小口徑艦炮近程對空防御效能研究*

余鵬飛

(海軍大連艦艇學院研究生管理大隊 大連 116018)

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,反艦導彈具備攜帶炸藥多、命中概率高、隱蔽性能好和突防能力強等優(yōu)點,在近距離攻擊時會對水面艦艇構(gòu)成極大威脅。小口徑艦炮具有發(fā)射率速高和反應時間短的特點,可以在近程對空防御中對反艦導彈進行有效地抗擊。

本文針對勾徑對小口徑艦炮射擊方式選擇和射擊方案優(yōu)化產(chǎn)生的影響,分析了各射擊方式的使用時機和次數(shù),計算了小口徑艦炮近程對空防御的射擊方案,并結(jié)合耗彈量和毀傷概率確定最優(yōu)方案,對小口徑艦炮充分發(fā)揮作戰(zhàn)效能具有重要的指導意義。

2 艦炮射擊效能模型

2.1 理論模型

對于艦炮武器系統(tǒng)而言,射擊方式可由發(fā)射的點射數(shù)目N、每個點射的耗彈量即點射長度li(i=1,2,…,N)及各次點射之間的時間間隔 Δ ti(i=1,2,…,N)三要素表示[1]。

由艦炮的射擊效能計算模型可知,對單個目標射擊一次且發(fā)射s發(fā)炮彈,毀傷單個目標的概率P(1,1,s)的計算公式如下:

β是與艦炮射擊遠界、近界、目標速度、炮彈均方誤差等有關(guān)的參數(shù)。

毀傷概率R可以用來表征對空防御的效果,與艦炮武器系統(tǒng)的性能和目標的運動特點密切相關(guān),如果點射數(shù)目為N,點射長度為li(i=1,2,…,N),那么對來襲目標被毀傷的概率R的計算公式為:

P(1,1,li)表示對目標進行第i次點射發(fā)射li發(fā)炮彈時的毀傷概率。

由此建立的理論數(shù)學模型如下:

So表示單管剩余彈藥量,Vl表示艦炮最大發(fā)射率發(fā)/秒,S(t)表示t時間內(nèi)消耗彈藥量,N和li均為整數(shù)。

在滿足極限發(fā)射數(shù)的條件下,為了優(yōu)化射擊效果,并以此為基礎選擇最佳的射擊方式。即在遠距離火力密度小,隨著目標的接近火力密度逐漸增大,點射長度li逐漸變長,點射間隔 Δ ti逐漸縮短,射擊效果逐漸增大,并在最后階段以艦炮本身的最大發(fā)射率射擊[2]。

2.2 工程模型

工程模型是在保持理論模型的科學性和嚴密性的基礎上作某些合理的假設和簡化,使其符合工程上使用的要求,在盡可能短的時間內(nèi),求得與理論模型的解有相同的特征,而不要求像理論模型那樣通過每次比較計算目標函數(shù)的方法求解最佳射擊方案[3]。

基本假設:

1)假定對我攻擊的空中目標為反艦導彈,并計算艦炮對典型反艦導彈的射擊效率。

2)艦炮射擊的點射長度為短點射、長點射及連射,點射長度根據(jù)艦炮特點基本固定。

3)點射間隔時間取相等間隔時間。

解算內(nèi)容:

1)確定射擊開火點;

2)確定射擊停火點;

3)計算射擊持續(xù)時間;

4)確定射擊方式,包括點射種類、點射射擊、點射間隔、點射長度和耗彈量。

5)計算射擊效能,選擇最優(yōu)方案[4]。

Llmin,Llmax表示連射時目標距我艦的最小距離和最大距離,Lcmin,Lcmax表示長點射時目標距我艦的最小距離和最大距離,Ldmin,Ldmax表示短點射時目標距我艦的最小距離和最大距離,Spy為開火點,SPj為停火點,P為勾徑。

圖1 艦炮射擊方式示意圖

為了提高突防能力,反艦導彈的末端飛行高度一般采用超低空飛行彈道。目前反艦導彈的末端飛行高度普遍為5～15m,最低的可以到達1.5～3m,同時結(jié)合多種末端機動,使抗擊難度進一步增大。本文假定我方彈藥充足,反艦導彈對我實施水平攻擊,飛行高度為0,飛行速度為300m/s,勾徑為300m。

工程模型主要就包括確定射擊開火點、停火點和射擊持續(xù)時間三個方面內(nèi)容,以此來確定最優(yōu)的射擊方法。

下面給出的工程模型[5]:

1)射擊開火點

DPy為艦炮武器的殺傷區(qū)遠界,tPy為彈丸從開火到殺傷區(qū)遠界的時間,Dp為最大發(fā)現(xiàn)距離,DTy為炮瞄雷達最大穩(wěn)跟距離。

2)射擊停火點

DPj為艦炮武器的殺傷區(qū)近界,tPj為彈丸從開火到殺傷區(qū)近界的時間,DTj為炮瞄雷達最小穩(wěn)跟距離。

3)射擊持續(xù)時間

3 仿真與計算

3.1 參數(shù)選取

由于受耗彈量和艦炮可靠性影響,小口徑艦炮不能以最高射速長時間連續(xù)射擊,而應根據(jù)目標距離遠近選擇不同的點射類型,考慮如下因素:

1)射擊方式:短點射為Sds發(fā),點射持續(xù)時間tds秒;長點射scs發(fā),點射持續(xù)時間tcs秒;連續(xù)射 Sls發(fā)以內(nèi),持續(xù)時間不超過tls秒。

2)點射間停頓時間:對空射擊tk秒。

3)根據(jù)射擊情況,每座炮的耗彈量不超過Smax發(fā)。

3.2 開火點與停火點的確定

1)連射

艦炮武器采取連射時目標距我艦的距離區(qū)間為:

Llmin,Llmax分別表示連射時目標距我艦的最小距離和最大距離。

2)長點射

艦炮武器采取長點射時目標距我艦的距離區(qū)間為:

3)短點射

艦炮武器采取短點射時目標距我艦的距離區(qū)間為:LdMmin,LdMmax分別表示第 M次短點射時目標距我艦的最小距離和最大距離。

表1 各射擊方案的射擊方式與射擊距離區(qū)間(單位:km)

3.3 射擊效能計算

如表1所示,單座小口徑艦炮在整個射擊航路上,可以采取5種射擊方案對來襲目標進行抗擊。將各方案的耗彈量代入公式(1)中,可計算出采用各射擊方案時,艦炮對目標的毀傷概率。

表2 各射擊方案的耗彈量和毀傷概率

射擊方案的選擇除了考慮毀傷概率之外,還應當最大限度的利用射擊航路,以免造成距離損失。如表2所示的各射擊方案可知,耗彈量越多,毀傷概率越大,但在整個發(fā)射區(qū)最大開火距離內(nèi),方案5比前4個方案都少進行一次射擊,有0.5km的無抗擊區(qū)。因此,在綜合考慮毀傷概率和耗彈量的前提下,方案4可以在有限的開火距離和持續(xù)時間內(nèi)充分發(fā)揚火力作用,確保較高的毀傷概率,達到最好的近程對空防御的效果。

4 結(jié)語

本文以勾徑對小口徑艦炮射擊效能的影響為出發(fā)點,建立艦炮射擊效能模型進行計算,擬定了抗擊反艦導彈的射擊方案,得到了各射擊方案的射擊距離區(qū)間和毀傷概率,并通過綜合考慮耗彈量和抗擊效率,確定最優(yōu)射擊方案,為提高小口徑艦炮近程對空抗擊效果提供理論依據(jù)。

[1]邢昌風.海軍武器系統(tǒng)概論[M].大連:海潮出版社,2006

[2]王連柱.艦炮戰(zhàn)斗使用[M].北京:解放軍出版社,2005,2

[3]汪應洛.系統(tǒng)工程[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999,6

[4]戴自立.現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1999

[5]許騰.海軍戰(zhàn)術(shù)建模與仿真[M].北京:海潮出版社,2004