THAAD反導系統作戰效能研究

高桂清，張　祥，竇全海

(火箭軍工程大學，西安　710025)

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THAAD反導系統作戰效能研究

高桂清，張祥，竇全海

(火箭軍工程大學，西安710025)

摘要：為評估THAAD反導系統的作戰效能，首先通過分析影響該系統作戰效能的主要因素，建立了評估體系，并利用冪函數法建立了定量評估模型；然后采用AHP法求解了各指標權重，為研究其作戰效能提供了參考依據，對其他反導系統作戰效能評估也有一定意義。

關鍵詞：THAAD；作戰效能；判斷矩陣；冪函數

本文引用格式：高桂清，張祥，竇全海.THAAD反導系統作戰效能研究[J].兵器裝備工程學報，2016(7):17-19.

Citationformat:GAOGui-qing,ZHANGXiang,DOUQuan-hai.StudyonWarfighterEffectivenessofTHAADSystem[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(7):17-19.

縱觀現代戰爭，備受推崇的是彈道導彈，其進攻性強、射擊精度高、突防能力強、殺傷力和毀滅性較強，因而各國都相繼發展。THAAD反導系統作為美國全球導彈防御系統的子系統，近幾年美國加速擴大其全球部署，甚至還鼓動縱容日本、臺灣乃至菲律賓都部署THAAD，用以包圍我國[1]。因此，THAAD反導系統具體作戰效能到底有多大，成了我們需要研究和解決的重點問題。本文從反導系統作戰效能的影響因素進行分析、綜合，構建其作戰效能的評價指標體系，然后通過冪函數法建立效能指數模型，對THAAD反導系統的作戰效能進行定量評估，進而得到有價值的參考結論。

1THAAD反導系統

末端高空區域防御導彈(TerminalHighAltitudeAreaDefense，THAAD)由美陸軍研發，屬導彈防御用導彈系列，可以稱得上是美現役陸軍最先進的地空導彈裝備，主要任務為地基末端高層反導。由于可攔截高度高于“愛國者”系統，因此防御覆蓋面更廣大。系統采用推力矢量控制技術、紅外導引頭，以2 500m/s的速度飛向目標以摧毀彈頭。發射車載彈量10枚，采用車載AN/TPY-2雷達，可以偵測1 000km空間范圍內的來襲導彈。據相關軍事報道，美國已擁有3個THAAD導彈連，亞太和中東是其重點部署的戰區。近期，韓美欲將THAAD系統部署在韓本土，考慮THAAD系統雷達探測范圍，我國大部分地區都將受其影響[2]。

1.1AN/TPY-2雷達

THAAD地基雷達(GBR)，也被稱之為AN/TPY-2，是X波段相控陣固態雷達，它有著監視和遠程火控能力，能將監視、火控、殺傷評估以及發射初始化的信息反饋給系統。該雷達由天線、主電源、操控人員等單元以及電子和冷卻設備車組成。雷達作用距離為500km，可對目標進行識別和跟蹤，瞄準情報在發射之前被立即上傳到導彈，在飛行期間能繼續不斷更新。工頻 f 為9.5GHz，波長μ為3.15cm，物理孔徑面積d為9.2m2，含25 344個固態微波收/發模塊，前向探測方位角為120°，探測仰角為90°，可由C-5和C-17運輸機運輸。AN/TPY-2雷達的任務是：對自身所能控制的區域進行目標搜索，一旦獲取目標之后就自動轉入跟蹤狀態，那么相應的狀態評估體系也就因此建立，相應的一系列的目標數據分析就將產生，從而做出首次攔截殺傷評估以及是否進行二次攔截等的綜合評估[3]。

1.2攔截彈

“薩德”系統的攔截彈是美國研制的一種用來防御彈道導彈的動能攔截彈，其組成是由一級固體助推火箭和作為彈頭的動能殺傷器。該彈總長6.17m，發射質量約為800～900kg。動能殺傷器由：捕獲和跟蹤目標的中波紅外導引頭、信號處理機、采用激光陀螺的慣性測量裝置和用于機動飛行的軌道與姿態控制推進系統等組成。就美國自身研制的動能攔截彈系列而言，“薩德”系統的攔截彈是最為優越的，唯獨它能在大氣層內(40～100km)高空攔截目標，也可以在大氣層外(100～150km)攔截目標。它可以服務于美國及其盟友的部隊、重點中心人口城市以及關鍵基礎設施，同時又可以防御近、中、中遠程彈道導彈的突襲，它200km的最大射程適合于攔截帶有核生化彈頭的彈道導彈，并且不會發生爆炸，且不對防御地帶造成污染[4]。

1.3BM/C3I

BM/C3I主要由兩部分組成：戰術操作站(TOS)、發射控制站(LCS)。TOS和LCS都是由高機動多用途輪式車(HMMWV)搭載的掩體，由安裝在拖車上的15kW電源(PU801)供電。兩者采用相同的環境控制單元和氣體顆粒過濾單元(GPFU)，用于提供對核生化(NBC)的防護。其功能主要有導彈連自身作戰的協調、執行導彈連導彈作戰、與特遣部隊、鄰近的高層和低層單元以及外部系統的協同，此外，還包括管理建制雷達和遠程雷達，以便完成偵察、任務控制、減緩、避免飽和攻擊、作戰控制等功能。

2效能指數模型

目前，該模型指數的確定方法主要有模糊評價法、灰色決策法、層次分析法(AHP)等3種。就AHP而言，它是將定性和定量分析相結合的一種分析方法，該分析方法的優越性是：通過數量化來簡化復雜系統的評價，對定量化數據信息需求少，只需要決策人員的經驗進行判斷。基于此，本文結合國內相關資料初步研究和分析THAAD系統作戰效能評估模型，從對其效能影響的要素、程度出發分析，進而采用AHP分析思路進行評估[5]。

2.1構建指標體系

反導防御系統通常涉及衛星、雷達、通信、指揮和飛行控制等多個復雜系統。但有些系統和要素難以具體分析，只需關心對突防或攔截效能有直接影響的關鍵要素，比如：雷達所能探測到的最遠距離，最大仰角，攔截目標數，另外還有導彈的制導方式、作戰距離、高度、自身的殺傷力、導彈自身馬赫數的極限等[6]。同時THAAD又具有以下特點：

1)THAAD的作戰對象是末端高空區域來襲導彈。這里將其與PAC-2/3反導系統作比較得出：無論是從作戰高度、覆蓋面、殺傷力、發射距離等都具有很大的優越性，更為明顯的是：擁有更多的作戰時間，可以采取“射擊—觀測—再射擊”的作戰模式。這里舉個例子：先發射1枚攔截彈攔截敵方來襲目標，如果攔截失敗，將再發射1枚攔截彈進行2次攔截，2次攔截失敗，那么可以把來襲目標交給PAC-3系統進行第3次攔截處理。因此要求THAAD的探測系統有著更強的目標探測能力，同樣THAAD攔截彈的彈道設計、戰斗部殺傷性能、導彈最大馬赫數也都非常關鍵。

2) 在反導攔截作戰環境中存在的作戰實體眾多，反導攔截彈應具有較強的目標識別能力。

3)THAAD攔截彈和來襲導彈速度很快，二者相對空間位置變化率大。為保證能及時更新來襲導彈位置信息，系統應具有高目標信息數據率和快速自適應能力。故據此可以建立THAAD作戰效能評估體系，如圖1所示。

圖1　THAAD系統作戰效能評估體系

2.2建立模型

按照上述指標體系，利用冪函數法建立以下綜合評估模型：

(1)

式(1)中，E為THAAD系統作戰效能，μ為指控系統能力指數(令其為常數)，x1～x9依次為：雷達最大探測距離、同時攔截目標數、探測仰角、制導方式因子、攔截彈作戰距離、高度、殺傷方式因子、戰斗部質量、攔截彈最大飛行馬赫數。應用層次分析法[7]，通過專家咨詢，以雷達最大探測距離取值為1，其他性能指標與雷達最大探測距離相比，分別為(5，3，7，1，9，7，3，5)，進而將所有性能指標兩兩比較，得到判斷矩陣A如下：

定義相容性指標：

(2)

其中C和λmax分別為判斷矩陣的相容度和最大特征值，K為矩陣階數。通過Matlab7.0求解矩陣A，得λmax=9.381 3，代入式(2)求得C=0.047 7，由表1可知，當K=9時，RI=1.45，C/RI=0.032 9<0.1，符合相容性指標，一致性檢驗通過。

表1　平均隨機一致性指標

參考文獻在[8-9]有相應的模型，可以采用特征向量法求解，本文在這里不再詳述。表2中∏表示對矩陣A的行元素求積，∏1/9表示對矩陣A的行元素求積的結果開9次方根，經歸一化處理后，得到各項性能指標如表2所示。

表2　行元素求積與開九次方根

μ1=0.020 4,μ2=0.087 7,μ3=0.041 3,μ4=0.182 6,μ5=0.020 4,μ6=0.336 1,μ7=0.182 6,μ8=0.041 3,μ9=0.087 7。

因此THAAD反導系統作戰效能指數模型為：

將各指標性能參數代入指數模型中，便可求出THAAD反導系統的作戰效能，同理，對不同的反導系統而言，可以假設各項性能指標對其影響一定，當對其固有能力計算時，沒必要進行各項指標的無量綱化，直接將各種物理量代入模型當中求解，便于直觀的分析不同反導系統的作戰能力。采用AHP法分析時，專家的選取對模型優劣影響因素較大，為了保證模型的質量，可以成立專家組，用有效評分專家得出權重的平均值作為各項性能指標的指數。

3結束語

本文給出了THAAD反導系統作戰效能分析的思路和初步的模型結構，所建立的模型既考慮專家經驗，又保證模型具有客觀性，這樣結合評估模型及其相關指數的計算方法，對該系統作戰效能的評估也有參考價值，但是，就這9項能力指標而言，要想全面反映其THAAD的作戰效能還是不夠的，就實際影響因素而言，指控系統以及其他因素等對該作戰效能也有著深遠的影響，后續還需要綜合其他影響因素作進一步深入研究。

[1]劉洪引.周邊彈道導彈發展戰略及威脅分析[J].飛行導彈，2014(5):14-17

[2]華家軍,朱群松.對美軍“THAAD”武器系統的認識與思考[J].空軍工程大學學報(軍事科學版)，2012，12 (3):25-27

[3]李永峰. 美國彈道導彈防御系統發展研究[J].飛航導彈，2014(2):47-50

[4]岳松堂,田志剛.無縫隙攔截[J]. 現代兵器， 2014(2):10-18

[5]吳智輝,張多林.AHP法評估地空導彈武器系統效能[J].戰術導彈技術，2003(4):8-12

[6]郭錫監,高桂清.PAC-3反導系統作戰效能研究[J].現代防御技術，2007，35(2):17-22

[7]李源,楊建軍. 基于AHP的防空導彈武器系統作戰訓練效能評估研究[J].戰術導彈控制技術，2008，30(2):50-52

[8]彭峰生,廖振強. 基于冪指數模型的自行高炮系統效能分析[J].南京理工大學學報，2007，31(6):731-734

[9]高桂清,朱亮,張矛.導彈部隊首長機關戰術訓練效果評估[J].火力指揮與控制，2015，36(8)：63-66

(責任編輯周江川)

收稿日期：2016-01-21；修回日期：2016-02-23

作者簡介：高桂清(1969—)，男，教授，主要從事作戰指揮運籌分析研究。

doi:10.11809/scbgxb2016.07.004

中圖分類號：TJ761.7

文獻標識碼：A

文章編號：2096-2304(2016)07-0017-03

StudyonWarfighterEffectivenessofTHAADSystem

GAOGui-qing,ZHANGXiang,DOUQuan-hai

(RocketForceUniversityofEngineering，Xi’an710025,China)

Abstract:To evaluate the warfighter effectiveness of the THAAD system, the assessment system was developed by analysing the major factors that influence the system, and the model of quantitative evaluation was set up by adopting power function. Based on AHP we solved the estimation of the indicators, which provides valuable references for studying the war fighter effectiveness and is also meaningful to evaluate the war fighter effectiveness of other missile defense systems.

Key words:THAAD；warfighter effectiveness；judgment matrix；power function

【裝備理論與裝備技術】