傅調(diào)平，鄧宏彬，王 鋒

（1.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430；2.北京理工大學(xué)機電學(xué)院，北京 100081；3.解放軍66058部隊，北京 100074）

類“標槍”導(dǎo)彈兩棲登陸反裝甲作戰(zhàn)彈道仿真分析*

傅調(diào)平1，鄧宏彬2，王 鋒3

（1.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430；2.北京理工大學(xué)機電學(xué)院，北京 100081；3.解放軍66058部隊，北京 100074）

兩棲登陸作戰(zhàn)在戰(zhàn)術(shù)上是最復(fù)雜、最危險的作戰(zhàn)行動，登陸部隊需要面對抗登陸方堅固的海岸防御背水搶灘作戰(zhàn)，其危險性和困難可想而知?！肮び破涫?，必先利其器”，在兵器上的優(yōu)勢成為克服不利地理條件，形成火力優(yōu)勢的關(guān)鍵。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備是兩棲登陸作戰(zhàn)中單兵反裝甲作戰(zhàn)的主要武器，仿真技術(shù)是類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈武器系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和性能研究的必要手段。介紹了單項仿真與綜合仿真相結(jié)合的仿真方法，給出了類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的彈道模型，利用Matlab編程語言進行了仿真驗證，對改善導(dǎo)彈的彈道性能具有明顯的實用價值。

類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈，兩棲登陸作戰(zhàn)，彈道仿真，Matlab編程

引言

現(xiàn)代兩棲登陸作戰(zhàn)中，僅靠火力支援艦難以滿足兩棲登陸作戰(zhàn)所需的支援火力，現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展使單兵反裝甲導(dǎo)彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能得到很大的提高，實現(xiàn)了“發(fā)射后不管”的自引導(dǎo)攻擊功能，在情況不明的復(fù)雜地形中，缺乏對陸上目標的引導(dǎo)信息，陸戰(zhàn)士兵使用類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈仍可以實現(xiàn)對敵方海岸防御陣地裝甲目標及水泥工事進行毀滅性的打擊。

裝備應(yīng)用研究是部隊裝備形成戰(zhàn)斗力的前提和保障，其成效如何將直接影響和制約部隊戰(zhàn)斗力的發(fā)揮和作戰(zhàn)使用［1］。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈是登陸部隊單兵反裝甲作戰(zhàn)的主戰(zhàn)兵器之一，類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備應(yīng)用研究是兩棲登陸作戰(zhàn)中使用、裝備發(fā)展的重要內(nèi)容。本文分析了類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈在兩棲登陸作戰(zhàn)中的戰(zhàn)術(shù)特點，闡述了類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備仿真研究的意義，建立了類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的彈道仿真模型，對該型導(dǎo)彈的彈道特性進行了仿真研究，其研究結(jié)果對類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的裝備應(yīng)用具有較高的參考價值，同時表明對改善類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的彈道性能具有較好的實用價值。

1 類“標槍”導(dǎo)彈兩棲登陸作戰(zhàn)仿真

1.1 類“標槍”導(dǎo)彈兩棲登陸作戰(zhàn)應(yīng)用的戰(zhàn)術(shù)特點

現(xiàn)代兩棲登陸作戰(zhàn)主要包括兵力輸送、直接火力準備和火力支援、突擊上陸以及鞏固和擴大登陸場等階段。美國“標槍”反裝甲導(dǎo)彈作為一種便攜式的單兵反裝甲導(dǎo)彈，全武器系統(tǒng)由導(dǎo)彈和發(fā)射裝置組成，重22.5 kg，彈徑114 mm，彈長957 mm，彈重11.8 kg，射程2 000 m。其主要特點是重量輕、體積小、方便快速，可以在有限的空間范圍內(nèi)進行發(fā)射。它的導(dǎo)引頭采用熱成像，靈敏度高、抗干擾能力強。采用的攻擊方式主要有攻頂攻擊和直接攻擊，其兩級串聯(lián)戰(zhàn)斗部對裝甲目標有較大的毀傷概率。根據(jù)類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的特點，其在兩棲登陸作戰(zhàn)中主要體現(xiàn)出以下戰(zhàn)術(shù)特點：

（1）隱蔽突然性。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈不同于重型反裝甲武器，主要由幾名登陸士兵攜帶，相比于車載式反裝甲導(dǎo)彈，其暴露的可能性較低，受到敵方攻擊的概率較低，從而有效地保護了己方目標的安全。其次，它所占的空間相比于車載式反裝甲導(dǎo)彈，空間占用小，有利于在復(fù)雜地形中機動作戰(zhàn)。

（2）攻擊目標多樣性。兩棲登陸作戰(zhàn)中，必然遇到敵方灘頭障礙與海岸永備工事的阻擋，同時，抗登陸方的機械化部隊也可以機動到不同的地方組成相互的火力支撐點。如果登陸部隊不能在突擊上陸過程中形成火力壓制，勢必給登陸部隊造成較大傷亡。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈作為一種便攜式的反裝甲導(dǎo)彈，受敵方灘頭障礙的影響較小，可以迅速突擊到導(dǎo)彈發(fā)射陣位，利用其直接攻擊和攻頂攻擊兩種攻擊方式，既可以對可見的敵方目標實施直接攻擊，也可以實現(xiàn)對敵方戰(zhàn)壕或隱蔽陣位內(nèi)的目標實施攻頂攻擊。打擊目標既可以是敵方的裝甲目標，還可打擊敵方的武裝直升機等空中目標，具有較靈活的攻擊目標多樣性。

（3）命中概率高。大多數(shù)的反裝甲導(dǎo)彈采用的是直接瞄準，往往對固定目標的打擊比較有效，而對機動目標打擊的成功概率較小，有些反裝甲導(dǎo)彈采用無線電制導(dǎo)或激光制導(dǎo)等制導(dǎo)裝置，往往需要不間斷的目標指示，一旦發(fā)射陣位遭受破壞，就意味著此次導(dǎo)彈攻擊失敗。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈具有“發(fā)射后不管”的自引導(dǎo)攻擊能力，即使在目標方位較模糊的情況下，也可以發(fā)射導(dǎo)彈，利用導(dǎo)彈自帶的制導(dǎo)裝置主動尋找攻擊目標，大大提高了打擊目標的毀傷概率。

（4）戰(zhàn)場生存能力強。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈具有較強機動性和隱蔽性，可以有效地保護己方目標。根據(jù)其方便攜帶的特點，可以根據(jù)需要設(shè)立一定數(shù)量的類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈發(fā)射陣位，從而保持火力支援的持續(xù)性。為突擊上陸和鞏固登陸場提供持續(xù)的火力支援。

（5）戰(zhàn)場保障要求低。在登陸作戰(zhàn)中，空中打擊和艦炮火力支援是必不可少的火力支援方式，其戰(zhàn)場保障要求較高，往往需要給出敵方工事的精確位置或者海岸防空火力基本摧毀，不僅如此，空中火力支援等待時機較長，不利于尋找薄弱點，快速登陸上岸。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈對戰(zhàn)場保障要求相對較低，只需幾名陸戰(zhàn)士兵就可以攜帶一個類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈，給予陣地上的敵方目標直接火力打擊，方便快速。

根據(jù)以上分析，類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈在兩棲登陸作戰(zhàn)中，具有實用的戰(zhàn)術(shù)價值和廣泛應(yīng)用前景。

1.2 類“標槍”導(dǎo)彈仿真研究的意義

武器裝備的仿真一般包括作戰(zhàn)仿真和性能仿真。其中作戰(zhàn)仿真是人們用各種方法對實際作戰(zhàn)環(huán)境、軍事行動和作戰(zhàn)過程的描述和模仿，它在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的制定、武器系統(tǒng)的論證、作戰(zhàn)、訓(xùn)練以及軍事學(xué)術(shù)等方面都具有十分重要的價值［2］。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備仿真研究是類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈形成戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

導(dǎo)彈裝備仿真研究的內(nèi)容包括戰(zhàn)場環(huán)境分析、作戰(zhàn)對象分析、導(dǎo)彈裝備技術(shù)分析、導(dǎo)彈作戰(zhàn)性能分析、導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能分析等。其研究成果包括作戰(zhàn)理論、戰(zhàn)術(shù)思想、戰(zhàn)法訓(xùn)法、條令規(guī)則等。

類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備仿真研究的基礎(chǔ)是研究導(dǎo)彈的裝備技術(shù)性能和作戰(zhàn)性能，其內(nèi)容包括研究導(dǎo)彈飛行彈道以考核導(dǎo)彈自控終點散布特性，研究導(dǎo)彈搜捕方式和搜捕體制以考核導(dǎo)彈的捕捉特性，研究導(dǎo)彈自導(dǎo)命中規(guī)律以考核導(dǎo)彈的自導(dǎo)命中特性，研究導(dǎo)彈對目標的毀傷效果以考核導(dǎo)彈的毀傷特性。

1.3 仿真方法

類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈裝備應(yīng)用仿真通常有單項仿真和綜合仿真兩種仿真方法。單項仿真，采用問題分解策略，將導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用過程進行分解，根據(jù)研究目的合理界定問題范圍，明確仿真起點與終點，將其他相關(guān)過程或相關(guān)因素作為系統(tǒng)輸入進行處理，針對核心問題獨立建模仿真。該方法常用于類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈某一戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標的仿真研究。

綜合仿真，則強調(diào)系統(tǒng)分析策略，將要考查的指標放到導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用的全過程中進行系統(tǒng)研究，要求首先建立完整的導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程的仿真模型，而后在實際作戰(zhàn)想定中去考查評價導(dǎo)彈的相關(guān)性能指標。該方法常用于類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈綜合作戰(zhàn)性能評價和基本性能指標的仿真研究。

單項仿真多采用通用編程語言編制針對某一特定導(dǎo)彈裝備應(yīng)用問題的仿真條件，具有明顯的針對性和非通用性。綜合仿真多借助于現(xiàn)成的通用作用仿真平臺通過二次模型開發(fā)來豐富和完善作戰(zhàn)流程和仿真模型進行仿真研究。

本文利用類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的總體參數(shù)，建立導(dǎo)彈的閉環(huán)控制剛體彈道模型，并采用Matlab編程工具進行全彈道閉環(huán)數(shù)字仿真。

2 類“標槍”導(dǎo)彈彈道仿真模型

2.1 彈道模型

導(dǎo)彈空間的運動，主要包括導(dǎo)彈質(zhì)心的平移運動和繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)運動，導(dǎo)彈質(zhì)心瞬時位置主要由3個位置自由度描述，導(dǎo)彈在空間瞬時姿態(tài)的3個轉(zhuǎn)動自由度描述，利用動力學(xué)定量建立導(dǎo)彈質(zhì)心動力學(xué)方程組式（1）和導(dǎo)彈繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程組式（2）。

其中，控制力矩為：

脈沖力矩為：

運動學(xué)方程為：

質(zhì)量流量方程為：

補充方程為：

其中，?p為俯仰角；?y為偏航角；?r為滾動角；θp為彈道傾角；θy為彈道偏角；θr為偏斜角；α為攻角；β為側(cè)滑角；v為導(dǎo)彈速度；p為推力；Fc為最大控制力；Ky、Kz分別為舵機輸出的俯仰、偏航預(yù)加指令系數(shù)；Fx、Fy、Fz分別為阻力、升力、側(cè)向力；ωx4、ωy4、ωz4分別為彈體在x、y、z方向的角速度；Jx4、Jy4、Jz4分別為彈體在x、y、z方向的轉(zhuǎn)動慣量；xp為相對彈尖的舵位置；xG為相對彈尖重心位置；Mx4、My4、Mz4分別為俯仰、偏航、滾動力矩；Mcx4、Mcy4、Mcz4分別為控制力引起的俯仰、偏航、滾動力矩；m.f（t）為質(zhì)量秒流量；Miz為脈沖力矩；a'為開啟中心角；Ki為修正系數(shù)；N為脈沖推力噴管數(shù)；F為單噴管一周平均推力；Fi為單噴管瞬時推力；G為導(dǎo)彈重力；m為導(dǎo)彈質(zhì)量；Xi為一對脈沖［3-4］。

2.2 制導(dǎo)模型

（1）測角儀傳遞函數(shù)

其中，W（S）為測角儀傳遞函數(shù)；ε（S）為角偏差；uε（S）為角偏差信號；kε為放大系數(shù)；Tε為時間常數(shù)；S表示算子。

（2）距離交換

將角偏差uε信號轉(zhuǎn)換成線偏差信號uy

其中，R（t）為距離函數(shù)；ku為距離交換系數(shù)。

（3）微分校正

（4）重力補償

其中，j為導(dǎo)彈滾輪數(shù)。

（5）坐標變換

綜合重力補償后，為產(chǎn)生極坐標控制指令，將直角坐標轉(zhuǎn)換為極坐標：

（6）開啟中心角θ'與開啟中心角信號uθ對應(yīng)

（7）指令系數(shù)和控制力

對于單極性指令，指令系數(shù)為：

（8）旋轉(zhuǎn)彈指令交連

由于導(dǎo)彈旋轉(zhuǎn)，彈體接受的實際指令為：

其中，λ為陀螺預(yù)裝角，td為舵機延遲時間。

3 仿真運行與結(jié)果分析

通過對類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈在預(yù)加指令下的有關(guān)數(shù)據(jù)來進行全彈道仿真，目的是通過預(yù)加指令彈道的研究來了解導(dǎo)彈的某些飛行特性，如速度、加速度、轉(zhuǎn)速和射程等；并以預(yù)加指令彈道為基準，分析導(dǎo)彈系統(tǒng)中各參數(shù)變化對飛行特性的影響。

參考類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈總體參數(shù)，用Matlab分別進行固定目標平飛彈道仿真和固定目標掠飛彈道仿真。

3.1 固定目標平飛彈道仿真

根據(jù)所建立的模型和類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈參數(shù)進行平飛情況下的彈道仿真，曲線如圖1所示。

圖1 平飛彈道典線

3.2 固定目標掠飛彈道仿真

根據(jù)所建立的模型和類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈參數(shù)進行掠飛情況下的彈道仿真，設(shè)定目標在2 000 m左右，9 s開始在自引導(dǎo)情況下導(dǎo)彈折轉(zhuǎn)，曲線如圖2所示。

圖2 掠飛擊頂彈道典線

3.3 仿真結(jié)果分析

由圖1可知，各項彈道和控制參數(shù)與類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈基本相同，驗證了模型的正確性。具有較平直的平飛彈道和穩(wěn)定的彈道參數(shù)，說明類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈在改變平飛彈道高度和取消末端導(dǎo)彈折轉(zhuǎn)控制的情況下，實現(xiàn)了掠飛和平飛的兼容。

由圖2可知，掠飛與平飛彈道仿真結(jié)果相比，導(dǎo)彈折轉(zhuǎn)前各項彈道和控制參數(shù)基本相同，導(dǎo)彈飛行穩(wěn)定。導(dǎo)彈開始折轉(zhuǎn)后，彈道高度y由2.32 m下降為1.90 m，降低了42 cm；彈道方向偏差z由-0.20 m改變?yōu)?0.21 m，說明在此期間，主要是改變彈體姿態(tài)，而不是改變彈道。

通過以上固定目標平飛彈道仿真和固定目標掠飛彈道仿真研究，類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈既可以采用平飛方式，配以觸發(fā)引信攻擊目標側(cè)面，也可以采用掠飛方式，配以近炸引信攻擊目標頂部。類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的自引導(dǎo)受制導(dǎo)裝置的影響，改善導(dǎo)引頭的探測引導(dǎo)性能，類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈的彈道性能會得到進一步的改善，利用上述模型，可以進一步仿真研究參數(shù)變化后的彈道性能評估。

4 結(jié)論

未來兩棲登陸作戰(zhàn)中，面對復(fù)雜的島礁地形，重型車載式反裝甲導(dǎo)彈武器系統(tǒng)難以快速機動，限制了戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，而類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈系統(tǒng)具有“發(fā)射后不管”的特點，可在發(fā)射前或發(fā)射后鎖定攻擊目標，兩棲登陸作戰(zhàn)中具有廣闊的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用前景。

類“標槍”反裝甲導(dǎo)彈在折轉(zhuǎn)前掠飛和平飛彈道基本相同，導(dǎo)彈飛行穩(wěn)定。在導(dǎo)彈折轉(zhuǎn)過程中，主要是進行彈體姿態(tài)的調(diào)整，驗證了類“標槍”反裝甲既可以掠飛攻頂，也可以直接平飛攻擊。應(yīng)用本仿真軟件可進行導(dǎo)彈系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化、性能評估、彈道計算等研究，能夠為導(dǎo)彈總體方案論證、系統(tǒng)優(yōu)劣評定和系統(tǒng)作戰(zhàn)應(yīng)用等提供科學(xué)的依據(jù)。

［1］朱敏杰，王精業(yè).離散系統(tǒng)仿真技術(shù)在裝備作戰(zhàn)仿真中的應(yīng)用［J］.計算機仿真，2001，18（6）:22-25.

［2］中國人民解放軍總參謀部兵種部.作戰(zhàn)模擬基礎(chǔ)［M］.北京:解放軍出版社，1994.

［3］于天朋.反坦克導(dǎo)彈建模與仿真研究［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2004（5）:57-59.

［4］宋振鐸，刁 青，徐文旭.擊頂折轉(zhuǎn)輕型反坦克導(dǎo)彈彈道建模及仿真［J］.兵工學(xué)報，2005，26（2）:209-214.

［5］侯春龍，衛(wèi) 翔，齊新戰(zhàn).裝備仿真軟件開發(fā)平臺的分析與設(shè)計［J］.機械工程與自動化，2012（3）:38-40.

［6］吳 濤，邱 娜.便攜式反坦克導(dǎo)彈的裝備與發(fā)展［J］.艦船電子工程，2010，30（6）:17-20.

［7］吳三寶，王靜濱，李執(zhí)力.便攜式反坦克導(dǎo)彈發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.國防技術(shù)基礎(chǔ)，2005（6）:44-46.

［8］王麗紅，趙巖峰.淺談反坦克導(dǎo)彈［J］.飛航導(dǎo)彈，2004（3）：31-33.

［9］尚生華，李曉慶，王 郁.反坦克導(dǎo)彈家族的佼佼者-輕型反裝甲導(dǎo)彈［J］.國防科技，2005（6）:29-30.

［10］徐建志，姜燦樹，孫永侃.基于仿真的反艦導(dǎo)彈裝備應(yīng)用［J］.火力與指揮控制，2005，30（增刊）：167-169.

Application Simulation of Similar Javelin Anti-armor Missile Weapon System in Amphibious Landing Operation

FU Tiao-ping1，DENG Hong-bin2，WANG Feng3
（1.Naval Command Academy，Guangzhou 510430，China；
2.School of Mechatronical Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China；
3.Unit 66058 of PLA，Beijing 100074，China）

The amphibious landing operation is a complicated and dangerous operation，landing force are faced by firm shore defense of anti-landing operation and back toward the sea，its danger and difficulty are obvious.“Sharp tools make good work”，the priority of weapon is the key of compensate on terrain and priority on firepower.The similar javelin anti-armor missile is a major portable antiarmor weapon，simulation technique is an essential method on system priority and performance research of similar javelin anti-armor missile.It introduced the simulation method to integrate analytic simulation with synthetic simulation，a ballistic simulation model of similar javelin anti-armor missile was built，using Matlab procedure language to certify the valid of the model，it proves to be useful for improve the ballistic performance of the missile.

similar javelin anti-armor missile，amphibious landing operation，ballistic simulation，Matlab programming

TJ811

A

1002-0640（2014）11-0008-05

2013-09-05

2013-11-07

國防基礎(chǔ)科研基金資助項目

傅調(diào)平（1975- ），男，江西豐城人，博士，副教授。研究方向：作戰(zhàn)仿真，海軍戰(zhàn)術(shù)。