反艦導彈打擊低精度目標方法研究*

魯華杰 孫 媛 徐學文

(海軍航空工程學院 煙臺 264001)

?

反艦導彈打擊低精度目標方法研究*

魯華杰 孫 媛 徐學文

(海軍航空工程學院 煙臺 264001)

在當前復雜戰場環境下,研究如何在低精度目標條件下,提高反艦導彈的命中概率有著重要的軍事意義。在分析目標散布的基礎上,建立了反艦導彈現在點和前置點攻擊方式下的導彈命中概率計算模型,并在設定的條件下通過計算分析了多種攻擊要素對導彈命中概率的影響,為制定反艦導彈打擊低精度目標的攻擊要素提供了理論依據。

反艦導彈; 命中概率; 攻擊要素

Class Number E927

1 引言

隨著軍事科技的發展,反艦導彈的射程不斷提高,超視距作戰、遠距離打擊成為我海軍主要作戰樣式。然而,在當前復雜戰場環境下,受遠程目標獲取技術的制約,目標精度往往較低,嚴重影響我導彈遠程打擊效果。因此,研究在低精度目標條件下,提高反艦導彈的命中概率有著重要的軍事意義。

2 目標精度低的成因

遠程目標的獲取一般經過探測、傳輸、解算三個過程,各過程均會產生誤差,對目標精度產生影響[1]。

遠程目標一般由具有超視距引導能力的飛機進行探測,探測誤差主要是由引導飛機自身位置誤差、高度誤差、指北羅經誤差、探測目標的方位誤差和距離誤差決定的。

目標信息一般通過數據鏈進行傳輸,傳輸誤差主要由傳輸延時誤差、傳輸錯誤誤差和報文格式誤差組成。

發射平臺接收到目標信息后需進行解算,解算誤差主要由發射平臺自身定位誤差、發射平臺指北羅經誤差和解算公式誤差組成。

3 導彈命中概率計算模型

反艦導彈打擊遠程目標,首先進行自控飛行,到達末制導雷達開機點后,導彈轉入自導飛行模式,打開雷達進行搜索,搜索到目標后,對目標進行攻擊[2]。

由于目標自導命中概率變化不大,一般接近于1[3],因此,導彈命中概率主要由導彈的目標捕捉概率決定。末制導雷達捕捉目標的必要條件是:導彈末制導雷達搜索區域能夠覆蓋目標,并且目標的回波能被導彈末制導雷達截獲[4]。由于反艦導彈在規定條件下使用,其末制導雷達的截獲概率基本為一定值,一般為99%。因而在計算導彈的捕捉概率時,只需計算末制導雷達搜索區域覆蓋目標的概率,并將其近似看作導彈的捕捉概率[5]。

3.1 導彈末制導雷達搜索區域模型

雷達的實際搜索區是一個立體的空間區域,為簡化分析,通常將反艦導彈的末制導雷達搜索區域簡化為水平面內的矩形區域[6],如圖1所示。

圖1 導彈末制導雷達搜索區域模型

圖1中,O為導彈末制導雷達開機點在水平面上的投影,α為末制導雷達搜索扇面角,M為末制導雷達搜索區域的中心,OM為導彈自導距離Rzd,a為搜索區域半長,b為搜索區域半寬。搜索區域的范圍是以M為基準,縱向上向搜索區遠界和近界的長度各為a,側向上左右兩側的寬度各為b,2a×2b的矩形,b=Rzdtanα。

3.2 目標散布模型

目標的散布主要由目標的距離、方位及其誤差引起的目標定位誤差和由目標航向、航速及其誤差引起的目標運動誤差[7]。

設已知目標距離為Dt,方位為Bt,航向為Ht,航速為Vt,其誤差均服從正態分布,目標距離均方差為σD,方位均方差為σB,航向均方差為σH,航速均方差為σV。建立坐標系如下:

圖2 目標散布誤差示意圖

以導彈發射位置O為原點,以目標方位線為縱軸OX,指向目標方向為正,橫軸OZ為OX的正橫方向,M點為目標初始位置,MMt為目標運動方向,Mt為導彈末制導雷達開機時目標位置。

3.2.1 目標定位誤差

3.2.2 目標運動誤差

3.2.3 誤差合成

[8]中方法,將目標指示誤差橢圓與目標運動誤差橢圓合成。

因為目標定位誤差橢圓長短軸在XZ軸上,且相關系數γx1z1=0,因此只需將運動誤差橢圓投影到XOZ坐標軸上,其在XOZ坐標系內的參數為

將目標指示誤差橢圓與目標運動誤差橢圓合成后,其誤差參數為

將合成平面誤差化為標準形式:

即目標散布區為概率偏差為Eu和Ev,與X軸夾角為θ的橢圓。

3.3 捕捉概率模型

反艦導彈的捕捉概率為縱向捕捉概率Pl和Ps側向捕捉概率的乘積:Pa=Pl·Ps。若導彈末制導雷達在距離波門內沒有捕捉到目標,則改為全程搜索,縱向搜索區隨導彈飛行不斷向前延伸,故可近似認為縱向捕捉概率為1,因此只需分析側向捕捉概率即可[9]。

導彈射擊方式主要有現在點攻擊和前置點攻擊兩種[10],分別建立捕捉概率計算模型。

3.3.1 現在點攻擊方式捕捉概率計算模型

圖3 現在點攻擊方式示意圖

當導彈自控飛行時間后,Mt的坐標為(Dt+Vttcosβt,Vttsinβt)。

當前主戰反艦導彈具有航路規劃能力,可從不同方向對目標進行攻擊,設導彈攻擊方向與X軸夾角為βm,將目標散布誤差橢圓和目標散布中心Mt投影到導彈攻擊方向的垂直方向,投影后目標散布在該方向上的概率偏差為:

式中β目標散布誤差橢圓長軸與導彈攻擊方向的垂直方向之間的夾角。

Mt在該方向上的投影為

Mtm=Vttsinβtcosβm-Vttcosβtsinβm

故導彈末制導雷達捕捉概率為

3.3.2 前置點攻擊方式捕捉概率計算模型

圖4 前置點攻擊方式示意圖

因為前置點攻擊時,導彈有效搜索區中心與目標散布中心重合,所以導彈末制導雷達捕捉概率為

4 應對策略

考慮當前可能的戰場態勢,可設目標相關要素如下:目標航速取25kn,距離取160km,方位角為60°,航向角為90°,其誤差均服從正態分布,目標距離均方差為3km,方位均方差為2°,航向均方差為4°,速度均方差為5kn。

設導彈相關參數如下:導彈自導距離8km～25km,末制導雷達搜索扇面角10°～30°,導彈飛行速度260m/s,導彈射程250km。

當導彈自導距離8km,末制導雷達搜索扇面角10°,不同攻擊角下導彈命中概率如圖5。

圖5 不同攻擊方向命中概率

分析圖5可得,現在點攻擊方式下,沿目標航向(及相對方向)附近方向攻擊,命中概率較高;在條件允許的情況下,采用前置點攻擊方式可提高導彈命中概率,且沿目標散布誤差橢圓長軸方向進攻命中概率較高。

當末制導雷達搜索扇面角10°,導彈自導距離8km～25km,不同攻擊角下導彈命中概率如圖6。

分析圖6可得,在現在點攻擊方式和前置點攻擊方式下,隨著導彈自導距離的增大,導彈命中概率也隨之提高。

導彈自導距離25km,當末制導雷達搜索扇面角10°～30°,不同攻擊角下導彈命中概率如圖7。

分析圖7可得,在現在點攻擊方式和前置點攻擊方式下,隨著導彈末制導雷達搜索扇面角的增大,導彈命中概率也隨之提高。

5 結語

采取前置點攻擊方式會增加決策時間,增大導彈自導距離會提前導彈電磁暴露時間,增大末制導雷達搜索扇面角會提高導彈受干擾概率,導彈攻擊方向受海上島嶼和我方其他艦船位置制約,因此要結合戰場實際情況,采取綜合手段,科學制定導彈攻擊要素,提高導彈命中概率。

參 考 文 獻

[1] 陳超,沙基昌,余濱,等.反艦導彈兩種射擊方式下捕捉概率及仿真[J].火力與指揮控制,2007,30(6):44-47.

[2] 王光輝,嚴建鋼,王瑞琪,等.基于現在點射擊方式的反艦導彈命中概率計算方法[J].戰術導彈技術,2003,(3):28-32.

[3] 紀永清,董文紅,唐金國.海軍兵種武器系統作戰效能評估[M].北京:海潮出版社,2000:241-243.

[4] 聶永芳,馮林平,彭文輝.超視距反艦導彈捕捉概率影響因素研究[J].飛航導彈,2009,(8):43-46.

[5] 曠志高,劉鼎臣.反艦導彈純方位發射捕捉概率計算方法[J].火力與指揮控制,2003,28(5):109-112.

[6] 聶永芳,孫姝,唐震.常值風和艦艇機動對反艦導彈捕捉概率的影響[J].四川兵工學報,2009,30(7):11-13.

[7] 孫姝,馮林平,趙建昕.潛射反艦導彈兩種射擊方式下捕捉概率比較[J].艦船科學技術,2011,33(5):106-109.

[8] 程云門.評定射擊效率原理[M].北京:解放軍出版社,1986:45-46.

[9] 趙輝,沈閩鋒,許士海.反艦導彈超視距攻擊捕捉概率模型研究[J].艦船電子工程,2008,28(1):56-58.

[10] 徐建志.超視距反艦導彈射擊方式優化選擇[J].火力與指揮控制,2004,29(5):101-103.

Anti-ship Missile Attacking Low Precision Target Method Research

LU Huajie SUN Yuan XU Xuewen

(Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001)

In the current complicate battlefield environment, research on hitting probability of anti-ship missile attacking low precision target has important military benefit. Based on analysis of target distribution, hitting probability calculation model of anti-ship missile current attacking mode and lead-point attacking mode has been built. By setting calculation parameters, the effect of various attacking mode has been analyzed, and the theoretical basis of setting ant-ship missile attacking factors when attacking low precision can be supported.

anti-ship missile, hitting probability, attacking factors

2015年4月6日,

2015年5月27日

魯華杰,男,碩士,助理工程師,研究方向:導彈技術保障與作戰應用。孫媛,女,博士,助理研究員,研究方向:軍事裝備學。徐學文,男,博士,副教授,研究方向:戰術導彈技術保障理論與應用。

E927

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.015