小口径舰炮近程对空防御效能研究*

余鹏飞

(海军大连舰艇学院研究生管理大队 大连 116018)

1 引言

现代战争中,反舰导弹具备携带炸药多、命中概率高、隐蔽性能好和突防能力强等优点,在近距离攻击时会对水面舰艇构成极大威胁。小口径舰炮具有发射率速高和反应时间短的特点,可以在近程对空防御中对反舰导弹进行有效地抗击。

本文针对勾径对小口径舰炮射击方式选择和射击方案优化产生的影响,分析了各射击方式的使用时机和次数,计算了小口径舰炮近程对空防御的射击方案,并结合耗弹量和毁伤概率确定最优方案,对小口径舰炮充分发挥作战效能具有重要的指导意义。

2 舰炮射击效能模型

2.1 理论模型

对于舰炮武器系统而言,射击方式可由发射的点射数目N、每个点射的耗弹量即点射长度li(i=1,2,…,N)及各次点射之间的时间间隔 Δ ti(i=1,2,…,N)三要素表示[1]。

由舰炮的射击效能计算模型可知,对单个目标射击一次且发射s发炮弹,毁伤单个目标的概率P(1,1,s)的计算公式如下:

β是与舰炮射击远界、近界、目标速度、炮弹均方误差等有关的参数。

毁伤概率R可以用来表征对空防御的效果,与舰炮武器系统的性能和目标的运动特点密切相关,如果点射数目为N,点射长度为li(i=1,2,…,N),那么对来袭目标被毁伤的概率R的计算公式为:

P(1,1,li)表示对目标进行第i次点射发射li发炮弹时的毁伤概率。

由此建立的理论数学模型如下:

So表示单管剩余弹药量,Vl表示舰炮最大发射率发/秒,S(t)表示t时间内消耗弹药量,N和li均为整数。

在满足极限发射数的条件下,为了优化射击效果,并以此为基础选择最佳的射击方式。即在远距离火力密度小,随着目标的接近火力密度逐渐增大,点射长度li逐渐变长,点射间隔 Δ ti逐渐缩短,射击效果逐渐增大,并在最后阶段以舰炮本身的最大发射率射击[2]。

2.2 工程模型

工程模型是在保持理论模型的科学性和严密性的基础上作某些合理的假设和简化,使其符合工程上使用的要求,在尽可能短的时间内,求得与理论模型的解有相同的特征,而不要求像理论模型那样通过每次比较计算目标函数的方法求解最佳射击方案[3]。

基本假设:

1)假定对我攻击的空中目标为反舰导弹,并计算舰炮对典型反舰导弹的射击效率。

2)舰炮射击的点射长度为短点射、长点射及连射,点射长度根据舰炮特点基本固定。

3)点射间隔时间取相等间隔时间。

解算内容:

1)确定射击开火点;

2)确定射击停火点;

3)计算射击持续时间;

4)确定射击方式,包括点射种类、点射射击、点射间隔、点射长度和耗弹量。

5)计算射击效能,选择最优方案[4]。

Llmin,Llmax表示连射时目标距我舰的最小距离和最大距离,Lcmin,Lcmax表示长点射时目标距我舰的最小距离和最大距离,Ldmin,Ldmax表示短点射时目标距我舰的最小距离和最大距离,Spy为开火点,SPj为停火点,P为勾径。

图1 舰炮射击方式示意图

为了提高突防能力,反舰导弹的末端飞行高度一般采用超低空飞行弹道。目前反舰导弹的末端飞行高度普遍为5～15m,最低的可以到达1.5～3m,同时结合多种末端机动,使抗击难度进一步增大。本文假定我方弹药充足,反舰导弹对我实施水平攻击,飞行高度为0,飞行速度为300m/s,勾径为300m。

工程模型主要就包括确定射击开火点、停火点和射击持续时间三个方面内容,以此来确定最优的射击方法。

下面给出的工程模型[5]:

1)射击开火点

DPy为舰炮武器的杀伤区远界,tPy为弹丸从开火到杀伤区远界的时间,Dp为最大发现距离,DTy为炮瞄雷达最大稳跟距离。

2)射击停火点

DPj为舰炮武器的杀伤区近界,tPj为弹丸从开火到杀伤区近界的时间,DTj为炮瞄雷达最小稳跟距离。

3)射击持续时间

3 仿真与计算

3.1 参数选取

由于受耗弹量和舰炮可靠性影响,小口径舰炮不能以最高射速长时间连续射击,而应根据目标距离远近选择不同的点射类型,考虑如下因素:

1)射击方式:短点射为Sds发,点射持续时间tds秒;长点射scs发,点射持续时间tcs秒;连续射 Sls发以内,持续时间不超过tls秒。

2)点射间停顿时间:对空射击tk秒。

3)根据射击情况,每座炮的耗弹量不超过Smax发。

3.2 开火点与停火点的确定

1)连射

舰炮武器采取连射时目标距我舰的距离区间为:

Llmin,Llmax分别表示连射时目标距我舰的最小距离和最大距离。

2)长点射

舰炮武器采取长点射时目标距我舰的距离区间为:

3)短点射

舰炮武器采取短点射时目标距我舰的距离区间为:LdMmin,LdMmax分别表示第 M次短点射时目标距我舰的最小距离和最大距离。

表1 各射击方案的射击方式与射击距离区间(单位:km)

3.3 射击效能计算

如表1所示,单座小口径舰炮在整个射击航路上,可以采取5种射击方案对来袭目标进行抗击。将各方案的耗弹量代入公式(1)中,可计算出采用各射击方案时,舰炮对目标的毁伤概率。

表2 各射击方案的耗弹量和毁伤概率

射击方案的选择除了考虑毁伤概率之外,还应当最大限度的利用射击航路,以免造成距离损失。如表2所示的各射击方案可知,耗弹量越多,毁伤概率越大,但在整个发射区最大开火距离内,方案5比前4个方案都少进行一次射击,有0.5km的无抗击区。因此,在综合考虑毁伤概率和耗弹量的前提下,方案4可以在有限的开火距离和持续时间内充分发扬火力作用,确保较高的毁伤概率,达到最好的近程对空防御的效果。

4 结语

本文以勾径对小口径舰炮射击效能的影响为出发点,建立舰炮射击效能模型进行计算,拟定了抗击反舰导弹的射击方案,得到了各射击方案的射击距离区间和毁伤概率,并通过综合考虑耗弹量和抗击效率,确定最优射击方案,为提高小口径舰炮近程对空抗击效果提供理论依据。

[1]邢昌风.海军武器系统概论[M].大连:海潮出版社,2006

[2]王连柱.舰炮战斗使用[M].北京:解放军出版社,2005,2

[3]汪应洛.系统工程[M].北京:机械工业出版社,1999,6

[4]戴自立.现代舰艇作战系统[M].北京:国防工业出版社,1999

[5]许腾.海军战术建模与仿真[M].北京:海潮出版社,2004