基于毀傷機理的常導反艦作戰發射彈量計算*

韓光松，曾筱曉，李昭銳

（國防大學聯合作戰學院，石家莊 050084）

0 引言

常規導彈作戰籌劃中，發射彈量的計算需要綜合考慮打擊目標的特性、導彈部隊的作戰能力、敵我雙方對抗強度等，籌劃結果直接影響著火力打擊的毀傷效果，決定了戰役發展進程［1-2］。唐寶國等［3］根據機場各主要子目標的材料、抗毀特性選取相應的毀傷效果指標，構造不同作戰條件下侵徹爆破子母彈毀傷機場目標的耗彈量算法模型。張紅文等［4］將機場看作一個系統目標，各子目標的受損都會在不同程度上影響其保障能力，根據機場保障能力與其各串、并聯子系統的關系，建立給定彈量摧毀機場最大保障能力的非線性整數規劃模型，基于遺傳算法求解火力方案。鄭斌等［5］以命中概率、毀傷概率、期望毀傷目標數、耗彈量為評價指標，建立了末敏彈對集群目標射擊效力評估的模型。呂志遠等［6］基于數值仿真建立了子母彈戰斗部對跑道目標毀傷效能評估方法，該方法能夠提供母彈瞄準點發射彈量和跑道類目標毀傷概率等參考數據。這些研究針對陸上固定目標，假設彈頭落點服從均勻分布，通過大量仿真計算確定滿足毀傷標準的發射彈量，其計算方法遵循面積比例法的基本思想，不用考慮二次毀傷帶來的影響。

隨著作戰任務的拓展，大中型水面艦船成為常規導彈打擊的重點目標。由于航母打擊大隊具備強大的攻防兼備能力，這些水面艦船上集中部署了大量先進的武器系統，并搭載了大量易燃易爆物品，這些因素導致先前用于分析常規導彈打擊陸上固定目標的毀傷機理、毀傷標準等不適用于研究常導打擊水面艦船的發射彈量計算［7-8］。如何計算常導反艦作戰的發射彈量意義重大，一是常規導彈價值昂貴，二是戰時我方可能需要同時應對多個航母打擊大隊，必須著眼敵方高強度介入的情況。本文首先分析目前兩種常用的發射彈量計算方法的不足，研究大中型水面艦船的毀傷機理，提出常導反艦作戰發射彈量的計算方法。

1 反艦作戰發射彈量計算方法適用性分析

目前，反艦作戰發射彈量主要有兩種計算方法，下面分析這兩種方法的適用性。

1.1 基于飽和攻擊法計算發射彈量

冷戰時期，前蘇聯海軍總司令戈爾什科夫海軍元帥提出“飽和攻擊”戰術打擊美軍航母打擊大隊。飽和攻擊是指在極短的時間內，從空中、水面和水下，由不同方向向同一目標發射超出航母打擊大隊防御能力的反艦導彈，使其防空系統在短時間內處于無法應付的飽和狀態，以達到提高反艦導彈突防概率和摧毀目標的目的。

據公開資料報道［9］，俄羅斯依然沿用了“飽和攻擊”戰術的思想。美軍航母打擊大隊主要采用“標準”-2 導彈攔截俄反艦導彈，“標準”-2 飛行末段為半主動雷達制導，需要AN/SPG-62 火控雷達照射來襲目標，“提康德羅加”級導彈巡洋艦一次最多齊射16枚，“阿利·伯克”級導彈驅逐艦一次最多齊射12 枚。根據俄羅斯海軍的計算，對付“尼米茲”級航母打擊大隊，“三位一體”飽和攻擊至少要一次性發射90 枚以上的反艦導彈。近幾年，美軍使用“標準”-6 導彈逐步替代“標準”-2 導彈，“標準”-6 為主動雷達尋的，沒有照射雷達的限制，航母打擊大隊在370 km的范圍內幾乎可以提供無限的防空火力通道，依靠飽和攻擊航母打擊大隊火力通道的方法不再適用［10］。

如果我軍也采用“飽和攻擊”戰術突擊敵方航母打擊大隊，常導反艦作戰面臨的主要威脅來自“宙斯盾”艦發射的“標準”-3 導彈。“標準”-3 的發射不受火控雷達的限制，“宙斯盾”系統每秒發射1枚導彈，目前導彈巡洋艦基本用于防空作戰，每個航母打擊大隊最低配置4 艘可用于反導作戰的導彈驅逐艦。按照這個標準計算，針對同一批來襲目標，在“宙斯盾”系統“標準”-3 攔截范圍內，這段時間航母打擊大隊每秒發射4 枚導彈，可以連續發射上百枚攔截彈，因此，實戰中航母打擊大隊火力通道難以飽和。

飽和攻擊的目的是對大中型水面艦船形成實質性損傷甚至擊沉，然而常導反艦作戰的目的是使航母打擊大隊喪失作戰能力，并非擊沉航母。迄今為止被擊沉的所有航母均不是由于飽和攻擊戰術，因此，飽和攻擊戰術并不適合對航母打擊大隊進行打擊。

1.2 基于面積比例法計算發射彈量

面積比例法，假設彈頭落點服從均勻分布，根據目標的物理面積，結合戰斗部毀傷半徑與毀傷要求仿真計算成爆彈量。發射彈量計算公式可表示為：

其中，C成表示成爆彈量，p發表示發射可靠性，p飛表示飛行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

這種計算方法存在明顯的不足：一是成爆彈量的計算沿用了固定目標的毀傷機理，如機場跑道、建筑物等，將大中型水面艦船當作一塊鋼板，忽略了目標毀傷機理的特殊性，這顯然是不合適的；二是常導反艦作戰本質是與航母打擊大隊反導體系的對抗過程，導彈突防概率應該根據戰場實際對抗強度確定。

因此，以上兩種方法的計算原理并不適合海上高端沖突中常導反艦作戰，且發射彈量的計算結果非常大，與常規導彈部隊的作戰能力并不相稱。事實上，美軍航母打擊大隊不可能裝備如此多的完全用于防御的“標準”-2、“標準”-3 與“標準”-6 導彈，這樣將喪失進攻性作戰能力。

2 常導反艦作戰毀傷機理分析

常導反艦作戰主要通過火力硬摧毀的方式毀傷航母，科學計算發射彈量需要首先弄清常導反艦作戰的毀傷機理。

2.1 現代航母的抗沉性試驗

2005 年，美軍對退役的常規動力航母“美國”號進行了一次抗轟炸試驗，航母歷經25 d 的狂轟亂炸才沉入大西洋底。美國海軍專家稱，航母艦隊模擬戰爭試驗證明，雖然人員損傷不可避免，但是可以斷言解放軍無法在兩周之內有效擊沉美軍航母。這個結論顯然是不科學的，因為試驗過程中，一是“美國”號航母作為靶船，沒有搭載戰機和彈藥，也沒有燃料，是一個純粹的鐵疙瘩；二是“美國”號航母擔負著測試新型導彈、魚雷性能的任務，轟炸試驗是一項接一項，需要對每個轟炸項目進行評估，并沒有往航母的要害打；三是“美國”號航母的水密隔艙門在試驗過程中全部打開。

實戰中航母面對的是多方向多層次連續攻擊，“尼米茲”級航母上有航空煤油約9 000 t，彈藥約3 000 t，艦載機約90 架，稍不留神就會走火爆炸。因此，“美國”號航母抗轟炸試驗不具備實戰意義，但是可以證明現代航母抗沉性好。美國國防科學委員會認為，“尼米茲”級和“福特”級航母是美國海軍唯一能生存的水面艦艇，其先進的設計特征，如裝甲飛行甲板、雙層船身、隱蔽的彈倉、減震結構等，都是確保航母能夠承受導彈和魚雷多輪打擊而不被擊沉。

2.2 常導反艦作戰毀傷機理

常導反艦作戰不需要完全摧毀或擊沉航母，僅需讓航母打擊大隊失去戰斗力即可。如果一枚導彈垂直命中飛行甲板，雖然航母本身還可能處于運轉狀態，但已無法起降艦載機而喪失作戰能力，主要原因包括兩方面：

一是航母是一個搭載易燃易爆物品的作戰平臺，被稱為“世界上最危險的4.5 英畝”，飛行甲板上不僅有準備掛載的炸彈、導彈等危險品，而且每一架艦載機都是一個潛在的燃燒彈，油箱里裝滿了燃燒值極高又非常不穩定的航空煤油，一旦發生連環爆炸，將會對飛行甲板甚至是航母本身構成滅頂之災。從近些年美軍航母發生的一些重大事故可以看出，一旦導彈命中航母甲板將引發大面積火災和一連串爆炸，二次毀傷成為導致航母受損的主要原因。

二是航母上密集部署了大量先進系統，如艦島、指控中心、飛行甲板、彈射器、光學助降系統、攔阻裝置、機庫、升降機等，這些設備極大地增加了航母的脆弱性，一旦其中一項受損，航母的作戰能力將大幅度降低或完全喪失。

因此，常導反艦作戰的關鍵是導彈命中航母，只要一枚導彈命中必將導致航母喪失作戰能力，航母打擊大隊不得不退出戰斗。基于此，常導反艦作戰考慮的是導彈命中概率，而不是命中精度［11］，效果評估通常不需要劃分毀傷等級。

3 常導反艦作戰發射彈量計算

通過對常導反艦作戰毀傷機理進行分析，發現反艦作戰在于精確打擊而不是狂轟亂炸，因此，發射彈量的計算尤為關鍵。

3.1 科學設計導彈的瞄準點，牢牢鎖定移動目標

常導作戰籌劃時，計算發射彈量需要首先確定導彈瞄準點。考慮到航母打擊大隊是移動目標群，常導火力范圍應覆蓋航母及其掩護幕艦所在海域；其次要降低“宙斯盾”艦處于某一最優陣位時對反艦彈道導彈的威脅。我們提出下面的瞄準點設計方案，盡可能將航母及其掩護幕艦“伏擊”在包圍圈內。

基于多種偵察手段定位敵方航母的具體位置，以航母的位置坐標為中心，記為點O，以反艦導彈機動變軌范圍L km 為變長，構設等邊DABC，3 個頂點為瞄準點，反艦導彈火力覆蓋區域如圖1 所示，分別構成三重伏擊區、二重伏擊區與一重伏擊區。

圖1 反艦導彈瞄準點設計方案

通過計算可以得到：

航母從三重伏擊區到二重伏擊區至少機動

航母從三重伏擊區到一重伏擊區至少機動

航母從三重伏擊區逃出伏擊區域至少機動

圖2 作戰區與瞄準點配置關系

按照蘭德公司的假設［12］：從最后的目標定位到導彈發射，C4ISR 有15 min 的額外延遲時間，再加上15 min 的導彈飛行時間，航母平均徑向速度50 km/h。通過計算得到，目標定位點與導彈命中點之間最大距離為25 km。

基于現代導彈技術，反艦導彈機動能力可以遠遠大于14.4 km；此外航母面臨威脅時將高速機動規避打擊，不可能完全沿直線航行，因此，航母不可能逃出所設計的伏擊區域，瞄準點設計方案是科學合理的。

3.2 精確計算常導發射彈量，確保有效毀傷目標

基于前面設計的瞄準點，常導反艦作戰發射彈量的計算可以采用公式：

其中，ceil（·）函數的取值為不小于該數的最小整數，3 表示瞄準點個數，p發表示發射可靠性，p飛表示飛行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

圖3 發射彈量隨突防概率變化關系

2015 年9 月14 日蘭德公司發布研究報告《中美軍力對比：兵力、地理、力量平衡的變化（1996-2017）》，針對反艦彈道導彈發射彈量的計算，以導彈殺傷半徑、目標定位圓概率誤差、武器殺傷概率為關鍵輸入數據，系統評估了中國軍隊使用反艦彈道導彈打擊和癱瘓美軍水面艦艇的能力。關鍵輸入數據如下：導彈殺傷半徑表示導彈瞄準點與命中點之間的最大距離，蘭德公司預測為25 km～40 km。目標定位圓概率誤差表示發射時目標實際位置與瞄準點之間的誤差，蘭德公司預測超視距雷達的目標定位圓概率誤差為22 km～178 km。武器殺傷概率表示目標在導彈瞄準點殺傷半徑范圍之內，導彈擊中目標的可能性。

蘭德公司得出結論［12］：如果反艦彈道導彈搜索半徑與其雷達定位精度之比達到1.2，導彈命中率60%，只需要齊射6 枚導彈即可達到80%的毀傷概率。即使美軍艦隊反導系統能將反艦彈道導彈命中率降低到20%，也只需要齊射21 枚。

可以發現，本文所提算法的計算結果與蘭德公司得出結論基本一致。因此，常導反艦作戰發射彈量計算的關鍵：一是科學確定毀傷機理，二次毀傷與脆弱性成為大中型水面艦船受損的主要原因；二是根據敵我雙方對抗強度確定合適的突防概率。

4 結論

隨著作戰任務的拓展，常導作戰籌劃中發射彈量應根據毀傷機理與突防概率精確計算，為信息化“精確控制戰”提供理論支撐。本文的相關思想同樣適用于研究其他軍兵種新型作戰力量的作戰計算問題，為其提供理論指導。