高彈道或低彈道反艦導彈的突防能力研究＊

李一龍 鐘建林 王光輝 滕 飛

（1.海軍航空工程學院研究生管理大隊 煙臺 264001）（2.海軍航空工程學院指揮系 煙臺 264001）

1 引言

反艦導彈是從艦艇、岸上或飛機上發射，攻擊水面艦船的導彈，是對海作戰的主要武器。在反艦導彈對艦艇進行攻擊過程中，會遭到艦艇的艦空導彈系統、艦炮武器系統的抗擊和電子對抗系統干擾。反艦導彈采用不同的彈道將直接影響對目標艦艇防空武器的突防能力，不同條件下選用何種彈道是我們急需解決的問題。本文僅研究單艦自身攔截問題。

2 反艦導彈典型攻擊彈道分析

反艦導彈采用不同的彈道能使艦載防空武器系統難以有效地預測、跟蹤并攔截導彈，從而提高反艦導彈的突防能力。目前反艦導彈常用的彈道主要有兩種，其彈道示意圖如圖1所示。

圖1 攻擊彈道示意圖

1）高彈道。采用該彈道的優點是：射程遠，攻擊速度快，對于飛機發射來說更容易，易于制導，導引頭能不受地球曲率的影響一直指向目標。缺點是容易被敵方雷達發現。

2）低彈道。采用該彈道的優點是：利用地球曲率的限制，減小水面艦艇發現反艦導彈的距離，縮短其防御時間。缺點是：低空飛行空氣阻力大，射程往往較短。

3 反艦導彈運動模型

［1］，建立射擊坐標系和簡化的質心運動方程，通過求解方程，得到任意時刻反艦導彈的坐標（x，h，z）。當反艦導彈進入艦空導彈殺傷區時，艦空導彈才能以不低于某一給定概率來毀傷空艦導彈。此時反艦導彈的坐標滿足：

式中：Hmin是艦空導彈殺傷區低界；Hmax是艦空導彈殺傷區高界；Rmin是艦空導彈殺傷區近界；Rmax是艦空導彈殺傷區遠界；α是艦空導彈最大高低角。

4 艦載雷達最大探測距離

如果只考慮艦載雷達對反艦導彈的發現，不考慮其它探測設備對目標的發現。艦艇在防御反艦導彈攻擊時，首先需要艦載搜索雷達及早發現來襲導彈，然后防空導彈才能進行攔截。這里就涉及到艦載搜索雷達的最大發現距離問題。

假設高空飛行的反艦導彈一進入艦載雷達探測范圍即被發現。對于掠海飛行的反艦導彈，艦載雷達對目標的最大探測距離為艦載雷達作用距離和幾何視距這兩者中的最小值。幾何視距Djh（單位：km）的表達式為

式中：h（單位：m）為雷達天線高度；H（單位：m）為目標飛行高度。

5 反艦導彈對艦載防空武器的突防模型

5.1 反艦導彈對艦空導彈的突防模型

假設艦載雷達總能發現并跟蹤進入雷達探測范圍內的反艦導彈；艦空導彈總能被可靠引入并能截獲目標；艦空導彈的飛行速度保持不變；只考慮反艦導彈水平面內的側向蛇行機動［2］。艦空導彈與反艦導彈的運動關系如圖2 所示。

圖2 艦空導彈和反艦導彈運動關系圖

艦空導彈與反艦導彈的相對運動方程為

式中：VI為艦空導彈的速度；RMI為艦空導彈和反艦導彈的相對距離；qMI為反艦導彈相對艦空導彈的視線角；φM為反艦導彈航跡角；φI為艦空導彈航跡角。

艦空導彈的運動方程為

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式中：aIN為艦空導彈飛行時實際的法向加速度，它受導彈制導系統動態特性G（s）和需用法向加速度aINC的共同影響，即aIN＝G（s）＊aINC。

由于法向過載aINmax的限制，需用法向加速度指令為

反艦導彈對艦空彈的突防概率為

式中：Pd為艦空導彈對單枚反艦導彈的擊毀概率；n為艦空導彈對反艦導彈的攔截次數，n的求取可參考文獻［4］；W1為必須命中數，參考對抗反艦導彈標準，可取1。

5.2 反艦導彈對艦炮的突防模型

艦炮武器系統是艦艇反導防御的最后保障。小口徑火炮的射擊過程為：搜索雷達探測到目標后，把目標交給跟蹤雷達，即由搜索狀態轉入跟蹤狀態；當火控系統計算目標對艦艇構成威脅時，立刻下令進行開火，在艦艇周圍形成火力網罩，構成嚴密保護層并摧毀目標。對進入其最大射程的目標，小口徑火炮可發射的最大彈丸數為［4］

式中：nx為小口徑艦炮的射速；Rmmax為射擊最大區間；Rmmin為射擊最小區間。

式中：Pp密集陣對反艦導彈的擊毀概率；W2為平均命中數。

則反艦導彈對艦載防空武器的突防概率為

6 仿真分析

假設艦空導彈性能參數為［2］：中高空遠界74km；超低空遠界25km；近界2km；飛行速度Ma＝2.0；系統反應時間8s；單枚艦空導彈對反艦導彈的擊毀概率為0.8。假設艦炮性能參數為［5］：射擊最大區間1500m；射擊最小區間500m；射速3000發／分。

根據文獻［6］中的數據可假設反艦導彈高彈道飛行高度H高＝10000m；掠海彈道飛行高度H低＝20m。一般來說反艦導彈在艦空導彈的殺傷區近界以內結束機動，根據文獻［3］中的數據，假設反艦導彈在距離目標艦艇27km 處開始機動，3km 處結束機動。

根據式（4）可算出艦載雷達對低彈道飛行目標的最大探測距離為36.7km。在實際中，由于導彈的隱身性和海雜波等因素的影響，通常艦載雷達對低彈道飛行的目標探測距離小于理論值。此處以理論值36.7km 進行仿真。單枚反艦導彈高低彈道突防艦空導彈時，其突防概率與飛行速度的變化關系如圖3所示。

圖3 反艦導彈高低彈道突防艦空導彈

分析圖3可看出在同一種彈道攻擊方式下，反艦導彈的突防概率隨飛行速度的增大而增大，這是因為反艦導彈的飛行速度越快，艦空導彈對反艦導彈的攔截次數越少。對比圖中兩條曲線還可看出低彈道攻擊方式的突防概率明顯高于高彈道攻擊方式，造成這一結果的原因主要有兩個：第一個原因是低彈道攻擊時，受地球曲率的限制，最先進的艦載搜索雷達也只能在二十多公里的距離發現來襲的導彈，掠海飛行的導彈受到的攔截次數明顯少于高空飛行的導彈；第二個原因是由于高空飛行的反艦導彈被雷達發現得早，開始受到艦空導彈攔截時還未開始進行機動，非機動的導彈被攔截的幾率要明顯高于正在機動的導彈。

由于反艦導彈在飛行末端進入近程反導艦炮武器系統的有效射程后，其飛行彈道均為直線或近似直線。因此反艦導彈在采用高低彈道突防艦炮時可統一考慮。根據式（9）和式（10）可得到反艦導彈對小口徑火炮的突防概率，結果見表1。

表1 反艦導彈對小口徑火炮的突防概率

根據式（11），利用前面得到的結果就可以計算出反艦導彈采用高低彈道對艦載防空武器系統的突防概率，如圖4所示。

圖4 反艦導彈高低彈道突防空武器系統

根據仿真結果我們可以得到這樣一些結論：1）提高飛行速度是增大突防概率的有效途徑；2）亞音速反艦導彈應采用低彈道攻擊方式以保證隱蔽突防；3）對于超音速或超高音速的反艦導彈，采用低彈道攻擊方式的突防能力強，采用高彈道攻擊方式也能達到一定的突防能力；4）對于采用高彈道攻擊的反艦導彈，應比低導彈攻擊時更早的進行機動，從而增大艦空導彈的攔截難度。

雖然仿真結果是低彈道的突防能力優于高彈道，但在實際中由于高彈道的射程更遠，能夠更好地保證導彈發射平臺的安全，提高發射平臺的生存能力。所以在實戰中應綜合考慮作戰需求、目標價值以及發射平臺的安全性等方面，來選擇最合適的攻擊彈道。

7 結語

本文對反艦導彈彈道攻擊方式的使用進行了初步研究，仿真分析了反艦導彈高低彈道攻擊方式的突防能力，重點考慮了彈道高度以及反艦導彈的飛行速度對其突防概率的影響，為反艦導彈武器的使用提供了輔助決策。本文沒有考慮多艦協同攔截時反艦導彈武器的突防能力，這是本文的不足也是今后研究的重點和方向。

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