反導(dǎo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估方法研究*

劉 健 王玉冰,2 羅 亮

1.空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051 2.空軍地空導(dǎo)彈檢驗(yàn)所，陜西三原 713800

彈道導(dǎo)彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中最具威脅性的攻擊性武器之一。近年來(lái)，世界上擁有彈道導(dǎo)彈的國(guó)家不斷增多，其導(dǎo)彈數(shù)量、質(zhì)量和技術(shù)戰(zhàn)術(shù)性能也在不斷提高[1-5]。與之相對(duì)應(yīng)，反導(dǎo)作戰(zhàn)業(yè)已成為未來(lái)信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)的重要作戰(zhàn)模式之一。

反導(dǎo)作戰(zhàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。戰(zhàn)前，應(yīng)精選保衛(wèi)要地，合理部署反導(dǎo)兵器[6-7]；作戰(zhàn)過(guò)程中，須經(jīng)歷預(yù)警、跟蹤、真假目標(biāo)識(shí)別、可攔截性判斷、威脅評(píng)估、目標(biāo)分配、射擊、殺傷效果評(píng)估等環(huán)節(jié)[8-9]。

殺傷效果評(píng)估[9]是指對(duì)目標(biāo)是否被成功攔截所做出的判斷。殺傷效果評(píng)估的結(jié)果是決定是否對(duì)目標(biāo)實(shí)施后續(xù)打擊的主要判斷依據(jù)。殺傷效果評(píng)估迅速，可以縮短反導(dǎo)系統(tǒng)射擊周期，加快火力轉(zhuǎn)移。殺傷效果評(píng)估準(zhǔn)確，可以減少不必要的射擊，節(jié)省彈藥，也可對(duì)攔截不成功的目標(biāo)盡快進(jìn)行下一次攔截，提高反導(dǎo)作戰(zhàn)效能。因此，殺傷效果評(píng)估是反導(dǎo)作戰(zhàn)必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 反導(dǎo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估與抗擊氣動(dòng)目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估的區(qū)別

反導(dǎo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估相對(duì)于抗擊氣動(dòng)目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估要重要很多，因?yàn)闅鈩?dòng)目標(biāo)速度慢，通常是水平飛行，可以進(jìn)行區(qū)域多層攔截，而彈道導(dǎo)彈飛行速度快，并且在末段多在垂直面飛行，即使是殺傷區(qū)遠(yuǎn)界達(dá)幾百公里的高層反導(dǎo)系統(tǒng)，對(duì)其也可能只有2次攔截機(jī)會(huì)。因此，反導(dǎo)作戰(zhàn)過(guò)程中，必須迅速果斷地對(duì)殺傷效果做出準(zhǔn)確判斷。

反導(dǎo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估方法與抗擊氣動(dòng)目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估方法有一定區(qū)別。例如，若彈目遭遇后氣動(dòng)目標(biāo)鉛垂方向速度分量增加，可認(rèn)為目標(biāo)被殺傷，此現(xiàn)象通常用來(lái)作為氣動(dòng)目標(biāo)被成功攔截的重要依據(jù)；但是，就反導(dǎo)作戰(zhàn)而言，若目標(biāo)鉛垂方向速度分量增加，便認(rèn)為目標(biāo)被成功攔截是不合適的，因?yàn)閺椀缹?dǎo)彈在下降段，鉛垂方向速度本來(lái)就在增加。因此，反導(dǎo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估不同于抗擊氣動(dòng)目標(biāo)作戰(zhàn)殺傷效果評(píng)估，有必要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的討論。

2 彈道導(dǎo)彈被成功攔截的含義

飛機(jī)類(lèi)目標(biāo)被成功攔截一般是指目標(biāo)被毀傷。彈道導(dǎo)彈目標(biāo)被成功攔截，含義則有一定區(qū)別，其包含2個(gè)方面[10]：

1)彈頭毀傷

彈頭毀傷是指彈頭被攔截彈直接碰撞，造成彈頭爆炸、引燃或打啞。

2)任務(wù)殺傷

由于攔截彈的碰撞，使得來(lái)襲彈頭偏離原定的彈道，不能打擊預(yù)定的要地。這種情形下不管彈頭爆炸與否，均認(rèn)為是成功攔截，因?yàn)閺椀榔D(zhuǎn)使彈道導(dǎo)彈不能完成預(yù)定任務(wù)，從而使要地得到有效掩護(hù)。

3 反導(dǎo)殺傷效果評(píng)估準(zhǔn)則

反導(dǎo)殺傷效果評(píng)估的依據(jù)和目的，從軍事與工程兩個(gè)角度看是不一樣的。工程上主要通過(guò)靶彈的損傷來(lái)判斷殺傷效果，從而決定是否改進(jìn)攔截彈的某些性能指標(biāo)。軍事上，主要依賴于作戰(zhàn)信息來(lái)判斷殺傷效果，從而決定是否進(jìn)行下一次攔截。

由于彈目遭遇在很遠(yuǎn)的距離，因此反導(dǎo)殺傷效果評(píng)估主要依賴于雷達(dá)信息或攔截彈返回的圖像信息。雷達(dá)信息可能來(lái)自于制導(dǎo)雷達(dá)，也可能來(lái)自于遠(yuǎn)距離的跟蹤雷達(dá)，或是若干傳感器信息的綜合。攔截彈能否返回圖像信息與其性能有關(guān)。一般，KKV彈頭基本都具備返回圖像信息的能力。

反導(dǎo)殺傷效果評(píng)估是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。若攔截成功，攔截彈和目標(biāo)都可能產(chǎn)生一些特別現(xiàn)象。其中，攔截彈可能會(huì)產(chǎn)生下面現(xiàn)象：

1)攔截彈應(yīng)答信號(hào)消失或幅度急劇下降

若兩彈相撞，攔截彈損毀，便會(huì)發(fā)生攔截彈應(yīng)答信號(hào)消失或幅度急劇下降現(xiàn)象。

2)攔截彈跟蹤波門(mén)與目標(biāo)回波重合

若成功攔截，遭遇時(shí)攔截彈與目標(biāo)位于空間同一個(gè)點(diǎn)，因此會(huì)發(fā)生攔截彈跟蹤波門(mén)與目標(biāo)回波重合現(xiàn)象。

3)攔截彈返回的圖像顯示撞向目標(biāo)

攔截彈返回圖像發(fā)生在遭遇前，遭遇后目標(biāo)可能被毀傷，也可能發(fā)生彈道偏轉(zhuǎn)，甚至還有可能脫靶。依據(jù)返回圖像做出的判斷正確與否，與圖像產(chǎn)生的時(shí)機(jī)有很大關(guān)系。由于彈目交會(huì)時(shí)相對(duì)速度非常大，對(duì)于射程1000km的彈道導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，如果成像時(shí)刻早于遭遇時(shí)刻10-7s，即使圖像顯示撞向目標(biāo)，在這10-7s中攔截彈與目標(biāo)完全可能擦身而過(guò)。

若攔截成功，被攔截目標(biāo)可能會(huì)產(chǎn)生下面現(xiàn)象：

1)目標(biāo)回波信號(hào)消失

在射擊前的跟蹤過(guò)程中也可能發(fā)生目標(biāo)跟蹤中斷的情況，但彈目遭遇時(shí)目標(biāo)距離較近，跟蹤已經(jīng)穩(wěn)定，此時(shí)目標(biāo)回波信號(hào)消失，基本可斷定目標(biāo)被成功攔截。

2)目標(biāo)回波信號(hào)分裂

攔截彈與目標(biāo)相撞后也可能使目標(biāo)碎成多塊，因而可能發(fā)生目標(biāo)回波信號(hào)分裂，目標(biāo)航路上可能會(huì)出現(xiàn)分離目標(biāo)的現(xiàn)象。

3)在遭遇后的一段時(shí)間內(nèi)目標(biāo)速度相對(duì)于遭遇前急劇減小

彈目遭遇后若目標(biāo)沒(méi)消失，由于兩彈相撞，目標(biāo)速度有可能急劇減小。但是，彈道導(dǎo)彈目標(biāo)與飛機(jī)類(lèi)目標(biāo)不一樣，即使是正常飛行，其在高度方向一直有著較大變化的速度分量，并且上升段與下降段方向相反。因此，高度方向的速度變化難以作為判斷依據(jù)。但彈道導(dǎo)彈水平方向速度變化不是很大，尤其在自由段，因此水平方向速度的急劇變化可作為殺傷效果評(píng)估的主要依據(jù)。

4)目標(biāo)速度方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)

攔截彈與目標(biāo)相撞，有可能使目標(biāo)速度方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，但由于目標(biāo)彈道在正常情況下也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此必須明確較大的偏轉(zhuǎn)是否發(fā)生在遭遇時(shí)刻，并對(duì)偏轉(zhuǎn)的程度進(jìn)行定量分析。

戰(zhàn)場(chǎng)中多種因素的影響可能導(dǎo)致雷達(dá)信號(hào)不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生誤判，所以，這些現(xiàn)象只是必要條件，而非充分條件。此外，彈道導(dǎo)彈一般用于打擊特別重要的要地，一旦落地，后果不堪設(shè)想。所以，寧愿將攔截成功的彈道導(dǎo)彈誤判為攔截不成功，再次進(jìn)行射擊，也不能放過(guò)漏網(wǎng)之魚(yú)。因此，判斷為攔截成功應(yīng)該小心慎重。由于反導(dǎo)實(shí)驗(yàn)少，數(shù)據(jù)缺乏，因此，從作戰(zhàn)指揮角度給出下面評(píng)估準(zhǔn)則：當(dāng)攔截彈、目標(biāo)都呈現(xiàn)出上述特別現(xiàn)象時(shí)，可認(rèn)為攔截成功。上述現(xiàn)象部分是相互排斥的，不一定都會(huì)出現(xiàn)，所以，當(dāng)彈目遭遇時(shí)，若攔截彈呈現(xiàn)3種現(xiàn)象之一并且目標(biāo)呈現(xiàn)4種現(xiàn)象之一，可認(rèn)為成功攔截。上述現(xiàn)象中有些情況必須進(jìn)行定量分析，有些情況下對(duì)雷達(dá)顯示屏進(jìn)行觀測(cè)便可給出直觀判斷。

4 反導(dǎo)殺傷效果評(píng)估方法

殺傷效果評(píng)估方法建立在殺傷效果評(píng)估準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上。在上述現(xiàn)象中，下列現(xiàn)象可通過(guò)觀測(cè)得到，從而判斷目標(biāo)被成功攔截：

1)目標(biāo)回波信號(hào)消失；

2)目標(biāo)回波信號(hào)分裂；

3)攔截彈應(yīng)答信號(hào)消失或幅度急劇下降；

4)攔截彈跟蹤波門(mén)與目標(biāo)回波重合。

下面現(xiàn)象通過(guò)觀察難以給出準(zhǔn)確的判斷，必須進(jìn)行定量分析：

1)在遭遇后的一段時(shí)間內(nèi)目標(biāo)速度相對(duì)于遭遇前急劇減小；

2)目標(biāo)速度方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)；

3)攔截彈返回的圖像顯示撞向目標(biāo)。

為此，建立上述3種情況的評(píng)估模型：

1)目標(biāo)水平速度急劇減小的判斷

2)目標(biāo)速度方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的判斷

在彈目遭遇的前后幾秒內(nèi)，記錄目標(biāo)速度及方向，若前后速度方向偏差較大，超過(guò)了預(yù)定值，可認(rèn)為目標(biāo)被攔截成功。

其中κ為系數(shù)，κ>1；|Δφ0|為彈道導(dǎo)彈彈道本身的方向偏轉(zhuǎn)量，與彈道導(dǎo)彈當(dāng)前空間位置有關(guān)。

3)攔截彈返回圖像顯示撞向目標(biāo)的時(shí)間判斷

攔截彈撞向目標(biāo)之前，返回圖像會(huì)顯示其迎向目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵問(wèn)題是圖像產(chǎn)生的時(shí)刻。前面已指出，對(duì)于射程1000km的彈道導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，成像時(shí)刻若早于遭遇時(shí)刻10-7s，即使圖像顯示撞向目標(biāo)，也可能發(fā)生彈目錯(cuò)過(guò)的情況。而這種數(shù)量級(jí)的時(shí)間差，指揮員的直覺(jué)是無(wú)法分辨的，只能借助于儀器。因此，在攔截彈返回圖像顯示撞向目標(biāo)的情形下，若

|tcx-tzy|<Δtε

可認(rèn)為攔截彈撞向目標(biāo)，其中tcx為攔截彈成像時(shí)刻；tzy為彈目遭遇時(shí)刻，即制導(dǎo)雷達(dá)到攔截彈斜距等于制導(dǎo)雷達(dá)到目標(biāo)斜距的那一瞬間；Δtε為允許的時(shí)間差，與目標(biāo)彈長(zhǎng)、遭遇時(shí)攔截彈速度、目標(biāo)速度、交會(huì)角等因素有關(guān)。

由于成像及數(shù)據(jù)傳輸存在時(shí)延，因此攔截彈與地面設(shè)備的時(shí)間校準(zhǔn)應(yīng)到10-8秒級(jí)。

5 反導(dǎo)殺傷效果判斷邏輯

由于評(píng)估準(zhǔn)則為：攔截彈呈現(xiàn)3種現(xiàn)象之一，并且目標(biāo)呈現(xiàn)4種現(xiàn)象之一，即為成功攔截。由此，得殺傷效果判斷邏輯如圖1。

圖1 殺傷效果判斷邏輯

6 結(jié)語(yǔ)

殺傷效果評(píng)估方法應(yīng)建立在實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)或仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。但是，反導(dǎo)實(shí)驗(yàn)代價(jià)甚高，數(shù)據(jù)難以獲得，而目前所做的反導(dǎo)作戰(zhàn)仿真，主要表現(xiàn)在彈道和剛體運(yùn)動(dòng)的模擬上，很難到殺傷效果評(píng)估所要求的物理級(jí)別。由于缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文所提出的殺傷效果評(píng)估準(zhǔn)則和模型方法，基本是基于理論分析和研究經(jīng)驗(yàn)，有待進(jìn)一步深入探討。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 金圣彪.美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2009，(5)：57-61.(Jin Shengbiao. Current Status and Trend of USA Ballistic Missile Defense System Development [J]. Missile and Space Vehcile，2009，(5)：57-61.)

[2] 施榮.美國(guó)的末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)[J].中國(guó)航天，2006，(12)：42-44.(Shi Rong. The US Terminal High-Altitude Area Defense System [J].Aerospace China，2006，(12)：42-44.)

[3] 胡冬冬，尚紹華.美國(guó)末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)THAAD的進(jìn)展[J].飛航導(dǎo)彈，2010，(1)：14-16.(Hu Dongdong, Shang Shaohua. The United States Terminal High Altitude Area Defense(THAAD) System Progress[J]. Aerodynamic Missiles Journal，2010，(1)：14-16.)

[4] 李梅，周偉，劉照軍.從美國(guó)第七次“末段高空區(qū)域防御”(THAAD)系統(tǒng)攔截試驗(yàn)看THAAD系統(tǒng)的發(fā)展[J].外軍導(dǎo)彈裝備發(fā)展動(dòng)態(tài)，2010，(8)：5-10.(Li Mei, Zhou Wei, Liu Zhaojun. From the United States Seventh Terminal High Altitude Area Defense(THAAD) System’s Intercept Test to See the Development of THAAD System[J]. Developments in Foreign Military Missile Equipment，2010，(8)：5-10.)

[5] 李南.末段高層區(qū)域防御系統(tǒng)發(fā)展[J].防務(wù)技術(shù)瞭望，2011，(8)：1-12. (Li Nan. The Development of Terminal High Altitude Area Defense System [J]. Lookout Defense Technology，2011，(8)：1-12.)

[6] 劉健，王穎龍，聶成.反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈(彈道導(dǎo)彈)戰(zhàn)斗部署有關(guān)問(wèn)題探討[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2001，(3):66-68.(Liu Jian, Wang Yinglong, Nie Cheng.Some Problems about Anti-TBM Disposition[J].Systems Engineering and Electronics，2001，(3)：66-68.)

[7] 劉健.反TBM戰(zhàn)斗部署中的優(yōu)化問(wèn)題[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2002，(2)：123-126.(Liu Jian. Optimization of Anti-TBM Disposition[J].Systems Engineering-theory & Practice，2002，(2)：123-126.)

[8] 羅小明,等.彈道導(dǎo)彈攻防對(duì)抗的建模與仿真[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.(Luo Xiaoming, et al. Attack-Defense Counterwork Modeling and Simulation of Ballistic Missile[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2009.)

[9] 婁壽春.地空導(dǎo)彈射擊指揮控制模型[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009. (Lou Shouchun. Command and Control Models of Surface-to-Air Missile Firing[M]. Beijing：National Defense Industry Press，2009.)

[10] 溫羨嶠，劉譚軍.反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈(ATBM)防御系統(tǒng)指揮決策模型研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，1997，(2)：9-20. (Wen Xianqiao, Liu Tanjun. Anti-Tactical Ballistic Missile Defense Systems Command Decision Model[J]. Modern Defence Technology，1997，(2)：9-20.)