馬新星　滕克難　侯學隆

海軍要地是海軍兵力棲息、休整、待機、補給和維修的根據地,是海軍兵力生存和作戰(zhàn)的依托,其地理位置特殊,軍事戰(zhàn)略地位重要,海軍要地大多處于沿海前沿,戰(zhàn)時易成為敵首要打擊的目標[1].在海軍要地防空作戰(zhàn)中,對敵空襲兵器的出動規(guī)模進行預先判斷,是開展防空兵器兵力需求論證與戰(zhàn)斗部署的前提和基礎,對于實現作戰(zhàn)資源的最優(yōu)配置,提高防空兵的制空效能具有重要意義[2].

1　海軍要地防空威脅分析

1.1　海軍要地特點

海軍要地主要包括各級作戰(zhàn)指揮中心、水面艦艇、潛艇駐泊碼頭、航空兵機場、防空陣地、雷達站和通信樞紐等[3].要地內目標多、分布密集,各目標相對獨立,面積較小,且具有重要的戰(zhàn)略、戰(zhàn)役意義,通常構成分布型區(qū)域要地目標[4].

為便于對敵空襲規(guī)模進行估算,可對海軍要地目標進一步區(qū)分[5]:

立體類目標:主要指可從各個側面進行攻擊的立體目標,包括各類建筑物以及通信中心和電力系統(tǒng)等.

平面類目標:主要指可選擇的空襲攻擊面較單一的平面目標,包括機場跑道、交通樞紐和碼頭等.

地下類目標:主要指地下指揮所、地下工事、飛機掩體、地下輸油、氣管線樞紐等.

1.2　空襲作戰(zhàn)樣式

現代空襲體系的兵力構成上既有突擊兵力,也有壓制兵力;現代空襲通常伴有電子戰(zhàn)飛機的支援,空襲飛機還可攜帶自衛(wèi)式電子干擾設備[6].據此可判斷我海軍要地防空面臨的空襲樣式可能為:

空襲初始階段,敵對我要地防空體系進行壓制.在預警機支援下,采用電子戰(zhàn)飛機,對我實施電子干擾,使用反輻射導彈、遠程空地導彈、巡航導彈等對我防空體系的信息節(jié)點、高價值目標進行定點突襲[7?8].

待完成壓制任務后,使用空地導彈、制導炸彈和普通航彈,由載機攜帶,低空突防,采用近距或臨空轟炸的方式,對我要地重要目標及設施進行突擊[9].

1.3　空襲打擊系統(tǒng)的構成

空襲綜合打擊系統(tǒng)是空襲體系對敵實施打擊的最直接力量,是空襲體系的主體和其他系統(tǒng)服務的對象,按作戰(zhàn)機理可分為信息攻擊分系統(tǒng)和火力攻擊分系統(tǒng)[10].

信息攻擊分系統(tǒng)主要用于對敵方的信息系統(tǒng)實施攻擊,奪取空襲作戰(zhàn)的制信息權.信息攻擊分系統(tǒng)主要由對我海軍要地信息節(jié)點進行壓制和反輻射攻擊的電子戰(zhàn)飛機構成,如遠距離支援干擾飛機和隨隊支援干擾飛機.

火力攻擊分系統(tǒng)主要是指用于對地(水)面目標實施硬摧毀的空襲武器系統(tǒng),是空襲體系最直接的打擊力量[11].火力攻擊分系統(tǒng)主要由對我要地目標實施火力突擊的空襲飛機、巡航導彈和戰(zhàn)術彈道導彈等構成.

2　空襲作戰(zhàn)飛機數量預測模型

2.1　空襲飛機出動強度

空襲飛機出動強度是指機場某型飛機每晝夜的可出動量,其與飛機的可用數量、飛機系統(tǒng)的可靠性及完成戰(zhàn)斗效能等諸因素有關[12],可由式(1)估算:

式中,N強度為空襲飛機的出動強度,N出動為空襲飛機的一次可出動量,n平均為空襲飛機的日平均最大出動強度.

空襲飛機的一次可出動量可由式(2)估算:

式中,N出動為空襲飛機的一次可出動量,N總為空襲飛機的總兵力數,P預備為空襲飛機保留預備隊的比例,P良好為空襲飛機的良好率[13].

空襲飛機的日平均最大出動強度可以由式(3)估算:

式中,t戰(zhàn)斗為飛機完成首次地勤詳細檢查和飛機接收后,進行空襲作戰(zhàn)行動的時間,t飛行為飛機完成一次戰(zhàn)斗出動所需的飛行時間,t準備為一次戰(zhàn)斗出動后的飛機準備時間[12].

2.2　空襲飛機需求量

不考慮對抗,并假設空襲飛機能發(fā)現目標時,對j類目標空襲的基本兵力需求量N空襲j為

式中,Wj為毀傷保衛(wèi)目標的毀傷效果指標,S目標j為j類保衛(wèi)目標的面積,Sij為i型彈藥對j類目標的毀傷面積,ni為一架空襲飛機掛載的i型彈藥數量.針對立體類、平面類和地下類目標,文獻[5]給出了彈藥毀傷面積的計算方法.

對抗條件下,空襲飛機對目標的發(fā)現概率不為1時,完成對j類目標空襲的兵力需求量N需j為

式中,N空襲j為完成對j類目標的空襲所需基本兵力數量,P發(fā)現j為空襲飛機對j類目標的發(fā)現概率,Q為空襲飛機成功突防的概率[14].

2.3　空襲編隊規(guī)模

空襲編隊的規(guī)模可按照編隊飛機的架數分為大規(guī)模編隊(40～100架)、小規(guī)模編隊(3～4架,有時也指不超過10架)和中等規(guī)模編隊(介于兩者之間).根據我海軍要地目標的數量、分布特征,以及小規(guī)模空襲編隊便于隱蔽接敵、戰(zhàn)術使用靈活性強等特點,可判斷我要地防空作戰(zhàn)初始階段面臨的空襲編隊一般為小規(guī)模編隊,其常用的隊形有橫隊(四機或六機)、縱隊(四機或六機)、楔隊(三機)、梯隊、箭隊、疏開隊形、密集隊形、跟進隊形等[15].

為便于估算空襲規(guī)模,取空襲編隊的平均飛機架數n編隊=4,根據式(5),對j類目標空襲兵力需求量為N需j,設對j類目標空襲所需的編隊數(波次數)為N編隊j,取

3　電子戰(zhàn)飛機數量預測模型

3.1　遠距離支援干擾機

遠距離支援干擾飛機可搭載大功率干擾設備,在一定正面形成有效的干擾掩護區(qū),掩護航空兵突防[16],其干擾效果與干擾機的數量和配置方位緊密相關,仿真實驗表明,同一角度增加干擾機數量,干擾效果提升不大;以一定角度間隔配置干擾機,可以對雷達起到很好的壓制作用[17].

如圖1所示,建立以雷達為極點,雷達與攻擊機編隊中心的連線為極軸的坐標系.雷達接收目標回

波信號功率Pr為

式中,Pt為雷達發(fā)射功率,Gt為雷達天線主瓣增益,λ為雷達信號波長,σ為被探測目標的有效雷達散射截面積,Rt為雷達與空襲編隊間距離,Lt為雷達信號傳輸損耗因子.

圖1　雷達、空襲編隊與電子戰(zhàn)飛機位置關系

進入雷達接收機輸入端的干擾信號功率Prj為

式(8)中,Pj為干擾機發(fā)射功率,Gj為干擾機主瓣增益,Gt(θ)為雷達接收天線的增益函數,θ為干擾信號離開雷達最大增益方向的角度,γj為干擾信號對雷達天線的極化損失,Rjr為干擾機到雷達的距離,Lj為干擾機傳輸損耗因子,Br為雷達帶寬,Bj為干擾機帶寬.

當干擾信號能壓制雷達回波信號時,干擾效果有效,即

式中,Kj為干擾壓制系數.

由式(7)～式(9)可得:

對雷達接收天線增益進行如下簡化:

式中,θ0.5為天線波束的半功率寬度,k一般可取0.04～0.1,其值視天線而定,低副瓣天線的k應取較小的值[18].

由式(10)、式(11)可得:

設空襲編隊距雷達的最小距離為空襲飛機最近投彈距離Rtmin,并取:

干擾機可配置的區(qū)域的大概形狀如圖2所示.

圖2　干擾機滿足干擾效能的可配置區(qū)域

圖2可見配置區(qū)域不連續(xù),忽略局部的變化,并進行近似處理,可得圖3所示的喇叭型連續(xù)區(qū)域.戰(zhàn)術上通常會給出電子戰(zhàn)飛機抵近干擾目標的最近距離Rmin,則電子戰(zhàn)飛機的實際配置區(qū)域為Rjr≥Rmin[19],如圖4所示.

圖3　干擾機可配置的區(qū)域近似

圖4　干擾機實際配置區(qū)域

當存在多部目標雷達n雷達需要干擾時,針對不同目標雷達i(i=1,2,...,n雷達)估算出干擾機的可配置區(qū)域Si,對于配置區(qū)域存在交集的不同目標雷達,可只配備一架干擾機,依此估算出遠距離支援干擾機的出動規(guī)模.

3.2　隨隊支援干擾機

隨隊支援干擾飛機基本編隊方式有兩種:獨立編隊和混合編隊.混合編隊是一種常用方式,隨隊支援干擾飛機與作戰(zhàn)飛機編隊飛行,每個攻擊編隊配置1～2架干擾飛機,利用機載干擾設備及反輻射導彈對敵方預警、警戒、制導雷達進行干擾、壓制,掩護編隊突防和撤離,保障編隊飛行安全.獨立編隊時,隨隊支援干擾飛機通常由3～4架飛機組成,獨立組成干擾編隊伴隨作戰(zhàn)飛機編隊飛行,掩護作戰(zhàn)編隊突防或突擊目標[20?21].

設一架電子戰(zhàn)飛機最大可掛載干擾吊艙數為n擾艙,每個干擾吊艙的干擾單元數為n擾元,當不考慮干擾資源的優(yōu)化分配時,一架電子戰(zhàn)飛機最大可干擾目標數N擾為

設一個空襲編隊需要干擾的平均目標數為n雷達,混合編隊時,設每個編隊配置的隨隊支援干擾飛機平均數量為n隨擾,則n隨擾可估算為

由于隨隊干擾采用獨立編隊時,常配置在地面防空火力范圍之外,因此,地面防空作戰(zhàn)單元抗擊的對象主要是采用混合編隊的隨隊支援干擾飛機.

對于小規(guī)?？找u編隊,可取n隨擾=1,即每一編隊平均配備一架隨隊支援干擾機,結合式(6)對j類目標空襲所需的編隊數N編隊j,可估算出對j類目標空襲所需的隨隊支援干擾機數量為

4　空襲巡航導彈數量預測模型

巡航導彈具有防區(qū)外發(fā)射,精確打擊,可避免人員、飛機損失等優(yōu)勢,使得巡航導彈成為空襲行動的首選.

式中,W毀傷為目標平均毀傷率,P目標為單枚導彈對目標的平均毀傷概率,P發(fā)現為導彈對目標的發(fā)現概率,Q為導彈的突防概率[14].

5　算例

設我某要地內保衛(wèi)目標數量、類型及相關參數情況如表1所示,敵空襲兵器毀傷性能如表2所示.

表1　要地內目標類型及相關參數

表2　襲兵器對不同介質目標的毀傷半徑　m

敵從一機場出動一型飛機對我要地進行空襲,一架飛機可掛載16枚J型制導炸彈或8枚X型空地導彈,空襲飛機對目標的發(fā)現概率P發(fā)現為0.95,導彈的突防概率Q為0.9.根據我要地內各類目標的特征、數量以及敵空襲彈藥的特性,由式(4)、式(5)可估算出敵空襲飛機分別掛載J型制導炸彈和X型空地導彈對不同目標空襲時的出動需求量,并根據式(6)估算出空襲編隊的規(guī)模,再由式(16)估算出敵可能出動的隨隊支援干擾機數量,估算結果如表3、表4所示.

表3　飛機掛載J型制導炸彈

表4　飛機掛載X型空地導彈

設敵機場的日平均最大出動強度n平均=3,空襲飛機的一次可出動量N出動=10架,由式(1)可得空襲飛機的出動強度N強度=30架,結合表3、表4的計算結果,可判斷敵可能空襲2～3波次.

當敵使用Z型巡航導彈時,設導彈對目標的發(fā)現概率P發(fā)現為0.95,導彈的突防概率Q為0.9,圓概率偏差CEP為5m,由式(17)可估算出對不同目標空襲的巡航導彈規(guī)模,如表5所示.

表5　Z型巡航導彈空襲規(guī)模

以遠程警戒雷達作為坐標原點(0,0),設制導雷達坐標為(1,1),單位為km,設空襲飛機σ=5 m2,抵近干擾的最近距離Rmin=80 km,遠距離支援干擾機相關參數如表6所示,則可得遠距離支援干擾機干擾遠程警戒雷達和制導雷達的可配置區(qū)域如表6所示,其有大部分區(qū)域相交,所以可判斷敵出動規(guī)模為一架.

表6　遠距離支援干擾機相關參數

圖5　遠距離干擾機可配置區(qū)域

6　結論

對敵可能投入的空襲規(guī)模進行預測,可為防空作戰(zhàn)兵力需求論證和防空兵力兵器的部署提供決策支持.本文首先分析了海軍要地內目標特性,結合現代空襲作戰(zhàn)的特點,對敵可能運用的空襲作戰(zhàn)樣式進行了判斷,并進一步給出了空襲打擊系統(tǒng)的構成,在此基礎上,分別建立了空襲飛機、電子戰(zhàn)飛機和空襲巡航導彈的出動規(guī)模估算模型,對空襲規(guī)模的定量分析進行了很好的嘗試,從而為指揮員決策提供更直觀的參考.文中建立的模型多為靜態(tài)預測模型,且許多參數依賴于偵察情報的支撐,建立低情報依賴性、能動態(tài)更新的預測模型是值得進一步研究的問題,大數據、深度學習在輔助決策領域的最新研究成果可提供一定的借鑒.

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