張軼群

摘要：中口徑艦炮武器系統(tǒng)是艦艇防空力量的重要組成部分，為應(yīng)對海上沖突，應(yīng)充分發(fā)揮武器效能，通過降低系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，研究復(fù)合式彈藥，改變抗導(dǎo)方式等方法，提高中口徑艦炮武器系統(tǒng)防空作戰(zhàn)效能。

關(guān)鍵詞：中口徑艦炮；防空；作戰(zhàn)效能；仿真

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）13-0201-02

在信息化條件下的海上作戰(zhàn)中，空中目標(biāo)對水面艦艇的威脅越來越大，防空作戰(zhàn)是艦艇部隊(duì)的主要作戰(zhàn)任務(wù)之一。當(dāng)前艦艇防空主要依靠防空導(dǎo)彈系統(tǒng)以及近防火炮系統(tǒng)，為應(yīng)對海上沖突，水面艦艇需要深入發(fā)掘自身潛能，充分發(fā)揮各武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。中口徑艦炮除了擁有較強(qiáng)的對海作戰(zhàn)、對岸火力支援能力以外，其防空作戰(zhàn)的能力也不容小覷。通過分析中口徑艦炮防空作戰(zhàn)效能，對提高艦艇綜合防空作戰(zhàn)能力具有重要意義。

1提高中口徑艦炮武器系統(tǒng)防空作戰(zhàn)效能的意義

防空作戰(zhàn)一直是當(dāng)前各國海軍的難題，由于水面艦艇隱蔽性不強(qiáng)，機(jī)動(dòng)能力較弱，當(dāng)有反艦導(dǎo)彈來襲時(shí)艦艇往往處于非常被動(dòng)的地位，在1967年的中東戰(zhàn)爭中，埃及導(dǎo)彈艇發(fā)射的“冥河”導(dǎo)彈擊沉了以色列的“埃拉特”號驅(qū)逐艦。在1982年的英阿馬島海戰(zhàn)中，阿根廷的“超級軍旗”戰(zhàn)機(jī)發(fā)射的飛魚導(dǎo)彈擊沉了英國當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的“謝菲爾德”號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，因此艦艇部隊(duì)都非常重視防空反導(dǎo)作戰(zhàn)。

對于來襲的反艦導(dǎo)彈，目前抗擊的方式主要有三種，當(dāng)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)時(shí)發(fā)射防空導(dǎo)彈進(jìn)行抗擊，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入到艦炮武器射程以內(nèi)時(shí)采用艦炮武器系統(tǒng)進(jìn)行抗擊，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入到艦艇附近時(shí)采用發(fā)射干擾彈的方式進(jìn)行抗擊。中口徑艦炮武器系統(tǒng)對空作戰(zhàn)距離通常為1千米至25千米之內(nèi)，是艦艇防空力量的一個(gè)重要組成部分。

中口徑艦炮武器系統(tǒng)防空作戰(zhàn)效能是其對空中目標(biāo)抗擊能力的指標(biāo)，具體是指中口徑艦炮武器系統(tǒng)在規(guī)定條件規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成對空中目標(biāo)抗擊的概率。

1.1中口徑艦炮武器防空作戰(zhàn)的流程

中口徑艦炮武器系統(tǒng)抗擊空中來襲目標(biāo)通常分為三個(gè)階段，一是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)階段，這一階段艦艇對空搜索雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，判定目標(biāo)類型和威脅指數(shù)并將目標(biāo)參數(shù)傳送給艦炮火控雷達(dá)；第二階段是艦炮火控雷達(dá)跟蹤階段，火控雷達(dá)穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)，解算射擊提前角等信息；第三階段火控雷達(dá)指引艦炮對目標(biāo)達(dá)成抗擊。

1.2中口徑艦炮武器防空作戰(zhàn)效能計(jì)算方法

中口徑艦炮武器防空是通過火炮對來襲導(dǎo)彈的持續(xù)射擊來摧毀導(dǎo)彈的，其作戰(zhàn)效能參數(shù)由火炮對導(dǎo)彈的命中概率來，計(jì)算方法為：

其中PN為發(fā)射N發(fā)彈藥對來襲導(dǎo)彈的命中概率，Pi為單發(fā)炮彈的命中概率，N為發(fā)射的彈藥數(shù)。

1.2.1單發(fā)炮彈命中概率的確定

中口徑艦炮通常是利用彈丸爆炸產(chǎn)生的碎片來命中摧毀目標(biāo)的，這種方式叫空炸射擊。此時(shí)的單發(fā)炮彈對目標(biāo)的命中概率為：

上述式中，Ω為空炸的有利炸點(diǎn)區(qū)，f（x，y，z）為炸點(diǎn)分布的密度函數(shù)，G（x）為炸點(diǎn)落于有利炸點(diǎn)區(qū)的坐標(biāo)毀傷定律。

空炸射擊有利炸點(diǎn)區(qū)Ω的函數(shù)用極坐標(biāo)表示時(shí)為：

炸點(diǎn)分布密度函數(shù)f（x，y，z）一般采用正態(tài)分布，其在直角坐標(biāo)系中表示為：

假定來襲導(dǎo)彈被命中ε個(gè)小彈片就會擊落，而彈丸爆炸時(shí)產(chǎn)生的有效小彈片數(shù)為M，則G（x）函數(shù)可以表示為：

其中S0為目標(biāo)在彈道垂直面上的投影面積，λ（R）為距離炸點(diǎn)R處的破片流密度。

1.2.2中口徑艦炮武器對目標(biāo)發(fā)射的彈藥數(shù)量的確定

中口徑艦炮武器對目標(biāo)發(fā)射的彈藥數(shù)取決于中口徑艦炮的發(fā)射速率以及抗擊時(shí)間：

其中λ為艦炮發(fā)射速率，V為來襲導(dǎo)彈的飛行速度，T1為艦炮武器系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，Smin為艦炮武器對來襲導(dǎo)彈的實(shí)際抗擊距離，Smin由對空搜索雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的最遠(yuǎn)距離與艦炮武器的最大射程來確定：

其中S1為對空搜索雷達(dá)的最大發(fā)現(xiàn)距離，S2為艦炮武器的最大射程，S1的函數(shù)表示為：

其中ha為對空搜索雷達(dá)天線的高度，hb為來襲導(dǎo)彈的飛行高度。

1.3系統(tǒng)仿真

以來襲的魚叉式反艦導(dǎo)彈為例，假設(shè)其飛行速度為V=300米/秒，飛行高度15米，仿真計(jì)算得某型中口徑艦炮對導(dǎo)彈的命中概率PN如圖所示：

2 提高中口徑艦炮抗導(dǎo)效率的方法與途徑

由仿真計(jì)算可知，中口徑艦炮抗導(dǎo)的難度較大。一方面是由于反艦導(dǎo)彈飛行速度快、飛行高度低、雷達(dá)反射面積小，搜索雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離較近，導(dǎo)致中口徑艦炮能夠達(dá)成抗擊的距離較近，抗擊時(shí)間較短，另一方面是由于中口徑艦炮射速較低，導(dǎo)致發(fā)射的彈丸數(shù)偏少。為了提高中口徑艦炮的抗導(dǎo)效率，既要想方設(shè)法減少中口徑艦炮的反應(yīng)時(shí)間，以增加抗擊導(dǎo)彈的時(shí)間，又要改變直接命中目標(biāo)的抗擊思路，在抗導(dǎo)方式上下工夫，以提高中口徑艦炮抗導(dǎo)成功的概率。

2.1加強(qiáng)操作訓(xùn)練，減少系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間

反導(dǎo)作戰(zhàn)中人的因素對反導(dǎo)能否成功影響很大，操作手需要在火控計(jì)算機(jī)的配合下從眾多的目標(biāo)中發(fā)現(xiàn)并判明來襲導(dǎo)彈，完成跟蹤解算以及射擊前的準(zhǔn)備工作。由仿真計(jì)算可知，由于中口徑艦炮的對空的最大射程是不變的，減少系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，就能提高中口徑艦炮發(fā)射的彈丸數(shù)，進(jìn)而提高抗導(dǎo)效率。在平時(shí)的訓(xùn)練當(dāng)中，通過對快速小目標(biāo)的跟蹤訓(xùn)練，不斷提高操作人員操作的熟練程度，減少系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而提高中口徑艦炮對導(dǎo)彈的抗擊概率。

2.2采用復(fù)合彈藥，提高單發(fā)命中概率

中口徑艦炮相對于小口徑火炮不具備反導(dǎo)優(yōu)勢的主要原因是射速偏低。如美國的“密集陣”近防系統(tǒng)最大發(fā)射速率能達(dá)到4500發(fā)/分，而通常的中口徑艦炮，單管發(fā)射率只能達(dá)到約50發(fā)/分，在發(fā)射率上難以與小口徑炮相抗衡。由仿真計(jì)算可知，如果射速不變，只有提高單發(fā)炮彈的命中概率，才能有效提高抗導(dǎo)的效率。

一是采用定時(shí)引信的預(yù)制破片彈，該種炮彈利用計(jì)算機(jī)解算彈丸到達(dá)目標(biāo)附近時(shí)的飛行時(shí)間，炮彈發(fā)射后引信按照裝訂的時(shí)間引爆彈丸，預(yù)制破片彈爆炸時(shí)在目標(biāo)周圍產(chǎn)生大量彈丸碎片，對導(dǎo)彈形成殺傷，從而大大提高了單發(fā)炮彈對導(dǎo)彈的命中概率。

二是采用無線電引信的預(yù)制破片彈，該種炮彈利用多普勒效應(yīng)，炮彈發(fā)射后引信能夠發(fā)射出無線電波探測其與導(dǎo)彈的距離，當(dāng)彈丸與導(dǎo)彈達(dá)到合適的距離時(shí)，引信觸發(fā)，形成大量碎片殺傷導(dǎo)彈。

在實(shí)際的防空作戰(zhàn)中，將定時(shí)引信與無線電引信的預(yù)制破片彈按一定的比例合理配置，形成復(fù)合彈藥，就能進(jìn)一步提高中口徑艦炮對導(dǎo)彈的命中概率。

2.3利用水幕反導(dǎo)，抗擊低空導(dǎo)彈

掠海飛行的導(dǎo)彈飛行高度較低（通常3米到15米），根據(jù)仿真計(jì)算可知，飛行高度越低，雷達(dá)能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離越近，同時(shí)由于導(dǎo)彈貼海飛行，海面雜波對炮瞄雷達(dá)的穩(wěn)定跟蹤影響較大，艦炮很難對目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)抗擊。

既然艦炮直接命中目標(biāo)難度較大，對于掠海飛行的導(dǎo)彈可以改變抗擊思路，采用水幕反導(dǎo)，由火控計(jì)算機(jī)控制炮彈在來襲導(dǎo)彈飛行的航路上爆炸產(chǎn)生一系列的水柱，水柱直接擊落導(dǎo)彈或者使導(dǎo)彈偏離飛行方向，從而達(dá)到間接抗擊的效果。

3結(jié)束語

本文對中口徑艦炮武器系統(tǒng)防空作戰(zhàn)效能進(jìn)行了介紹，詳細(xì)分析了影響防空作戰(zhàn)效能的各個(gè)方面并進(jìn)行了仿真計(jì)算，最后根據(jù)仿真結(jié)果提出了提高中口徑艦炮防空作戰(zhàn)效能的方法與途徑。

中口徑艦炮武器系統(tǒng)是水面艦艇防空力量的重要組成部分，通過減少系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，研究高性能彈藥以及創(chuàng)新防空作戰(zhàn)的樣式對提高艦艇綜合防空作戰(zhàn)效能具有重要意義。

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