空空導彈對F—22A的殺傷概率研究

溫澤華+趙華超+陳辛

摘要： F-22A是目前國際上最先進的戰斗機之一， 研究 F-22A目標的易損性， 提高空空導彈對F-22A的毀傷效能是對抗F-22A首先要考慮的問題。 本文構建了F-22A的易損性模型， 利用現有的殺傷效能分析軟件， 給出了全空域交會條件下空空導彈對F-22A的殺傷概率。

關鍵詞： 空空導彈； F-22A； 易損性； 殺傷概率

中圖分類號： TJ760.1文獻標識碼： A文章編號： 1673-5048（2016）05-0008-04

Abstract： F22A is one of the most advanced fighters in the world currently. Research on the vulnerability of F22A， and improving the damage effectiveness of airtoair missile against F22A， is the first problem to be considered against F22A. In this article， the vulnerability model of F22A is constructed. By using the existing damage effectiveness analysis software， the kill probability of the airtoair missile against F22A under the whole airspace rendezvous condition is given.

Key words： airtoair missile； F22A； vulnerability； kill probability

0引言

F-22A是美國空軍現役的第四代戰斗機， 是具備高隱身性能、 高機動性、 超音速巡航和完善電子系統的高技術裝備的先進戰斗機， 其在超視距空戰、 格斗空戰、 對地攻擊和信息戰能力上明顯超過了現役的第三代改進型戰斗機。 依靠這些先進性能， 憑借領先于其他對手的全面隱身技術， F-22A成為國際上最先進的戰斗機。 如何有效對抗F-22A以爭奪制空權是研究的當務之急。

1模型建立

通過查閱國內外相關資料[1-3]， 構建F-22A的易損性模型， 然后采用某型空空導彈的引戰配合模型進行殺傷概率計算。

1.1空空導彈對飛機的殺傷概率模型

空空導彈的單發殺傷概率是指在武器系統正常工作的條件下，單發導彈摧毀目標的概率。影響導彈單發殺傷概率的因素包括導彈的制導精度、引戰配合效率、戰斗部的威力以及目標易損性等[4]。

1.2可靠導彈單發殺傷概率

式中： Ps為總的殺傷概率； D為系統可靠性； Pr為系統探測目標概率； Pl為導彈系統成功發射的概率； Pi為導彈截獲目標的概率； Pd為導彈將戰斗部運送到目標附近的概率； Pf為引信系統有效工作的概率； Pk為探測到目標條件下使目標達到既定毀傷程度的概率。

由式（1）可知， 空空導彈的殺傷概率與許多系統性能有關， 式（1）中的后三項被稱為可靠導彈單發殺傷概率。

航空兵器2016年第5期溫澤華等： 空空導彈對F-22A的殺傷概率研究在研究殺傷概率的過程中會出現許多不確定性的因素和隨機過程， 因此， 在導彈的殺傷概率仿真過程中采用了蒙特卡羅方法。 為了實現式（1）積分過程的仿真， 計算單發空空導彈對給定目標的殺傷概率， 可以把空空導彈摧毀空中目標這一事件（A）發生的概率分解成五個部分， 即在任意一次彈目遭遇計算中用五個隨機事件表示：

式中： A1為導彈直接命中目標； A2為導彈戰斗部爆炸所產生的氣狀產物在擴散過程中形成的沖擊波殺傷給定目標； A3為密集的破片流毀傷目標結構； A4為至少有一個目標正常工作必不可少的艙段被殺傷； A5為至少有一組組合艙段被殺傷。

1.3導彈與目標的交會模型

以引戰配合作為仿真的起點， 通過給出目標高度Ht、 目標速度Vt、 導彈速度Vm、 交會角χ、 目標翼平面和攻擊平面之間的夾角αH等一系列交會條件進行仿真[5]。 彈目交會示意圖如圖1所示。

1.4導彈的引戰配合模型

仿真所采用的引信模型、 引信延時模型、 戰斗部模型均為某型空空導彈的模型。

1.5F-22A的易損性模型

目標易損性是指在戰斗過程中， 目標被發現并遭受到攻擊， 從而造成目標損傷的難易程度。 研究目標的易損性不僅可以提高戰場目標在彈藥作用下的抗毀傷能力及生存能力， 而且對武器彈藥系統的論證、 研制、 效能評價、 靶場驗收、 目標防護的設計與改進、 戰場指揮、 彈藥使用、 各種戰場目標的操縱和防護都具有非常重要的意義[6]。

1.5.1F-22A剖面圖及使用材料

F-22A的剖面圖[7]與材料使用分布如圖2所示。 F-22A所用材料的密度與強度極限見表1[8]。 圖2F-22A的剖面圖與材料使用分布圖

1.5.2飛機等效模型

等效模型是指在一定的毀傷手段下， 尋找一種結構來模擬目標易損性或毀傷特性。 目標的等效方法一般是建立相對應的目標毀傷等效靶。 如果目標部件或艙段的等效靶能被導彈戰斗部的破片所穿透， 則可認為能夠毀傷該部件或艙段[9]。

建立等效靶， 先要確定所選等效靶的材料， 一般用目標蒙皮或部件殼體的材料作為等效靶的材料， 或者選取某種抗侵徹性能比較熟知的材料。 本文選擇硬鋁作為F-22A的等效靶材料。 其次要確定所選取等效靶的厚度， 要把不同材料之間的厚度進行等效， 通常是用強度等效理論， 即等效厚度可根據原部件的本體材料與等效目標材料的強度極限比進行折算得到， 即

1.5.6F-22A的毀傷樹模型

采用毀傷樹分析法來分析F-22A的毀傷。 毀傷樹分析法是一種自頂向下的分析方法， 從其一不希望發生的事件（毀傷）開始， 然后分析是哪個事件或哪些事件組合引起這一不希望發生的事件。 F-22A的毀傷樹模型如圖7所示。

2對F-22A殺傷概率的仿真結果分析

要得到空空導彈對F-22A的殺傷概率， 需分別對低空上射和高空下射的迎頭、 尾后、 側向全空域交會狀態進行仿真[10-12]。 導彈與目標的交會條件如表2所示。

3結論

在空空導彈戰斗部毀傷的條件下， F-22A的目標易損性與三代機并無太大區別。 空空導彈在全空域交會條件下能夠有效攻擊第四代戰機F-22A， 且具有較高的殺傷概率。

參考文獻：

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