近程反導艦炮武器系統射擊試驗供靶需求分析＊

朱紹強 李相民 李 丹

（1.海軍航空工程學院 煙臺 264001）（2.天津市全紅電子裝備新技術發展有限公司 天津 300385）

1 引言

為使近程反導艦炮武器系統（CIWS）設計定型試驗具有接近實際使用的目標背景，靶場專項研制了FFY1拖靶。其外型、結構尺寸、目標特性均仿“MM－38”型反艦導彈，作為試驗的主要用靶［1～2］。但FFY1拖靶與“飛魚”類反艦導彈在飛行速度、飛行高度以及航路捷徑等方面存在較大差異。這些差異給CIWS設計定型試驗帶來了很多問題。本文通過仿真計算分析，說明了這些差異所造成的影響，并提出“有必要對‘飛魚’類反艦導彈進行攔截試驗”。

2 FFY1拖靶應用分析

FFY1拖靶由轟－五飛機拖帶，飛行速度為150～160m／s，靶上控高系統定高指標為5m。試驗使用時，考慮到安全性等因素，FFY1拖靶的實際航路參數及“飛魚”類反艦導彈的飛行參數主要差別如表1［3］所示。

表1 “飛魚”類反艦導彈與FFY1拖靶飛行參數區別

從表中可以看出，相比之下，FFY1拖靶飛行參數：

1）飛行速度低，150～160m／s；

2）飛行高度偏高；

3）捷徑dj≠0；

4）勻速直線飛行。

以下分析計算這些差別對射擊結果的影響：

2.1 飛行速度低的影響

設目標勻速直線飛行，相對高度15m，徑向進入（捷徑dj＝0）：

1）目標速度150m／s，命中點距離1400m～300m時，目標飛行時間t＝3.667s。彈丸到相遇點D＝1400m時，飛行約1.2s，到達相遇點D＝300m時，飛行約0.2s。即：從開火到停火，火炮的累計射擊時間長度約4.66s，按射速4200發／分計算，射彈數約為320發。

2）仿真計算結果：全航路至少命中一發概率P1＝0.64［4］。

3）若命中區段和射彈數（320發）不變，由于拖靶飛行速度150m／s，必須把射速降到2100發／分，連續射擊時間9.3s。但這種方案是不可行的。一方面，CIWS連續射擊時間最長5s；另一方面，2100發／分射速時精度低，不是CIWS的戰斗射速。

4）如果目標速度Vm＝150m／s、徑向進入，射速4200發／分，一個航次連續射擊320發，則射擊區段為850m～300m。與Vm＝300m／s相比在射擊區段內，目標每移動一個靶位平均受彈數增加一倍（由1發增加到2發），又因為近距離上射擊諸元精度高（線量誤差小），所以這種射擊試驗條件下的全航路至少命中一發概率明顯提高。

仿真計算結果：全航路至少命中一發概率P1＝0.80［5］。

5）結論：如果在一個航次上發射炮彈數固定（例如320發）、最近相遇點距離300m不變，則目標速度越低，最遠相遇點距離越小，射擊區段上命中目標概率提高16%。

2.2 飛行高度偏高的影響

如果相遇點距離D＝1400m～300m：目標飛行高度H＝5m時，目標高低角ε＝－0.331°～－0.15°；H＝15m時，ε＝－0.08°～1.5°。

CIWS裝在試驗艦時，雷達天線高程h≈10m，D＝1400m～300m，H＝15m時，ε＝0.2°～0.95°。

從目標高低角變化范圍可知：在戰斗艦艇上，即使目標飛行高度H＝15m。在2000m～300m距離內，雷達主波瓣仍照射在水面，而且距離越大，ε值越小。因此從考慮雷達捕獲、跟蹤目標性能角度出發也是可以的；裝在試驗艦時，目標飛行高度 H＝15m，D＝300m時，ε≈0.6°；D＝370m時，ε≈0.5°；即：D＝374m時，雷達主波瓣的下邊緣已照射到水面上。所以，只要目標飛行高度不超過15m，從考慮雷達的跟蹤性能來說（條件略好些）是可以接受的。對射擊結果沒有影響。

結論：目標飛行高度不同主要影響雷達跟蹤的質量，對射擊結果的影響可不考慮［6］。

2.3 航路捷徑不為零的影響

射擊試驗時，假設其他條件不變，由于dj≠0會造成命中概率有較大變化，這是因為：一個航次射彈數確定后，dj不同，上限命中點距離DTK不同，影響命中概率；另一方面，目標受彈面積A值隨dj不同變化較大，也影響彈丸命中目標的概率［4］。具體分析計算如下：

目標在垂直射線方向的橫向寬度L和受彈面積A［10］：

表2 dj為不同值時DTK、A、L數據表

dj為不同值時的DTK、A、L值如表2所示。

不同航路捷徑時目標受彈面積A值及曲線如圖1所示。

圖1 目標受彈面積曲線圖

相應數據表如表3所示。

表3 數據表

從以上計算可見：航路捷徑的不同使目標受彈面積變化很大，這樣在同一命中距離上，將會提高彈丸的命中概率，盡管目標尺寸變大導致跟蹤雷達的跟蹤精度降低（目標閃爍），命中概率要相應降低些，但綜合結果的命中概率將是增大的。

仿真計算結果（未考慮目標閃爍）：

射速4200發／分，一個航次連續射擊320發。

Vm＝300m／s，射擊區段1400m～300m時：

Vm＝150m／s，射擊區段（900～670）m～300m時：

結論：在近命中點距離300m不變、一個航次連續射擊320發不變的條件下，航路捷徑越大，命中目標的概率越大。

2.4 綜合影響的計算

概略計算一發命中概率：

設：命中點距離500m；只考慮射擊諸元誤差，且經校射后諸元的系統誤差為零，隨機誤差服從正態分布，σγ＝2.75mrad，σφ＝2.75mrad。

dj＝0m時，目標受彈面積A＝0.101m2，等效成正方形邊長a＝0.317m。

目標協方差矩陣：

誤差協方差矩陣：

綜合協方差：

一發命中概率：

命中點距離500m：

可見：在命中點距離500m處的一發命中概率：dj＝0m時，P＝7.72×10－3；dj＝300m時，P＝8.25×10－2，提高一個數量級。

仿真計算結果

計算條件：目標飛行高度15m，速度150m／s、300m／s、t種航路捷徑；按系統及單機精度指標（未考慮航路捷徑增大對跟蹤精度的影響）計算全航路至少命中一發概率結果如表4所示。

表4 全航路至少命中一發概率結果表

2.5 分析結論

仿真計算結果表明：由于射擊用靶的飛行速度低，試驗時航路有一定的捷徑（dj≠0），導致射擊效果將有明顯變化；如果考慮目標尺寸變大而導致跟蹤雷達的跟蹤精度降低，命中概率要相應降低，但綜合結果的命中概率是增加的。

3 結語

從上面試驗條件分析可以得到以下結論：

從系統使命出發，由于FFY1拖靶的航路參數與實戰中可能打擊目標的航路參數差別較大，導致命中概率不同，尤其FFY1拖靶的速度偏低，射擊區段小，不利于考核武器系統在全攔擊段（1400～300m）上的射擊精度；航路捷徑的大小既影響系統跟蹤精度又影響目標受彈面積，進而影響命中概率。所以，有必要對速度300m／s左右的目標進行射擊試驗，為部隊使用提供參考。

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