喬 良，王成龍，龔 蘋，王俊林，涂 建

(北京航天長征飛行器研究所，北京 100076)

1 引言

殺爆戰(zhàn)斗部一般采用定高起爆，在彈頭落速與破片初速的耦合作用下，戰(zhàn)斗部破片高速飛向地面，并在地面形成一定的散布，在彈道和戰(zhàn)斗部威力參數一定時，殺爆戰(zhàn)斗部的起爆高度直接決定其毀傷威力。當打擊海上艦船目標時，由于艦船艦面與海面存在著明顯的高度差，定高基準平面的選擇影響著戰(zhàn)斗部的起爆高度，進而影響了戰(zhàn)斗部的毀傷效能。一種利用新型的激光探測裝置在導彈彈道末端利用激光測距和回波能量信號處理，可以識別導彈落點位于海面還是艦面，但是目前尚無相關評估方法和研究結論用以分析和支撐識別定高條件下殺爆戰(zhàn)斗部對艦船的毀傷效能。本文即針對上述實際應用問題，通過毀傷覆蓋面積評估和破片著靶數統(tǒng)計評估，并考慮導彈落點精度，對識別定高殺爆戰(zhàn)斗部對艦船的毀傷效能進行了分析評估，本文研究方法和結論以期支撐定高識別技術應用和導彈武器作戰(zhàn)毀傷效能提升。

2 毀傷效能計算條件

2.1 識別定高起爆控制技術

識別定高起爆控制主要通過在引控系統(tǒng)、爆炸序列基礎上增加目標識別與炸點控制裝置來實現，裝置主體為主動激光發(fā)射/探測模塊。將裝置安裝于導彈內，在彈道末端一定高度時，激活多路激光發(fā)射/探測模塊光路；模塊測得激光測距值和對應激光回波信息時間序列后，以預設的判別策略準則，對測距和回波能量、信息時間序列進行處理，判斷導彈飛行軌跡是否與艦面交會，針對導彈飛行軌跡與海面、艦面的交會判斷，形成相應的起爆高度控制信號。

2.2 殺爆戰(zhàn)斗部及導彈終點彈道參數

以某型殺爆戰(zhàn)斗部為分析對象，戰(zhàn)斗部威力性能參數見表1。導彈平臺終點彈道條件落速550 m/s，落角90°。

表1 某殺爆戰(zhàn)斗部威力參數Table 1 The power parameters of blast-fragmentation warhead

2.3 艦船目標及毀傷判據

以某典型導彈驅逐艦為分析對象，其主尺寸參數見表2，模型如圖1所示。

圖1 某艦船目標模型示意圖Fig.1 Sketch of a ship model

表2 某艦船目標尺寸參數Table 2 The size parameters of navy ship

針對艦船目標，殺爆戰(zhàn)斗部主要打擊艦船薄壁甲板、雷達陣面和艦橋等輕防護目標，根據目標等效方法可以將其等效為4 mm的Q235鋼板，以此選用破片毀傷動能判據為600 J，破片分布密度判據暫按1個/m。

3 基于毀傷覆蓋面積的效能評估

3.1 最大毀傷覆蓋面積及爆高計算

利用殺爆戰(zhàn)斗部威力計算程序，采用毀傷覆蓋面積評估法對戰(zhàn)斗部破片毀傷威力進行計算。當落速550 m/s，落角-90°，落點位于艦船中心位置時，戰(zhàn)斗部在不同爆高下破片毀傷覆蓋區(qū)域如圖2所示，覆蓋區(qū)域等效半徑隨爆高變化曲線如圖3所示。

圖3 戰(zhàn)斗部等效毀傷半徑隨爆高變化曲線Fig.3 Curve of damage radius with exploding height

從圖2可以看出，當爆高小于25 m時，戰(zhàn)斗部破片威力僅能覆蓋艦船部分區(qū)域，隨著爆高的增大戰(zhàn)斗部威力區(qū)域逐漸覆蓋艦船所有部分。經計算，當爆高為36 m時，戰(zhàn)斗部毀傷覆蓋區(qū)域最大，等效毀傷半徑為93 m，即該殺爆戰(zhàn)斗部對該驅逐艦打擊時，最佳炸高為36 m。

圖2 不同爆高條件下戰(zhàn)斗部毀傷覆蓋區(qū)域Fig.2 Damage coverage area with different exploding height

3.2 落點位于海面/艦面的毀傷覆蓋面積計算

彈頭落點位于艦船和海面時識別的炸高不同，如圖4所示。當彈頭落點位于艦船上方時，無論是否采用識別定高起爆，戰(zhàn)斗部相對艦船甲板的實際炸高均為36 m，戰(zhàn)斗部毀傷半徑為93 m。當彈頭落點位于在海面上時，考慮到艦船甲板與海面高度差18 m(船高與吃水線差)，未識別定高起爆時，戰(zhàn)斗部相對艦船甲板的實際爆高為18 m，此時相對甲板戰(zhàn)斗部毀傷半徑為56 m，如圖5(a)所示；采取識別定高起爆后，激光裝置識別出海面，可將爆高由36 m提高至54 m，在此條件下相對甲板戰(zhàn)斗部毀傷半徑依然能夠保證為93 m，如圖5(b)所示。

圖4 落點位于艦面和海面時的炸高Fig.4 Exploding height when the missile landing point is on the sea surface

圖5 落點位于海面時普通定高與識別定高毀傷覆蓋面積Fig.5 Damage coverage area when the missile landing point is on the sea surface

考慮動態(tài)條件下艦船與彈頭落點的相對位置關系，采用識別定高起爆前后戰(zhàn)斗部毀傷區(qū)域如表3所示，結果表明采用識別定高起爆，可顯著提高戰(zhàn)斗部對艦船的毀傷覆蓋面積。

表3 采用識別定高起爆前后殺爆戰(zhàn)斗部毀傷面積對比Table 3 Comparison of damage area on intelligent identification

4 基于破片著靶數的毀傷效果評估

4.1 采用/未采用智能定高破片著靶數計算

采用彈道終端遭遇仿真毀傷評估方法，對殺爆戰(zhàn)斗部在普通定高與智能識別定高下對典型驅逐艦的毀傷效能進行了對比分析。導彈在特定彈道下對艦船的毀傷評估效果如圖6所示，通過對艦船著靶的有效破片數量的統(tǒng)計，評估戰(zhàn)斗部對艦船的毀傷效果。

圖6 彈道終端遭遇仿真毀傷評估示意圖Fig.6 Schematic diagram of simulation damage assessment for ballistic terminal encounter

當落點位于海面上時，未采用識別定高起爆時，相對于海面時裝訂爆高為36 m；采用識別定高起爆時，相對于海面時裝訂爆高為54 m。通過計算，以艦船為中心，通過調整落點位置，分別計算戰(zhàn)斗部爆高為36 m和54 m時破片上靶數，如圖7所示，得到爆高為36 m和54 m條件下破片著靶數相同時的落點包絡線。當落點在包絡線以內時，裝訂爆高為36 m，艦船上的破片著靶數大于爆高為54 m的條件，如圖7中落點為(0，-25)，(0，-50)情況；當落點在包絡線以外時，裝訂爆高為54 m，艦船上的破片著靶數大于爆高為36 m的條件，如圖7中落點為(0，-75)，(0，-100)情況。

圖7 采用/未采用識別定高起爆不同落點破片著靶數分析Fig.7 The number of the fragmentation hits with different missile landing point

結合上述分析，通過識別定高起爆，在區(qū)分落點與艦面、海面相對位置關系的基礎上，進一步判斷落點與包絡線的相對位置關系，若落點相對位置在所示包絡線內，則智能裝訂36 m爆高起爆；若落點相對位置在包絡線外，則智能裝訂54 m 爆高起爆，進而使戰(zhàn)斗部獲得對艦船的最佳毀傷效果。

4.2 考慮導彈落點精度的毀傷效果評估

基于獲得的識別定高起爆識別包絡線，考慮落點精度CEP對戰(zhàn)斗部的毀傷威力效果進行評估。不同CEP條件下進行1 000次落點模擬仿真打靶，落點分布如圖8所示，當導彈CEP=35 m時，98.85%的落點位于包絡線內；當導彈CEP=50 m時，70.71%的落點位于包絡線內；當導彈CEP=70 m時，53.21%的落點位于包絡線內；當導彈CEP=90 m時，36.73%的落點位于包絡線內。

圖8 不同CEP下模擬打靶落點分布Fig.8 Distribution of missile landing point under different CEP

基于模擬打靶導彈落點相對包絡線的分布情況，統(tǒng)計計算各個落點條件下采用識別定高起爆前后，戰(zhàn)斗部對艦船的破片著靶數，如表4所示。當導彈CEP=35 m，落點大部分位于包絡線內，普通定高裝置和識別定高起爆戰(zhàn)斗部破片對艦船的平均著靶數接近，采用識別定高起爆破片無明顯提高。但是當導彈CEP較大時，采用識別定高起爆可以顯著提高破片的著靶數，當CEP=50 m時，可提升5.79%；當CEP=70 m時，可提升10.98%；當CEP=90 m時，可提升18.66%。隨著導彈落點精度誤差的提高，采用定高識別起爆戰(zhàn)斗部毀傷效能逐漸提高，可以在一定程度上彌補導彈落點精度誤差造成的毀傷效能下降問題。

表4 不同CEP條件下智能識別定高對破片數量的提升Table 4 Increasing the number of fragmentation hits on intelligent identification under different CEP

5 結論

本文以某型驅逐艦作為典型大中型艦船目標，對殺爆戰(zhàn)斗部采用識別定高起爆前后毀傷效能進行了評估分析，研究表明識別定高起爆，在一定落點條件下對殺爆戰(zhàn)斗部的毀傷效果提升顯著，結論如下：

1)基于毀傷威力覆蓋面積評估，采用識別定高起爆，戰(zhàn)斗部毀傷威力覆蓋面積較普通定高裝置可顯著增加。

2)基于戰(zhàn)斗部破片著靶數評估，采用識別定高起爆，導彈落點在目標一定區(qū)域外，戰(zhàn)斗部破片著靶數較普通定高裝置呈增加趨勢。

3)基于導彈落點精度毀傷評估，在CEP=35 m時，采用識別定高起爆相比普通定高裝置，戰(zhàn)斗部破片平均著靶數無明顯提升；當CEP=50 m，70 m和90 m時，識別定高起爆相比普通定高裝置戰(zhàn)斗部破片平均著靶數則分別提升5.79%，10.98%和18.66%。