尹肖云 鄒 強(qiáng) 馮佳晨 李品諺

（1.海軍工程大學(xué) 武漢 430033）（2.海軍航空大學(xué) 煙臺(tái) 264001）

1 引言

中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈主要用于攻擊敵方的反艦導(dǎo)彈和作戰(zhàn)飛機(jī)，奪取海上制空權(quán)，是海上作戰(zhàn)的重要抗擊和防衛(wèi)力量。艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的優(yōu)劣對(duì)艦艇防空作戰(zhàn)意義重大，因此，對(duì)艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的評(píng)估研究具有重要價(jià)值。評(píng)估的目的是為了提出和確認(rèn)中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈研制中的關(guān)鍵戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，預(yù)測(cè)裝備在未來(lái)作戰(zhàn)使用中的效能，明確型號(hào)研制和配置時(shí)應(yīng)予重視的關(guān)鍵問(wèn)題，為中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的論證提供定量分析手段。

艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估的首要任務(wù)是找出影響導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的主要因素，通過(guò)對(duì)要素的調(diào)整和控制，使導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力實(shí)現(xiàn)最大化，以此為改進(jìn)導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供重要依據(jù)。本文從中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)過(guò)程出發(fā)，梳理分析影響中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的主要因素，確定導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)的選取范圍，并依據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性、客觀性等原則選定評(píng)估指標(biāo)。進(jìn)而構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系，基于相應(yīng)的作戰(zhàn)理論和應(yīng)用實(shí)際建立各指標(biāo)的指數(shù)計(jì)算模型對(duì)中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估。

2 中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)過(guò)程

在現(xiàn)代海上作戰(zhàn)中，空中作戰(zhàn)的重要性日益凸顯，對(duì)空防御成為艦艇作戰(zhàn)的重要組成。在空中攔截防御作戰(zhàn)過(guò)程中，對(duì)艦艇較為安全且可靠性較高的攔截階段為遠(yuǎn)程和中程攔截，而這部分的攔截主要依靠中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)任務(wù)特點(diǎn)[1～3]，其執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程一般分為五個(gè)階段，如圖1所示。

圖1 中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)過(guò)程

3 導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系

通過(guò)分析中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，若要得到理想的毀傷效果，要求中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)必須具有對(duì)空探測(cè)能力、目標(biāo)指示能力、制導(dǎo)能力、飛行能力、抗干擾能力、毀傷能力、命中能力、持續(xù)射擊能力和空域覆蓋能力等諸多作戰(zhàn)能力，這些作戰(zhàn)能力主要由艦面系統(tǒng)、導(dǎo)彈系統(tǒng)等各系統(tǒng)能力綜合而成，而各系統(tǒng)的性能取決于設(shè)備的技術(shù)戰(zhàn)術(shù)性能。因此，為全面分析評(píng)估中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力，評(píng)估指標(biāo)體系的建立應(yīng)立足于對(duì)各系統(tǒng)全面性能分析的基礎(chǔ)之上。

圖2 中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系

在評(píng)判各系統(tǒng)作戰(zhàn)能力時(shí)，可以根據(jù)中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)流程特點(diǎn)，選取主要性能和能力因素作為對(duì)比項(xiàng)。一些性能指標(biāo)可直接作為能力指標(biāo)因素，適用單一評(píng)估準(zhǔn)則，如導(dǎo)彈射程、飛行速度、飛行高度等；一些是多個(gè)性能指標(biāo)共同作用的結(jié)果，適用綜合評(píng)估準(zhǔn)則，如艦面系統(tǒng)的探測(cè)預(yù)警能力、目標(biāo)指示能力，導(dǎo)彈系統(tǒng)的制導(dǎo)能力和毀傷能力等。艦載導(dǎo)彈防空作戰(zhàn)中構(gòu)成作戰(zhàn)能力的具體因素繁多，無(wú)法一一考慮，本文主要以艦面系統(tǒng)作戰(zhàn)能力、導(dǎo)彈制導(dǎo)能力和導(dǎo)彈毀傷能力作為中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估的核心內(nèi)容。

在選擇能力評(píng)估參數(shù)指標(biāo)體系時(shí)，遵循可比性、敏感性和能觀性原則，構(gòu)建中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系[4～7]，如圖2所示。

4 導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估計(jì)算方法

中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)各單元、各子體系和作戰(zhàn)目標(biāo)均呈現(xiàn)層次化，因而艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力也具有層次特性。本文根據(jù)中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系建立能力指標(biāo)比較判別矩陣，然后分別進(jìn)行各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算與一致性檢驗(yàn)。

4.1 各層次影響因素權(quán)重

經(jīng)過(guò)計(jì)算，各層指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

表1 指標(biāo)權(quán)重

各層指標(biāo)均經(jīng)過(guò)一致性檢驗(yàn)，CR均小于0.1，滿足條件。

4.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)于指標(biāo)體系中最底層的指標(biāo)參數(shù)，量綱不同，級(jí)差不同，趨向也不同，因此必須利用效用系數(shù)對(duì)各指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行同趨勢(shì)化和規(guī)范化處理[10～11]。

指標(biāo)要求越大越好的效用系數(shù)計(jì)算模型：

指標(biāo)要求越小越好的效用系數(shù)計(jì)算模型：

式中：Fi為指標(biāo)值為Xi的效用系數(shù)；Ximin為預(yù)先確定的第i個(gè)指標(biāo)的最小值；Ximax為預(yù)先確定的第i個(gè)指標(biāo)的最大值；i為評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)目。

文中所列性能參數(shù)需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以免某一指標(biāo)過(guò)大或過(guò)小的量化值影響對(duì)作戰(zhàn)能力評(píng)估的合理性和精確度。

4.3 定量化計(jì)算模型

1）抗軟干擾能力Si

抗軟干擾主要分為三類[12]：抗有源干擾 Rx、抗無(wú)源干擾Ry以及抗組合干擾Rz。實(shí)際作戰(zhàn)中，目標(biāo)對(duì)于導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)處于未知狀態(tài)，往往采取組合干擾方式對(duì)艦空導(dǎo)彈進(jìn)行干擾，以提高干擾效果。

根據(jù)指數(shù)法得到導(dǎo)彈抗軟干擾能力計(jì)算模型：

其中，Rx取值：基本值0.3，導(dǎo)彈裝配紅外制導(dǎo)系統(tǒng)加0.2，裝配雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)加0.2，裝配成像制導(dǎo)系統(tǒng)加0.3，裝配慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加0.2，裝配GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)額外增加0.3，但導(dǎo)航能力系數(shù)的最大值不得超過(guò)1.0；Ry取值：基本值0.3，導(dǎo)彈裝配紅外制導(dǎo)系統(tǒng)加0.2，裝配雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)加0.3，裝配成像制導(dǎo)系統(tǒng)加0.1，裝配慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加0.15，裝配GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)額外增加0.2，但導(dǎo)航能力系數(shù)的最大值不得超過(guò)1.0；Rz取值模型：

此外，根據(jù)專家打分法得到

2）抗硬干擾能力Hi

抗硬干擾能力表示導(dǎo)彈在面對(duì)目標(biāo)的火力殺傷下存活并完成作戰(zhàn)任務(wù)的能力，主要是抗擊目標(biāo)的遠(yuǎn)程、中程和近程反導(dǎo)武器和末端自衛(wèi)防御武器。艦空導(dǎo)彈的抗硬干擾能力主要與導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)飛行能力Yj有關(guān)，模型為

導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)飛行能力Yj是導(dǎo)彈突防能力的重要體現(xiàn)，一般由導(dǎo)彈自身的相關(guān)性能參數(shù)衡量，模型為

式中：s為導(dǎo)彈生存能力；gmax為最大過(guò)載；Hmax為最大飛行高度；Vmax為最大飛行速度。

導(dǎo)彈的生存能力s，主要與雷達(dá)反射截面（RCS）、導(dǎo)彈全長(zhǎng)和彈翼翼長(zhǎng)有關(guān)，計(jì)算模型為

5 算例及分析

5.1 三型中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估

經(jīng)查閱和整理相關(guān)資料[13]，選取三型現(xiàn)役中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力參數(shù)、制導(dǎo)能力參數(shù)、毀傷能力參數(shù)如表2所示，其中A表示北約聯(lián)合研制的中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈，B表示俄羅斯研制導(dǎo)彈，C表示美國(guó)研制導(dǎo)彈。

規(guī)范化處理后各項(xiàng)指標(biāo)取值如表3所示。

根據(jù)模型，計(jì)算得到各型艦空導(dǎo)彈武器的作戰(zhàn)能力，結(jié)果如表4所示。

表2 三型導(dǎo)彈系統(tǒng)作戰(zhàn)性能參數(shù)

表3 處理后的三型導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)性能參數(shù)

表4 三型導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)能力

通過(guò)上述分析可知，C型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力最優(yōu)，B型次之，A型最弱。這與現(xiàn)在的普遍認(rèn)知具有一致性，驗(yàn)證了文中評(píng)估指標(biāo)體系、評(píng)估方法科學(xué)性與合理性，模型的評(píng)估結(jié)果較好地反映了不同類型的艦空導(dǎo)彈整體作戰(zhàn)能力的差別，為提高艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力提供了一個(gè)方向。

5.2 導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力影響因素對(duì)比分析

通過(guò)上述分析結(jié)果可知，B型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力優(yōu)于A型導(dǎo)彈，差別主要在于導(dǎo)彈的制導(dǎo)能力和毀傷能力，若要提高A型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力，可以從提高各個(gè)性能指標(biāo)參數(shù)入手進(jìn)行分析。

由評(píng)估結(jié)果可知，A型導(dǎo)彈作為樣本中唯一的中程艦空導(dǎo)彈，在射程上相較B型導(dǎo)彈要近的多，而A型導(dǎo)彈的制導(dǎo)能力和摧毀能力也弱于B型導(dǎo)彈，最終使A型導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力弱于B型。

因?qū)椛涑淌怯绊懲环乐鲃?dòng)性的主要因素，考慮將A型導(dǎo)彈的射程逐級(jí)遞增，直至與俄羅斯的B型導(dǎo)彈射程相當(dāng)，則此時(shí)A型導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的變化情況如表5所示。

表5 A型導(dǎo)彈增程前后各項(xiàng)能力指標(biāo)變化情況

根據(jù)射程的改變，對(duì)導(dǎo)彈增程前后的作戰(zhàn)能力進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 增程至120km A型導(dǎo)彈能力參數(shù)變化趨勢(shì)

由圖3可知，A型導(dǎo)彈的制導(dǎo)能力對(duì)導(dǎo)彈射程變化的靈敏度最大，導(dǎo)彈制導(dǎo)能力的增幅速度要大于導(dǎo)彈的毀傷能力，原因在于導(dǎo)彈射程在導(dǎo)彈制導(dǎo)能力中所占比重要大于導(dǎo)彈射程在導(dǎo)彈的毀傷能力中所占比重。當(dāng)A型導(dǎo)彈射程等同于B型導(dǎo)彈射程時(shí)，制導(dǎo)能力提高33.6%，毀傷能力提升23.0%，作戰(zhàn)能力提升25.1%，此時(shí)A型導(dǎo)彈性能優(yōu)于B型導(dǎo)彈。

若A型導(dǎo)彈的射程繼續(xù)增大，達(dá)到150km（同C型導(dǎo)彈射程）時(shí)，其各項(xiàng)能力參數(shù)的變化如圖4所示。

由圖4可知，即使A型導(dǎo)彈射程達(dá)到C型導(dǎo)彈射程，但其各項(xiàng)能力指標(biāo)仍弱于C型導(dǎo)彈。原因在于這兩型導(dǎo)彈在射程相當(dāng)?shù)那闆r下，主要區(qū)別是C型導(dǎo)彈作為當(dāng)前美國(guó)最新型的中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈武器，各個(gè)方面（如雷達(dá)探測(cè)距離、飛行速度、有效殺傷半徑等）的性能均優(yōu)于A型導(dǎo)彈，由此導(dǎo)致在相同射程條件下，其最終作戰(zhàn)能力仍優(yōu)于北約聯(lián)合研制的A型導(dǎo)彈。

圖4 增程至150km A型導(dǎo)彈能力參數(shù)變化趨勢(shì)

6 結(jié)語(yǔ)

合理構(gòu)建中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估指標(biāo)體系，通過(guò)指數(shù)法建立導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力評(píng)估模型，從評(píng)估結(jié)果看，該指標(biāo)體系與評(píng)估模型符合艦空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)規(guī)律。評(píng)估結(jié)果可對(duì)調(diào)整和控制中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的主要影響因素，實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力最大化提供一定參考，并以此為改進(jìn)導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供重要依據(jù)。