魏 偉，邢 芳，陳選社，郭 強

(1.炮兵防空兵學院，河南 鄭州 450000； 2.陸軍軍醫(yī)大學醫(yī)務士官學校，河北 石家莊 050000)

2018年4月，在美英法聯(lián)軍對敘利亞的空襲行動中，從各種平臺上共發(fā)射了105枚巡航導彈，包括66枚BGM-109、19枚AGM-158 JASSM、8枚Storm-Shadow和12枚SCALP[1]。除了較老的BGM-109“戰(zhàn)斧”外，AGM-158 JASSM和Storm-Shadow/SCALP-EG都采用了雷達隱形設計。這是“JASSM聯(lián)合防區(qū)外巡航導彈”自2009年服役以來，首次在實戰(zhàn)中得到應用。

敘利亞憑借改進的S-125、S-200、S-75、“鎧甲S1”和“山毛櫸M2” 擊落了部分“戰(zhàn)斧式”巡航導彈。但從被摧毀的敘利亞科研中心廢墟中，找到了AGM-158 JASSM的殘骸，證實敘利亞現(xiàn)有防空武器攔截隱形巡航導彈的能力是有限的[2]。

某型地空導彈武器系統(tǒng)在研制開發(fā)時，參照的典型目標是BGM-109“戰(zhàn)斧”式巡航導彈[3]，相對于“戰(zhàn)斧式”巡航導彈，AGM-158 JASSM的目標特性發(fā)生了變化，用攔截“戰(zhàn)斧”式巡航導彈的方法將不再適用于攔截JASSM等非典型目標。為此，本文將從目標特性變化對某型地空導彈攔截能力的影響因素入手，定量地得出某型地空導彈攔截非典型目標的運用規(guī)則。

1 非典型目標的目標特性及其對某型地空導彈攔截能力的影響因素

1.1 非典型目標的特性

非典型目標，是指同類目標中，在外形尺寸、飛行高度、最大速度、機動能力、輻射或反輻射特性和抗干擾能力等目標特性中，某一或多個方面有別于典型目標的目標。某型地空導彈可以攔截的目標包括：固定翼飛機、旋轉翼飛機、空地導彈和巡航導彈，本文將以巡航導彈中的非典型目標為主要研究對象。

下面以美軍最新投入實戰(zhàn)的AGM-158 JASSM作為非典型目標的代表，對比其與典型目標的目標特性差別，如表1所示。

表1 目標特性對比

1.2 目標特性對某型地空導彈攔截能力的影響因素

某型地空導彈攔截能力體現(xiàn)在導彈單發(fā)殺傷概率、目標通過殺傷區(qū)時的可射擊次數(shù)、可抗擊的空襲密度以及對保衛(wèi)目標的掩護角和攔截正面寬度等[4]。目標特性變化對導彈攔截能力的影響因素具體體現(xiàn)如下：

1)目標的雷達發(fā)射截面積(RCS)和飛行速度是影響武器系統(tǒng)攔截能力的主要因素。RCS越小，雷達越難發(fā)現(xiàn)并穩(wěn)定地跟蹤目標，雷達半主動尋的導彈引戰(zhàn)配合效率越低，殺傷區(qū)的縱深將會受到壓縮，某型地空導彈對目標的可射擊時間和次數(shù)將減少；目標飛行速度越快，通過殺傷區(qū)所需的時間越短，可射擊次數(shù)將減少。被壓縮的殺傷區(qū)縱深將使一個火力單元的掩護面積、掩護角和掩護正面寬度減小。

2)目標的外形尺寸(長度、直徑和翼展)、飛行高度和制導方式是影響導彈單發(fā)殺傷概率的主要因素。導彈單發(fā)殺傷概率除目標特性外，還需結合武器系統(tǒng)制導精度、導彈戰(zhàn)斗部威力和武器系統(tǒng)戰(zhàn)斗可靠性等因素，在此不予研究。

2 殺傷區(qū)縱深計算

殺傷區(qū)縱深的大小決定了某型地空導彈的可射擊次數(shù)和配置間隔，研究殺傷區(qū)縱深受目標特性的影響是得出攔截非典型目標運用規(guī)則的基礎。

2.1 條件假定

為使問題嚴謹并約束在研究范圍內，需作出如下假定：

1)某型地空導彈飛行彈道與機動性能、導彈戰(zhàn)斗裝置的性能和射擊條件恒定，不會因為目標特性的變化，而對殺傷區(qū)產(chǎn)生影響。

2)所研究的非典型目標為低空、超低空，且雷達反射截面積小于典型目標的隱身巡航導彈，對于高速隱身的空地導彈由于攻擊樣式不同于巡航導彈，殺傷區(qū)形狀區(qū)別較大，不在本文研究范疇。

3)電子干擾對雷達性能的影響，本文不予考慮。

4)制導雷達工作扇區(qū)內，地形平坦粗糙且無遮蔽物。

2.2 殺傷區(qū)近界

如圖1所示，某型地空導彈射擊平直等速飛行的目標時，導彈與目標遭遇時的交會角ψmt小于一定值(ψmt取值0°至90°)及相對速度vr大于一定值時，引信與戰(zhàn)斗部的配合效率較高。交會角與彈道的彎曲程度有關，彈道越彎曲，交會角越大，相對速度越小。當導彈速度越小時，相對速度也越小。隨著遭遇距離越小，導彈加速飛行的時間越短，遭遇時導彈的速度vm越小，相對速度vr就越?。欢译S著遭遇距離越小，彈道越彎曲，交會角ψmt越大，相對速度vr就越小。當遭遇距離小到一定值時，ψmt大于一定值，vr小于一定值，引信與戰(zhàn)斗部配合效率η就會很低，殺傷概率較低，用下式表征：

(1)

式中，Kj為比例系數(shù)，從式(1)中看出，引戰(zhàn)配合效率在近界是遭遇距離(殺傷區(qū)近界斜距Dsj)的函數(shù)，而Dsj是目標速度vt的函數(shù)，當滿足η≥η0(η0為以一定概率殺傷目標的引戰(zhàn)配合效率)時，Dsj有一個最小值。

圖1 導彈相對運動速度及對應姿態(tài)

2.3 殺傷區(qū)遠界

殺傷區(qū)的遠界受制導雷達穩(wěn)定跟蹤目標能力的影響，根據(jù)雷達方程，脈沖雷達在自由空間中的作用距離為[5]

(2)

另外，在防空戰(zhàn)斗中，制導雷達發(fā)現(xiàn)目標后，通常需要經(jīng)過一段射擊準備時間，才能發(fā)射導彈。發(fā)射后，經(jīng)過一段時間tz，導彈與目標遭遇。根據(jù)彈目交會的空間關系，在目標高度較低，航路捷徑較小的情況下，可以得出如下的關系：

Df≈Dsy+vt(tzy+tzhb)

(3)

式中，Dsy為殺傷區(qū)遠界斜距離；tzy為導彈從按下發(fā)射按鈕飛到殺傷區(qū)遠界的時間；tzhb為從制導雷達發(fā)現(xiàn)目標到做好射擊準備的時間。

由式(2)、(3)得出，殺傷區(qū)遠界Dsy與目標飛行速度vt和雷達反射截面積σ的近似關系式：

(4)

隨著目標速度的增大和雷達發(fā)射面積的減小，殺傷區(qū)遠界將按照式(4)的函數(shù)關系減小。

2.4 殺傷區(qū)縱深(如圖2)

在高度一定的條件下，殺傷區(qū)的遠界點與近界點之間的距離，即為殺傷區(qū)縱深，用hs表示，即

hs=Ssy-Ssj

(5)

(6)

(7)

式中，Dsy和Dsj分別為目標通過殺傷區(qū)的遠界和近界時，某型地空導彈到目標的距離。從式(1)、(4)～(7)，我們得到了殺傷區(qū)縱深關于目標雷達反射截面積(RCS)和速度的關系。

圖2 高度為H的殺傷區(qū)縱深示意圖

2.5 保證連續(xù)發(fā)射n發(fā)導彈的最大航路捷徑

要保證連續(xù)發(fā)射的n發(fā)導彈都在殺傷區(qū)內與目標遭遇，就需要有一定的殺傷區(qū)縱深。參看圖2，能夠保證連續(xù)發(fā)射n發(fā)導彈的最大航路捷徑Pnmax。

(8)

式中，qmax為最大航路角，t為射彈間隔時間，當n=1時，即只發(fā)射一枚導彈時，航路捷徑P1max=dsysinqmax。

由式(4)和(8)可以得出，保證連續(xù)發(fā)射n發(fā)導彈的最大航路捷徑Pnmax是關于目標雷達發(fā)射截面積σ和速度vt的函數(shù)。最大航路捷徑的2倍，體現(xiàn)了一套某型地空導彈武器系統(tǒng)能夠攔截正面的寬度。當需對目標實施n次攔截時，多套武器系統(tǒng)的配置間隔就應不大于2倍Pnmax。

3 攔截非典型目標的某型地空導彈運用規(guī)則

對典型目標進行攔截時，某型地空導彈配置間隔的主要制約條件是搜索車、制導車、指揮車和發(fā)射車的無線通信問題；發(fā)射彈數(shù)由單枚殺傷概率和效費比決定，通常不超過兩枚；對于發(fā)射時機，當目標低空來襲時，通常發(fā)現(xiàn)即攔截，盡遠射擊。

而對非典型目標進行攔截時，某型地空導彈配置間隔的主要制約條件將變?yōu)楸ＷC連續(xù)發(fā)射n發(fā)導彈的最大航路捷徑Pnmax。發(fā)射彈數(shù)也由于單發(fā)殺傷概率的降低而增加，并且由于殺傷區(qū)縱深的減小，有可能單層地空導彈無法完成發(fā)射n發(fā)導彈的任務，就需要根據(jù)計算結果進行多層布防。對此提出以下三點運用規(guī)則：

3.1 確定攔截策略

攔截策略包括對特定目標的發(fā)射彈數(shù)和發(fā)射種類。目標特性不同，單發(fā)導彈的殺傷概率P0是不同的，為了達到一定總攔截概率P，就需要在殺傷區(qū)縱深滿足條件的前提下，發(fā)射n發(fā)導彈。發(fā)射種類有單發(fā)發(fā)射、連續(xù)發(fā)射和組合式發(fā)射三種，依據(jù)目標威脅度、殺傷區(qū)縱深和彈藥消耗承受能力等因素綜合考慮進行選擇[7]。

我們以單發(fā)殺傷概率P0=04，總攔截概率P=08為例，列舉攔截策略、總攔截概率P和期望耗彈量n之間的關系，如表2所示。

表2 攔截策略、總攔截概率和期望耗彈量之間的關系

序號1、3、6和10為單發(fā)發(fā)射，序號2、4和7為連續(xù)發(fā)射，序號5、8和9為組合式發(fā)射，可見單發(fā)發(fā)射最節(jié)省彈藥，但是觀察射擊效果使射擊間隔t增大。所以攔截策略需在滿足總攔截概率P的發(fā)射彈數(shù)n的前提下，再選擇節(jié)省彈藥的發(fā)射種類。

3.2 確定發(fā)射時機

對于本文所研究的非典型目標，目標反射信號較弱，穩(wěn)定跟蹤困難，而且引信啟動區(qū)也后移。如果導彈與目標在殺傷區(qū)遠界遭遇，引戰(zhàn)配合效率差，殺傷概率低。因此在滿足3.1要求的發(fā)射彈數(shù)所需時間的前提下，應壓縮發(fā)射導彈的距離，盡量將最后一發(fā)導彈與目標遭遇位置置于殺傷區(qū)近界，以提高每發(fā)導彈攔截概率。

3.3 確定火力單元配置間隔

圖3 確保發(fā)射n枚彈的配置間隔示意圖

綜上所述，某型地空導彈攔截非典型目標時的運用規(guī)則可以概括為：依據(jù)殺傷區(qū)縱深計算出單層火力單元發(fā)射n枚導彈對應的航路捷徑，依據(jù)單發(fā)殺傷概率確定需要發(fā)射彈數(shù)，結合彈藥消耗期望值和殺傷區(qū)縱深大小再確定發(fā)射種類；以殺傷區(qū)近界處最后一發(fā)導彈與目標遭遇為準，推算發(fā)射第一發(fā)導彈的發(fā)射時機；多種類目標來襲時，確定火力單元最小配置間隔，當單層地空導彈武器系統(tǒng)不能滿足對同一目標發(fā)射n發(fā)導彈時，還需確定該地空導彈的配置層數(shù)。

4 應用舉例

結合美英法聯(lián)軍空襲敘利亞使用的巡航導彈，在此列表舉例研究，如表3所示。

表3 巡航導彈基本參數(shù)對比[8-9]

備注：1.根據(jù)文獻0，RCS取目標迎頭、側向和尾部平均值。

2.此高度為平原飛行高度。

4.1 確定殺傷區(qū)縱深

令殺傷區(qū)最大航路角qmax=45°，射彈間隔時間t=3 s，射彈準備時間tzhb=10 s，利用表2所給信息，計算殺傷區(qū)參數(shù)，如表4所示。

表4 殺傷區(qū)主要參數(shù)對比表

4.2 確定攔截策略

對特定目標的單發(fā)殺傷概率如表5所示，為滿足總攔截概率要求，對三種目標攔截需要的發(fā)射彈數(shù)分別為：3發(fā)、4發(fā)和2發(fā)。再結合表4，確定除JASSM導彈外的其余巡航導彈采用單發(fā)發(fā)射，以滿足期望耗彈量最小要求，對JASSM導彈采取連續(xù)發(fā)射。

表5 特定目標發(fā)射彈數(shù)對比表

4.3 確定發(fā)射時機

對于風暴陰影和“戰(zhàn)斧”式巡航導彈，在目標航路上距離近界vt(n-1)(t+T觀)，第一枚導彈與目標遭遇；對于JASSM，由于每層只能發(fā)射一枚導彈進行攔截，發(fā)射時機確定為導彈與目標在殺傷區(qū)近界遭遇。

4.4 確定配置間隔和層數(shù)

結合表3、表4和表5，按照式[8]分別計算滿足相應發(fā)射彈數(shù)的導彈最大航路捷徑Pnmax及導彈配置間隔2Pnmax。通過計算發(fā)現(xiàn)，該型地空導彈在射擊JASSM聯(lián)合防區(qū)外巡航導彈時，殺傷區(qū)縱深過小，只能進行一次發(fā)射，為滿足總攔截概率要求，需要進行4層配置。具體數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 對特定目標導彈配置對比表

通過上述配置，能夠使得整個防空體系在責任空域內，針對非典型目標能夠達到要求的攔截能力。

5 結束語

使用某型地空導彈攔截非典型目標是未來作戰(zhàn)不可回避的問題，本文從兵力部署和火力使用兩個角度，定量地給出了針對非典型目標的運用規(guī)則，即:依據(jù)目標特性研究殺傷區(qū)縱深，進而逐步確定攔截策略、發(fā)射時機、火力單元配置間隔和層數(shù)的方法。

該方法不僅可以在作戰(zhàn)實施階段指導指揮員和操作員確定開火時機與發(fā)射彈數(shù)，也可用于在作戰(zhàn)準備階段輔助指揮員定下戰(zhàn)斗部署、制定射擊預案和估算彈藥需求，又可以作為指揮信息系統(tǒng)編制決策系統(tǒng)程序的指導原則，具有較強的實用價值和現(xiàn)實意義。