李 強,謝春思,蓋 強

(海軍大連艦艇學院,遼寧大連 116018)

0 引言

隨著制海權在各國占據(jù)越來越重要的地位,水面艦艇編隊的發(fā)展日益成熟,為奪取制海權,發(fā)展具有精確打擊能力的反艦導彈意義重大?；趶碗s的國際環(huán)境和武器裝備發(fā)展趨勢,子母彈應運而生,它能提高常規(guī)戰(zhàn)斗部的有效利用率和毀傷效果[1],在未來高技術局部戰(zhàn)爭中不可或缺。子母彈是一種在母彈頭內(nèi)裝備一定數(shù)量的相同或不同類型的戰(zhàn)斗部的子彈頭,并在預定高度將子彈頭從母彈頭里拋撒出來,形成一定散布面積與散布密度的作戰(zhàn)效果的武器[2]。由于子母彈具有較高的效費比,較大毀傷面積,一種(或多種)子彈對不同母彈的高度通用性及反集群目標的能力[3],子母彈技術廣泛應用于反機場、反坦克群和反航空母艦等水面艦艇。子母彈具有“打了不用管”的能力,能夠形成一定的威懾力,提高反艦導彈的有效命中率,適用于反艦武器裝備。文中對基于子母彈技術的反艦導彈作戰(zhàn)毀傷效果進行仿真,運用蒙特卡羅法模擬其對水面艦艇的毀傷效果。

1 目標模型

導彈驅(qū)逐艦的滿載排水量一般在萬噸以內(nèi),以某型導彈驅(qū)逐艦為例,艦長156.5 m,寬20.4 m。為簡化計算,假設目標各個重要部位具有規(guī)則的幾何形狀,具體參數(shù)如表1所示。

表1 驅(qū)逐艦各關鍵部位的模擬參數(shù)

建立各子目標的模型如圖1所示。

圖1 驅(qū)逐艦重要部位模型

圖中1為直升機起降平臺;2為直升機機庫;3為垂直發(fā)射系統(tǒng);4為“密集陣”近防系統(tǒng);5為艦橋指控系統(tǒng);6為艦艏。

1.1 坐標系的建立

為便于描述驅(qū)逐艦上各類子目標的分布情況及幾何特征,簡化目標的模型,建立驅(qū)逐艦模型的坐標系,如圖2所示。以模型的幾何中心點O點為坐標原點,以主軸方向為X軸,以與之垂直方向為Y軸建立X-O-Y直角坐標系。

圖2 驅(qū)逐艦各重要部位在直角坐標系中的分布

1.2 構建重要目標的數(shù)學模型

對X-O-Y直角坐標系中的子目標,直升機起降平臺、艦橋指控系統(tǒng)、直升機機庫、垂直發(fā)射系統(tǒng)、“密集陣”近防系統(tǒng)、雷達、魚雷發(fā)射管、艦炮和艦艏,分別構建數(shù)學模型來描述各子目標的二維幾何形狀及在各自坐標系中所處的位置。

直升機起降平臺模型:

直升機機庫模型:

垂直發(fā)射系統(tǒng)模型:

“密集陣”近防系統(tǒng)模型:

艦橋指控系統(tǒng)模型:

艦艏模型:

各模型中,參數(shù)單位為m。

2 子母彈散布模型

2.1 母彈命中點的散布模型

設瞄準點與模型中心點重合,符合二維正態(tài)分布,在沒有系統(tǒng)誤差存在的情況下,彈著點以O點為散布中心,散布的二維正態(tài)分布密度函數(shù)為[4-5]:

(1)

式中：σx、σy分別是x、y的均方差,且有：

(2)

(3)

第i枚母彈的命中點坐標為[6]:

(4)

(5)

(α1,α2)為[0,1]區(qū)間上均勻分布的一組隨機數(shù)。

2.2 子彈命中點的散布模型

若母彈命中點為坐標原點,子彈散布服從圓分布[7-8],則子彈命中點的坐標為：

xij=xi+Rξ1cos(2πξ2)

(6)

yij=yi+Rξ1sin(2πξ2)

(7)

式中:(xij,yij)為第i枚母彈的第j枚子彈命中點坐標,(xi,yi)為第i枚母彈的命中點坐標,(ξ1,ξ2)為均勻分布的一組離散隨機數(shù)。

3 毀傷效果仿真

假設母彈命中點為坐標原點,通過建立的數(shù)學模型,得到目標區(qū)域各子目標被命中的子彈數(shù)。統(tǒng)計整個目標區(qū)所有目標的毀傷情況得到目標的毀傷效果。假設某子母彈戰(zhàn)斗部的射擊參數(shù)為:射擊精度CEP為20 m,子彈裝彈數(shù)為200枚,拋撒半徑為50 m,單枚子彈對甲板的毀傷半徑為0.5 m。圖3為子母彈在目標上的落點分布仿真效果圖。

圖3 子母彈在目標上落點分布仿真

由圖3可知,在不考慮系統(tǒng)誤差的情況下,子母彈在以瞄準點為中心散布,基本能夠覆蓋該艦艇的重要部位達到毀傷效果。

為了對子母彈攻擊下的驅(qū)逐艦各關鍵部位毀傷效果進行評估,簡要分析各部位的易損性。一般來說,直升機起降平臺作為直升機的起降區(qū),在子母彈的打擊下毀傷后難以正常起降直升機,以平均毀傷面積作為毀傷指標;直升機機庫、艦橋指揮系統(tǒng)、垂直發(fā)射系統(tǒng)、“密集陣”近防系統(tǒng)和艦艏等部位不但暴露一定大小的面積,而且遭受子母彈打擊即毀傷,因此以毀傷概率或單元毀傷個數(shù)為毀傷指標。表2給出了子母彈攻擊下驅(qū)逐艦各關鍵部位的毀傷效果。

表2 仿真1 000次時子母彈攻擊下驅(qū)逐艦各關鍵部位的毀傷效果

由表2可知,直升機起降平臺、直升機機庫和“密集陣”近防系統(tǒng)所占的比重小,子母彈攻擊毀傷效果一般;艦橋指揮系統(tǒng)、垂直發(fā)射系統(tǒng)和艦艏由于所占比重大,子母彈擊中即能夠有效的摧毀艦艇的指揮、發(fā)射以及機動能力。

4 結束語

文中建立了以某型水面艦艇為研究對象的數(shù)學模型,運用蒙特卡羅法對基于子母彈技術的反艦導彈落點進行了分析,對其毀傷效果進行了仿真與探討。仿真結果表明,子母彈能夠在對水面艦艇的打擊中有效毀傷其重要部位。從毀傷效果可以看出,對于不同重要程度的部位,目標面積較小的“密集陣”近防系統(tǒng)較難被擊中,毀傷效果不明顯,而艦橋指控系統(tǒng)較易被擊中,鑒于其重要的指揮控制功能,得到了較好的毀傷效果,進而使水面艦艇失去重要功能,抑制其作戰(zhàn)能力。研究結果對基于子母彈技術的反艦導彈毀傷效能評估能提供一定的參考。