)時(shí)間tcs秒;連續(xù)射 Sls發(fā)以內(nèi),持續(xù)時(shí)間不超過tls秒。

2)點(diǎn)射間停頓時(shí)間:對空射擊tk秒。

3)根據(jù)射擊情況,每座炮的耗彈量不超過Smax發(fā)。

3.2 開火點(diǎn)與?；瘘c(diǎn)的確定

1)連射

艦炮武器采取連射時(shí)目標(biāo)距我艦的距離區(qū)間為:

Llmin,Llmax分別表示連射時(shí)目標(biāo)距我艦的最小距離和最大距離。

2)長點(diǎn)射

艦炮武器采取長點(diǎn)射時(shí)目標(biāo)距我艦的距離區(qū)間為:

3)短點(diǎn)射

艦炮武器采取短點(diǎn)射時(shí)目標(biāo)距我艦的距離區(qū)間為:LdMmin,LdMmax分別表示第 M次短點(diǎn)射時(shí)目標(biāo)距我艦的最小距離和最大距離。

表1 各射擊方案的射擊方式與射擊距離區(qū)間(單位:km)

3.3 射擊效能計(jì)算

如表1所示,單座小口徑艦炮在整個(gè)射擊航路上,可以采取5種射擊方案對來襲目標(biāo)進(jìn)行抗擊。將各方案的耗彈量代入公式(1)中,可計(jì)算出采用各射擊方案時(shí),艦炮對目標(biāo)的毀傷概率。

表2 各射擊方案的耗彈量和毀傷概率

射擊方案的選擇除了考慮毀傷概率之外,還應(yīng)當(dāng)最大限度的利用射擊航路,以免造成距離損失。如表2所示的各射擊方案可知,耗彈量越多,毀傷概率越大,但在整個(gè)發(fā)射區(qū)最大開火距離內(nèi),方案5比前4個(gè)方案都少進(jìn)行一次射擊,有0.5km的無抗擊區(qū)。因此,在綜合考慮毀傷概率和耗彈量的前提下,方案4可以在有限的開火距離和持續(xù)時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揚(yáng)火力作用,確保較高的毀傷概率,達(dá)到最好的近程對空防御的效果。

4 結(jié)語

本文以勾徑對小口徑艦炮射擊效能的影響為出發(fā)點(diǎn),建立艦炮射擊效能模型進(jìn)行計(jì)算,擬定了抗擊反艦導(dǎo)彈的射擊方案,得到了各射擊方案的射擊距離區(qū)間和毀傷概率,并通過綜合考慮耗彈量和抗擊效率,確定最優(yōu)射擊方案,為提高小口徑艦炮近程對空抗擊效果提供理論依據(jù)。

[1]邢昌風(fēng).海軍武器系統(tǒng)概論[M].大連:海潮出版社,2006

[2]王連柱.艦炮戰(zhàn)斗使用[M].北京:解放軍出版社,2005,2

[3]汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999,6

[4]戴自立.現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1999

[5]許騰.海軍戰(zhàn)術(shù)建模與仿真[M].北京:海潮出版社,2004