高桂清，張　祥，竇全海

(火箭軍工程大學(xué)，西安　710025)

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THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能研究

高桂清，張祥，竇全海

(火箭軍工程大學(xué)，西安710025)

摘要：為評(píng)估THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，首先通過(guò)分析影響該系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的主要因素，建立了評(píng)估體系，并利用冪函數(shù)法建立了定量評(píng)估模型；然后采用AHP法求解了各指標(biāo)權(quán)重，為研究其作戰(zhàn)效能提供了參考依據(jù)，對(duì)其他反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估也有一定意義。

關(guān)鍵詞：THAAD；作戰(zhàn)效能；判斷矩陣；冪函數(shù)

本文引用格式：高桂清，張祥，竇全海.THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能研究[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(7):17-19.

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

縱觀現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，備受推崇的是彈道導(dǎo)彈，其進(jìn)攻性強(qiáng)、射擊精度高、突防能力強(qiáng)、殺傷力和毀滅性較強(qiáng)，因而各國(guó)都相繼發(fā)展。THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)作為美國(guó)全球?qū)椃烙到y(tǒng)的子系統(tǒng)，近幾年美國(guó)加速擴(kuò)大其全球部署，甚至還鼓動(dòng)縱容日本、臺(tái)灣乃至菲律賓都部署THAAD，用以包圍我國(guó)[1]。因此，THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)具體作戰(zhàn)效能到底有多大，成了我們需要研究和解決的重點(diǎn)問(wèn)題。本文從反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的影響因素進(jìn)行分析、綜合，構(gòu)建其作戰(zhàn)效能的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后通過(guò)冪函數(shù)法建立效能指數(shù)模型，對(duì)THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能進(jìn)行定量評(píng)估，進(jìn)而得到有價(jià)值的參考結(jié)論。

1THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)

末端高空區(qū)域防御導(dǎo)彈(TerminalHighAltitudeAreaDefense，THAAD)由美陸軍研發(fā)，屬導(dǎo)彈防御用導(dǎo)彈系列，可以稱得上是美現(xiàn)役陸軍最先進(jìn)的地空導(dǎo)彈裝備，主要任務(wù)為地基末端高層反導(dǎo)。由于可攔截高度高于“愛國(guó)者”系統(tǒng)，因此防御覆蓋面更廣大。系統(tǒng)采用推力矢量控制技術(shù)、紅外導(dǎo)引頭，以2 500m/s的速度飛向目標(biāo)以摧毀彈頭。發(fā)射車載彈量10枚，采用車載AN/TPY-2雷達(dá)，可以偵測(cè)1 000km空間范圍內(nèi)的來(lái)襲導(dǎo)彈。據(jù)相關(guān)軍事報(bào)道，美國(guó)已擁有3個(gè)THAAD導(dǎo)彈連，亞太和中東是其重點(diǎn)部署的戰(zhàn)區(qū)。近期，韓美欲將THAAD系統(tǒng)部署在韓本土，考慮THAAD系統(tǒng)雷達(dá)探測(cè)范圍，我國(guó)大部分地區(qū)都將受其影響[2]。

1.1AN/TPY-2雷達(dá)

THAAD地基雷達(dá)(GBR)，也被稱之為AN/TPY-2，是X波段相控陣固態(tài)雷達(dá)，它有著監(jiān)視和遠(yuǎn)程火控能力，能將監(jiān)視、火控、殺傷評(píng)估以及發(fā)射初始化的信息反饋給系統(tǒng)。該雷達(dá)由天線、主電源、操控人員等單元以及電子和冷卻設(shè)備車組成。雷達(dá)作用距離為500km，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，瞄準(zhǔn)情報(bào)在發(fā)射之前被立即上傳到導(dǎo)彈，在飛行期間能繼續(xù)不斷更新。工頻 f 為9.5GHz，波長(zhǎng)μ為3.15cm，物理孔徑面積d為9.2m2，含25 344個(gè)固態(tài)微波收/發(fā)模塊，前向探測(cè)方位角為120°，探測(cè)仰角為90°，可由C-5和C-17運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。AN/TPY-2雷達(dá)的任務(wù)是：對(duì)自身所能控制的區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)搜索，一旦獲取目標(biāo)之后就自動(dòng)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，那么相應(yīng)的狀態(tài)評(píng)估體系也就因此建立，相應(yīng)的一系列的目標(biāo)數(shù)據(jù)分析就將產(chǎn)生，從而做出首次攔截殺傷評(píng)估以及是否進(jìn)行二次攔截等的綜合評(píng)估[3]。

1.2攔截彈

“薩德”系統(tǒng)的攔截彈是美國(guó)研制的一種用來(lái)防御彈道導(dǎo)彈的動(dòng)能攔截彈，其組成是由一級(jí)固體助推火箭和作為彈頭的動(dòng)能殺傷器。該彈總長(zhǎng)6.17m，發(fā)射質(zhì)量約為800～900kg。動(dòng)能殺傷器由：捕獲和跟蹤目標(biāo)的中波紅外導(dǎo)引頭、信號(hào)處理機(jī)、采用激光陀螺的慣性測(cè)量裝置和用于機(jī)動(dòng)飛行的軌道與姿態(tài)控制推進(jìn)系統(tǒng)等組成。就美國(guó)自身研制的動(dòng)能攔截彈系列而言，“薩德”系統(tǒng)的攔截彈是最為優(yōu)越的，唯獨(dú)它能在大氣層內(nèi)(40～100km)高空攔截目標(biāo)，也可以在大氣層外(100～150km)攔截目標(biāo)。它可以服務(wù)于美國(guó)及其盟友的部隊(duì)、重點(diǎn)中心人口城市以及關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)又可以防御近、中、中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)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(dǎo)彈，并且不會(huì)發(fā)生爆炸，且不對(duì)防御地帶造成污染[4]。

1.3BM/C3I

BM/C3I主要由兩部分組成：戰(zhàn)術(shù)操作站(TOS)、發(fā)射控制站(LCS)。TOS和LCS都是由高機(jī)動(dòng)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(huán)境控制單元和氣體顆粒過(guò)濾單元(GPFU)，用于提供對(duì)核生化(NBC)的防護(hù)。其功能主要有導(dǎo)彈連自身作戰(zhàn)的協(xié)調(diào)、執(zhí)行導(dǎo)彈連導(dǎo)彈作戰(zhàn)、與特遣部隊(duì)、鄰近的高層和低層單元以及外部系統(tǒng)的協(xié)同，此外，還包括管理建制雷達(dá)和遠(yuǎn)程雷達(dá)，以便完成偵察、任務(wù)控制、減緩、避免飽和攻擊、作戰(zhàn)控制等功能。

2效能指數(shù)模型

目前，該模型指數(shù)的確定方法主要有模糊評(píng)價(jià)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(jié)合的一種分析方法，該分析方法的優(yōu)越性是：通過(guò)數(shù)量化來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)雜系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，對(duì)定量化數(shù)據(jù)信息需求少，只需要決策人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷?；诖?，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)資料初步研究和分析THAAD系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型，從對(duì)其效能影響的要素、程度出發(fā)分析，進(jìn)而采用AHP分析思路進(jìn)行評(píng)估[5]。

2.1構(gòu)建指標(biāo)體系

反導(dǎo)防御系統(tǒng)通常涉及衛(wèi)星、雷達(dá)、通信、指揮和飛行控制等多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。但有些系統(tǒng)和要素難以具體分析，只需關(guān)心對(duì)突防或攔截效能有直接影響的關(guān)鍵要素，比如：雷達(dá)所能探測(cè)到的最遠(yuǎn)距離，最大仰角，攔截目標(biāo)數(shù)，另外還有導(dǎo)彈的制導(dǎo)方式、作戰(zhàn)距離、高度、自身的殺傷力、導(dǎo)彈自身馬赫數(shù)的極限等[6]。同時(shí)THAAD又具有以下特點(diǎn)：

1)THAAD的作戰(zhàn)對(duì)象是末端高空區(qū)域來(lái)襲導(dǎo)彈。這里將其與PAC-2/3反導(dǎo)系統(tǒng)作比較得出：無(wú)論是從作戰(zhàn)高度、覆蓋面、殺傷力、發(fā)射距離等都具有很大的優(yōu)越性，更為明顯的是：擁有更多的作戰(zhàn)時(shí)間，可以采取“射擊—觀測(cè)—再射擊”的作戰(zhàn)模式。這里舉個(gè)例子：先發(fā)射1枚攔截彈攔截?cái)撤絹?lái)襲目標(biāo)，如果攔截失敗，將再發(fā)射1枚攔截彈進(jìn)行2次攔截，2次攔截失敗，那么可以把來(lái)襲目標(biāo)交給PAC-3系統(tǒng)進(jìn)行第3次攔截處理。因此要求THAAD的探測(cè)系統(tǒng)有著更強(qiáng)的目標(biāo)探測(cè)能力，同樣THAAD攔截彈的彈道設(shè)計(jì)、戰(zhàn)斗部殺傷性能、導(dǎo)彈最大馬赫數(shù)也都非常關(guān)鍵。

2) 在反導(dǎo)攔截作戰(zhàn)環(huán)境中存在的作戰(zhàn)實(shí)體眾多，反導(dǎo)攔截彈應(yīng)具有較強(qiáng)的目標(biāo)識(shí)別能力。

3)THAAD攔截彈和來(lái)襲導(dǎo)彈速度很快，二者相對(duì)空間位置變化率大。為保證能及時(shí)更新來(lái)襲導(dǎo)彈位置信息，系統(tǒng)應(yīng)具有高目標(biāo)信息數(shù)據(jù)率和快速自適應(yīng)能力。故據(jù)此可以建立THAAD作戰(zhàn)效能評(píng)估體系，如圖1所示。

圖1　THAAD系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估體系

2.2建立模型

按照上述指標(biāo)體系，利用冪函數(shù)法建立以下綜合評(píng)估模型：

(1)

式(1)中，E為THAAD系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，μ為指控系統(tǒng)能力指數(shù)(令其為常數(shù))，x1～x9依次為：雷達(dá)最大探測(cè)距離、同時(shí)攔截目標(biāo)數(shù)、探測(cè)仰角、制導(dǎo)方式因子、攔截彈作戰(zhàn)距離、高度、殺傷方式因子、戰(zhàn)斗部質(zhì)量、攔截彈最大飛行馬赫數(shù)。應(yīng)用層次分析法[7]，通過(guò)專家咨詢，以雷達(dá)最大探測(cè)距離取值為1，其他性能指標(biāo)與雷達(dá)最大探測(cè)距離相比，分別為(5，3，7，1，9，7，3，5)，進(jìn)而將所有性能指標(biāo)兩兩比較，得到判斷矩陣A如下：

定義相容性指標(biāo)：

(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(shù)。通過(guò)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(dāng)K=9時(shí)，RI=1.45，C/RI=0.032 9<0.1，符合相容性指標(biāo)，一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

表1　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

參考文獻(xiàn)在[8-9]有相應(yīng)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(duì)矩陣A的行元素求積，∏1/9表示對(duì)矩陣A的行元素求積的結(jié)果開9次方根，經(jīng)歸一化處理后，得到各項(xiàng)性能指標(biāo)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(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能指數(shù)模型為：

將各指標(biāo)性能參數(shù)代入指數(shù)模型中，便可求出THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，同理，對(duì)不同的反導(dǎo)系統(tǒng)而言，可以假設(shè)各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)其影響一定，當(dāng)對(duì)其固有能力計(jì)算時(shí)，沒(méi)必要進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的無(wú)量綱化，直接將各種物理量代入模型當(dāng)中求解，便于直觀的分析不同反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。采用AHP法分析時(shí)，專家的選取對(duì)模型優(yōu)劣影響因素較大，為了保證模型的質(zhì)量，可以成立專家組，用有效評(píng)分專家得出權(quán)重的平均值作為各項(xiàng)性能指標(biāo)的指數(shù)。

3結(jié)束語(yǔ)

本文給出了THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能分析的思路和初步的模型結(jié)構(gòu)，所建立的模型既考慮專家經(jīng)驗(yàn)，又保證模型具有客觀性，這樣結(jié)合評(píng)估模型及其相關(guān)指數(shù)的計(jì)算方法，對(duì)該系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的評(píng)估也有參考價(jià)值，但是，就這9項(xiàng)能力指標(biāo)而言，要想全面反映其THAAD的作戰(zhàn)效能還是不夠的，就實(shí)際影響因素而言，指控系統(tǒng)以及其他因素等對(duì)該作戰(zhàn)效能也有著深遠(yuǎn)的影響，后續(xù)還需要綜合其他影響因素作進(jìn)一步深入研究。

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

[2]華家軍,朱群松.對(duì)美軍“THAAD”武器系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與思考[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(軍事科學(xué)版)，2012，12 (3):25-27

[3]李永峰. 美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)發(fā)展研究[J].飛航導(dǎo)彈，2014(2):47-50

[4]岳松堂,田志剛.無(wú)縫隙攔截[J]. 現(xiàn)代兵器， 2014(2):10-18

[5]吳智輝,張多林.AHP法評(píng)估地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)效能[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2003(4):8-12

[6]郭錫監(jiān),高桂清.PAC-3反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2007，35(2):17-22

[7]李源,楊建軍. 基于AHP的防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)訓(xùn)練效能評(píng)估研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù)，2008，30(2):50-52

[8]彭峰生,廖振強(qiáng). 基于冪指數(shù)模型的自行高炮系統(tǒng)效能分析[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，31(6):731-734

[9]高桂清,朱亮,張矛.導(dǎo)彈部隊(duì)首長(zhǎng)機(jī)關(guān)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練效果評(píng)估[J].火力指揮與控制，2015，36(8)：63-66

(責(zé)任編輯周江川)

收稿日期：2016-01-21；修回日期：2016-02-23

作者簡(jiǎn)介：高桂清(1969—)，男，教授，主要從事作戰(zhàn)指揮運(yùn)籌分析研究。

doi:10.11809/scbgxb2016.07.004

中圖分類號(hào)：TJ761.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(shù)】