胡光宇,胡隆基,徐 寧,李 楠,施錦丹

(63961部隊(duì),北京 100000)

0 引言

火箭炮具有發(fā)射成本低、射程覆蓋范圍寬、瞬間火力密度大、彈藥精度可控性好等優(yōu)勢(shì),在陸軍壓制武器領(lǐng)域有著異常突出的地位。隨著箱式發(fā)射技術(shù)的突破,以及定位導(dǎo)航、制導(dǎo)、自動(dòng)化火控等技術(shù)的不斷發(fā)展,火箭炮武器系統(tǒng)日臻完善,射程不斷擴(kuò)大,射擊精度不斷提高,發(fā)射平臺(tái)信息化不斷增強(qiáng),作戰(zhàn)使命任務(wù)由過(guò)去單一的針對(duì)面積目標(biāo)打擊,逐步拓展為具備面積目標(biāo)、小幅員目標(biāo)、點(diǎn)目標(biāo)等多目標(biāo)打擊能力。

總體上看,雖然陸軍炮兵打擊目標(biāo)類型眾多,但是面積目標(biāo)仍是中遠(yuǎn)程火力打擊目標(biāo)的主體。由于無(wú)控火箭彈成本低,部隊(duì)裝備量大,通常采用營(yíng)齊射或連齊射的方式打擊面積目標(biāo),利用無(wú)控彈自然散布大的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)覆蓋式殺傷,特別適合打擊敵第二梯隊(duì)、攔阻射擊、側(cè)翼安全防護(hù)等射擊任務(wù)。但是,火箭彈初速低,受低空風(fēng)影響大,火箭炮射擊諸元精度低,影響無(wú)控彈面積目標(biāo)打擊效果,特別是高原、山地等特殊環(huán)境條件下,這種影響更為顯著,甚至不能直接進(jìn)行效力射。某型火箭炮無(wú)控彈比例大,在一定時(shí)期內(nèi)仍是火箭彈藥的主體,因此,研究基于無(wú)控彈的火箭炮效力射諸元精度閾值問(wèn)題,特別是針對(duì)高原、山地等低空風(fēng)變化劇烈的特殊使用環(huán)境,指出可直接支撐進(jìn)行無(wú)控彈效力射的技術(shù)措施,對(duì)增強(qiáng)某型火箭炮突出適應(yīng)高原山地特殊地形環(huán)境能力,進(jìn)而提升輕型高機(jī)動(dòng)步兵旅裝備建設(shè)整體水平具有重要意義。

1 某型火箭炮效力射必要性分析

在傳統(tǒng)炮兵射擊指揮中,通常在發(fā)射陣地進(jìn)行試射以獲取最精確效力射諸元,但在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下,采取試射的方式,一是過(guò)早暴露戰(zhàn)斗意圖,難以取得理想的火力打擊效果;二是容易暴露己方陣地,遭受敵反炮兵火力打擊,對(duì)“保存自己、消滅敵人”產(chǎn)生不利的影響。美軍師炮兵目標(biāo)偵查連裝備三部AN/TPQ-36迫擊炮偵察雷達(dá),兩部AN/TPQ-37炮位偵查雷達(dá)(相控陣?yán)走_(dá)),均能同時(shí)捕捉多個(gè)目標(biāo),專門(mén)針對(duì)火炮和火箭發(fā)射陣地。對(duì)單炮第一次發(fā)射能大致標(biāo)定方位,待第二次發(fā)射即能根據(jù)彈道在30 s內(nèi)算出炮位坐標(biāo)。因此,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,應(yīng)盡量縮短試射時(shí)間,或盡量不試射[1]。美軍陸軍部在1978年12月頒發(fā)的《野戰(zhàn)炮兵身管火炮射擊學(xué)》中明確指出:“準(zhǔn)確而突然的火力,能造成極大的傷亡,我們必須力爭(zhēng)實(shí)施不經(jīng)試射的直接效力射或在必要時(shí)只發(fā)射一發(fā)炮彈的試射?！?/p>

傳統(tǒng)火箭炮教科書(shū)幾乎千篇一律的描述:“火箭炮一般不進(jìn)行試射”,主要有兩個(gè)原因,一是火箭炮發(fā)射時(shí)火光大、煙塵大,信號(hào)特征明顯,易被敵偵察;二是氣象條件不太惡劣時(shí),射擊諸元精度基本滿足效力射要求。因此,火箭炮射擊時(shí)往往對(duì)氣象要求嚴(yán)格,并且對(duì)因地面風(fēng)產(chǎn)生的諸元誤差應(yīng)及時(shí)修正。但是,實(shí)際作戰(zhàn)時(shí)氣象條件變化無(wú)常,特別是高原山地等特殊環(huán)境條件下,由于受氣壓低、山體高大、海拔高和大氣運(yùn)動(dòng)的影響,低空風(fēng)變化比平原大,尤其是地面風(fēng)切變和日變表現(xiàn)得頻繁和劇烈。據(jù)有關(guān)氣象研究資料顯示,在15 min內(nèi)風(fēng)速的變化可達(dá)5～6 m/s,周期為10～20個(gè)。風(fēng)向的變化更為劇烈,在15 min內(nèi)風(fēng)向的變化有時(shí)可達(dá)180°。在近年來(lái)火箭炮高原適應(yīng)性試驗(yàn)過(guò)程中,常常因地面風(fēng)切變頻繁和劇烈,需要不斷更新射擊諸元現(xiàn)象,既影響射擊準(zhǔn)備時(shí)間,又因修正不及時(shí)影響射擊精度。

可見(jiàn),現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下,火箭炮不試射直接進(jìn)行效力射是十分必要的。但是,要確保在特殊地理環(huán)境及氣象條件下,直接效力射的射擊效果滿足要求,需要確保火箭炮射擊精度滿足一定條件即閾值。

2 火箭炮效力射諸元精度閾值確定

根據(jù)炮兵射擊理論,當(dāng)火箭炮采用無(wú)控彈射擊時(shí),射擊精度能夠使效力射炸點(diǎn)覆蓋目標(biāo)的概率或覆蓋目標(biāo)幅員百分?jǐn)?shù)的數(shù)值期望達(dá)到50%,就能基本實(shí)現(xiàn)預(yù)定的毀傷效果[2]。這樣規(guī)定的理由是:炮兵執(zhí)行壓制任務(wù)時(shí),對(duì)目標(biāo)毀傷程度的要求一般為25%左右。按最有利火力分配的要求,射擊幅員覆蓋目標(biāo)的概率P與覆蓋目標(biāo)條件下毀傷目標(biāo)的概率R應(yīng)大致相等,而這兩個(gè)概率的乘積就是毀傷程度,所以當(dāng)毀傷程度為25%時(shí),覆蓋概率P應(yīng)不小于50%。

由于火箭炮覆蓋目標(biāo)條件下毀傷目標(biāo)的概率R與實(shí)際作戰(zhàn)目標(biāo)條件和戰(zhàn)斗部威力有關(guān),而射擊幅員覆蓋目標(biāo)的概率P只和火箭炮的射擊精度有關(guān)[3]。

因此,文中只考慮火箭炮的射擊幅員覆蓋目標(biāo)的概率P。即求得當(dāng)火箭炮滿足直接效力射條件P=50%時(shí),火箭炮的諸元精度值。

當(dāng)以瞄準(zhǔn)位置為坐標(biāo)原點(diǎn),在諸元誤差為(xc,zc)條件下,設(shè)目標(biāo)毀傷幅員的正面為2lz,縱深為2lx。可以推導(dǎo)出任一發(fā)炮彈對(duì)目標(biāo)的條件命中概率為[4]:

(1)

式中:Bd、Bf為火箭彈散布誤差的距離、方向公算偏差;ρ是正態(tài)常數(shù),Φ為炮兵射擊學(xué)中簡(jiǎn)化拉普拉斯函數(shù),其函數(shù)值可以用誤差函數(shù)求解:

Φ(β)=erf(ρβ)

(2)

根據(jù)式(1),可以得到某型火箭炮連齊射對(duì)目標(biāo)的條件毀傷概率為:

PN(xc,zc)=1-[1-P1(xc,zc)]N

(3)

炸點(diǎn)覆蓋目標(biāo)的全概率P為:

(4)

假設(shè)最大射程30 km,Bd=150 m,Bf=230 m,xc/zc=1,xc/zc=1.1/1.37,由式(1)～式(3)可計(jì)算出火箭炮滿足直接效力射的諸元精度(xc,zc)與射擊幅員覆蓋目標(biāo)的概率P之間的關(guān)系。見(jiàn)表1、表2,圖1～圖3。

表1 xc/zc=1時(shí)射擊幅員覆蓋目標(biāo)概率

表2 xc/zc=1.1/1.37時(shí)射擊幅員覆蓋目標(biāo)概率

圖1 xc/zc=1時(shí)P與xc的關(guān)系

圖2 xc/zc=1.1/1.37時(shí)P與xc的關(guān)系

圖3 P與xc、zc的三維關(guān)系

從以上分析可知,當(dāng)火箭炮縱向和橫向射擊諸元誤差合成值為射程的2%時(shí),射擊幅員覆蓋目標(biāo)概率P可以達(dá)到50%。因此,縱向和橫向諸元精度綜合誤差不大于2%可作為火箭炮不經(jīng)試射而直接進(jìn)行效力射的射擊諸元精度閾值。

3 提高某型火箭炮復(fù)雜環(huán)境下效力射諸元精度措施分析

由上述分析可知,基于無(wú)控彈射擊時(shí)火箭炮效力射的射擊諸元精度閾值為不大于2%,該值略大于某型火箭炮定型試驗(yàn)時(shí)的射擊諸元精度1.76%,要求雖然不高,實(shí)際作戰(zhàn)使用時(shí)大多數(shù)情況下也能滿足這個(gè)要求,但是,特殊條件下如高原、山地、海島等環(huán)境,低空風(fēng)變化劇烈時(shí),射擊諸元精度就不一定滿足此閾值條件,原因是火箭彈初速低,主動(dòng)段飛行彈道受低空風(fēng)影響大,對(duì)射擊諸元精度帶來(lái)很大影響[5],此時(shí)就不能直接進(jìn)行效力射,要么放棄當(dāng)前射擊任務(wù),但會(huì)貽誤戰(zhàn)機(jī),要么實(shí)施射擊,但射擊效果不能滿足作戰(zhàn)要求。為此,迫切需要解決某型火箭炮在復(fù)雜環(huán)境條件下效力射諸元精度問(wèn)題,特別是提高火箭炮適應(yīng)低空風(fēng)變化的能力。

火箭炮射擊諸元準(zhǔn)備誤差由測(cè)地、目標(biāo)坐標(biāo)、彈道準(zhǔn)備、氣象誤差、技術(shù)準(zhǔn)備等誤差構(gòu)成,其中以低空風(fēng)為主的氣象誤差,約占全部諸元誤差的70%。為此,可考慮在火箭炮上配備低空風(fēng)雷達(dá),實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射位置低空風(fēng)風(fēng)向和風(fēng)速,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至火控系統(tǒng),火控計(jì)算機(jī)據(jù)此實(shí)時(shí)更新射擊諸元,并動(dòng)態(tài)瞄準(zhǔn)。圖4為某型火箭炮有無(wú)跟蹤低空風(fēng)雷達(dá)射擊準(zhǔn)確度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果,表3為射擊時(shí)段對(duì)應(yīng)的氣象狀況監(jiān)控記錄,據(jù)此分析可以看出,在風(fēng)速或風(fēng)向變化大時(shí),無(wú)雷達(dá)射擊諸元精度低,有雷達(dá)時(shí)射擊諸元精度顯著提高。第2次試驗(yàn)時(shí),風(fēng)速極差6.9 m/s,風(fēng)向極差230°,風(fēng)速變化率達(dá)到18.2 (m·s-1)/min,存在較大等級(jí)的風(fēng)切變現(xiàn)象,此時(shí)無(wú)雷達(dá)射擊諸元精度僅為5.094 8%,遠(yuǎn)大于2%的效力射閾值要求,不宜射擊;有雷達(dá)時(shí),射擊諸元精度為1.423 9%,提高了72.1%,且小于2%的效力射閾值要求,可以直接進(jìn)行效力射。第三次試驗(yàn)時(shí),風(fēng)速極差7.6 m/s,變化不是最大的,但是風(fēng)向極差達(dá)到360°,此時(shí)無(wú)雷達(dá)射擊諸元精度為2.039 5%,大于2%的效力射閾值要求,不宜射擊;有雷達(dá)時(shí),射擊諸元精度為1.633 4%,提高了19.9%,且小于2%的效力射閾值要求,可以直接進(jìn)行效力射。

圖4 某型火箭炮有無(wú)跟蹤低空風(fēng)雷達(dá)射擊準(zhǔn)確度對(duì)比

表3 試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)變化

由此可見(jiàn),為某型火箭炮上配備低空風(fēng)雷達(dá),可大幅增強(qiáng)火箭炮抵御低空風(fēng)變化的能力,有效提高火箭炮在復(fù)雜環(huán)境條件下效力射諸元精度。

4 結(jié)論

通過(guò)上述研究,有如下結(jié)論:

一是某型火箭炮是輕型高機(jī)動(dòng)步兵旅火力打擊骨干裝備,所配彈藥系列中無(wú)控彈儲(chǔ)備量大,針對(duì)面積目標(biāo)打擊具有一定優(yōu)勢(shì),研究基于無(wú)控彈的效力射諸元精度閾值問(wèn)題,并指出提高射擊諸元精度的技術(shù)措施具有重要意義;

二是基于無(wú)控彈的射擊諸元精度不大于射程的2%,可不經(jīng)試射,而直接進(jìn)行效力射,可作為效力射諸元精度閾值;

三是火箭炮加裝低空探測(cè)雷達(dá),實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射陣地上空0～200 m低空風(fēng)用于射擊諸元實(shí)時(shí)修正和瞄準(zhǔn),可大幅增強(qiáng)火箭炮適應(yīng)低空風(fēng)變化的能力,有效提高火箭炮在高原、山地等復(fù)雜環(huán)境條件下效力射諸元精度。