近程反導(dǎo)艦炮武器系統(tǒng)射擊試驗(yàn)供靶需求分析＊

朱紹強(qiáng) 李相民 李 丹

（1.海軍航空工程學(xué)院 煙臺(tái) 264001）（2.天津市全紅電子裝備新技術(shù)發(fā)展有限公司 天津 300385）

1 引言

為使近程反導(dǎo)艦炮武器系統(tǒng)（CIWS）設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)具有接近實(shí)際使用的目標(biāo)背景，靶場(chǎng)專項(xiàng)研制了FFY1拖靶。其外型、結(jié)構(gòu)尺寸、目標(biāo)特性均仿“MM－38”型反艦導(dǎo)彈，作為試驗(yàn)的主要用靶［1～2］。但FFY1拖靶與“飛魚”類反艦導(dǎo)彈在飛行速度、飛行高度以及航路捷徑等方面存在較大差異。這些差異給CIWS設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)帶來了很多問題。本文通過仿真計(jì)算分析，說明了這些差異所造成的影響，并提出“有必要對(duì)‘飛魚’類反艦導(dǎo)彈進(jìn)行攔截試驗(yàn)”。

2 FFY1拖靶應(yīng)用分析

FFY1拖靶由轟－五飛機(jī)拖帶，飛行速度為150～160m／s，靶上控高系統(tǒng)定高指標(biāo)為5m。試驗(yàn)使用時(shí)，考慮到安全性等因素，F(xiàn)FY1拖靶的實(shí)際航路參數(shù)及“飛魚”類反艦導(dǎo)彈的飛行參數(shù)主要差別如表1［3］所示。

表1 “飛魚”類反艦導(dǎo)彈與FFY1拖靶飛行參數(shù)區(qū)別

從表中可以看出，相比之下，F(xiàn)FY1拖靶飛行參數(shù)：

1）飛行速度低，150～160m／s；

2）飛行高度偏高；

3）捷徑dj≠0；

4）勻速直線飛行。

以下分析計(jì)算這些差別對(duì)射擊結(jié)果的影響：

2.1 飛行速度低的影響

設(shè)目標(biāo)勻速直線飛行，相對(duì)高度15m，徑向進(jìn)入（捷徑dj＝0）：

1）目標(biāo)速度150m／s，命中點(diǎn)距離1400m～300m時(shí)，目標(biāo)飛行時(shí)間t＝3.667s。彈丸到相遇點(diǎn)D＝1400m時(shí)，飛行約1.2s，到達(dá)相遇點(diǎn)D＝300m時(shí)，飛行約0.2s。即：從開火到停火，火炮的累計(jì)射擊時(shí)間長(zhǎng)度約4.66s，按射速4200發(fā)／分計(jì)算，射彈數(shù)約為320發(fā)。

2）仿真計(jì)算結(jié)果：全航路至少命中一發(fā)概率P1＝0.64［4］。

3）若命中區(qū)段和射彈數(shù)（320發(fā)）不變，由于拖靶飛行速度150m／s，必須把射速降到2100發(fā)／分，連續(xù)射擊時(shí)間9.3s。但這種方案是不可行的。一方面，CIWS連續(xù)射擊時(shí)間最長(zhǎng)5s；另一方面，2100發(fā)／分射速時(shí)精度低，不是CIWS的戰(zhàn)斗射速。

4）如果目標(biāo)速度Vm＝150m／s、徑向進(jìn)入，射速4200發(fā)／分，一個(gè)航次連續(xù)射擊320發(fā)，則射擊區(qū)段為850m～300m。與Vm＝300m／s相比在射擊區(qū)段內(nèi)，目標(biāo)每移動(dòng)一個(gè)靶位平均受彈數(shù)增加一倍（由1發(fā)增加到2發(fā)），又因?yàn)榻嚯x上射擊諸元精度高（線量誤差小），所以這種射擊試驗(yàn)條件下的全航路至少命中一發(fā)概率明顯提高。

仿真計(jì)算結(jié)果：全航路至少命中一發(fā)概率P1＝0.80［5］。

5）結(jié)論：如果在一個(gè)航次上發(fā)射炮彈數(shù)固定（例如320發(fā)）、最近相遇點(diǎn)距離300m不變，則目標(biāo)速度越低，最遠(yuǎn)相遇點(diǎn)距離越小，射擊區(qū)段上命中目標(biāo)概率提高16%。

2.2 飛行高度偏高的影響

如果相遇點(diǎn)距離D＝1400m～300m：目標(biāo)飛行高度H＝5m時(shí)，目標(biāo)高低角ε＝－0.331°～－0.15°；H＝15m時(shí)，ε＝－0.08°～1.5°。

CIWS裝在試驗(yàn)艦時(shí)，雷達(dá)天線高程h≈10m，D＝1400m～300m，H＝15m時(shí)，ε＝0.2°～0.95°。

從目標(biāo)高低角變化范圍可知：在戰(zhàn)斗艦艇上，即使目標(biāo)飛行高度H＝15m。在2000m～300m距離內(nèi)，雷達(dá)主波瓣仍照射在水面，而且距離越大，ε值越小。因此從考慮雷達(dá)捕獲、跟蹤目標(biāo)性能角度出發(fā)也是可以的；裝在試驗(yàn)艦時(shí)，目標(biāo)飛行高度 H＝15m，D＝300m時(shí)，ε≈0.6°；D＝370m時(shí)，ε≈0.5°；即：D＝374m時(shí)，雷達(dá)主波瓣的下邊緣已照射到水面上。所以，只要目標(biāo)飛行高度不超過15m，從考慮雷達(dá)的跟蹤性能來說（條件略好些）是可以接受的。對(duì)射擊結(jié)果沒有影響。

結(jié)論：目標(biāo)飛行高度不同主要影響雷達(dá)跟蹤的質(zhì)量，對(duì)射擊結(jié)果的影響可不考慮［6］。

2.3 航路捷徑不為零的影響

射擊試驗(yàn)時(shí)，假設(shè)其他條件不變，由于dj≠0會(huì)造成命中概率有較大變化，這是因?yàn)椋阂粋€(gè)航次射彈數(shù)確定后，dj不同，上限命中點(diǎn)距離DTK不同，影響命中概率；另一方面，目標(biāo)受彈面積A值隨dj不同變化較大，也影響彈丸命中目標(biāo)的概率［4］。具體分析計(jì)算如下：

目標(biāo)在垂直射線方向的橫向?qū)挾萀和受彈面積A［10］：

表2 dj為不同值時(shí)DTK、A、L數(shù)據(jù)表

dj為不同值時(shí)的DTK、A、L值如表2所示。

不同航路捷徑時(shí)目標(biāo)受彈面積A值及曲線如圖1所示。

圖1 目標(biāo)受彈面積曲線圖

相應(yīng)數(shù)據(jù)表如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)表

從以上計(jì)算可見：航路捷徑的不同使目標(biāo)受彈面積變化很大，這樣在同一命中距離上，將會(huì)提高彈丸的命中概率，盡管目標(biāo)尺寸變大導(dǎo)致跟蹤雷達(dá)的跟蹤精度降低（目標(biāo)閃爍），命中概率要相應(yīng)降低些，但綜合結(jié)果的命中概率將是增大的。

仿真計(jì)算結(jié)果（未考慮目標(biāo)閃爍）：

射速4200發(fā)／分，一個(gè)航次連續(xù)射擊320發(fā)。

Vm＝300m／s，射擊區(qū)段1400m～300m時(shí)：

Vm＝150m／s，射擊區(qū)段（900～670）m～300m時(shí)：

結(jié)論：在近命中點(diǎn)距離300m不變、一個(gè)航次連續(xù)射擊320發(fā)不變的條件下，航路捷徑越大，命中目標(biāo)的概率越大。

2.4 綜合影響的計(jì)算

概略計(jì)算一發(fā)命中概率：

設(shè)：命中點(diǎn)距離500m；只考慮射擊諸元誤差，且經(jīng)校射后諸元的系統(tǒng)誤差為零，隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布，σγ＝2.75mrad，σφ＝2.75mrad。

dj＝0m時(shí)，目標(biāo)受彈面積A＝0.101m2，等效成正方形邊長(zhǎng)a＝0.317m。

目標(biāo)協(xié)方差矩陣：

誤差協(xié)方差矩陣：

綜合協(xié)方差：

一發(fā)命中概率：

命中點(diǎn)距離500m：

可見：在命中點(diǎn)距離500m處的一發(fā)命中概率：dj＝0m時(shí)，P＝7.72×10－3；dj＝300m時(shí)，P＝8.25×10－2，提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

仿真計(jì)算結(jié)果

計(jì)算條件：目標(biāo)飛行高度15m，速度150m／s、300m／s、t種航路捷徑；按系統(tǒng)及單機(jī)精度指標(biāo)（未考慮航路捷徑增大對(duì)跟蹤精度的影響）計(jì)算全航路至少命中一發(fā)概率結(jié)果如表4所示。

表4 全航路至少命中一發(fā)概率結(jié)果表

2.5 分析結(jié)論

仿真計(jì)算結(jié)果表明：由于射擊用靶的飛行速度低，試驗(yàn)時(shí)航路有一定的捷徑（dj≠0），導(dǎo)致射擊效果將有明顯變化；如果考慮目標(biāo)尺寸變大而導(dǎo)致跟蹤雷達(dá)的跟蹤精度降低，命中概率要相應(yīng)降低，但綜合結(jié)果的命中概率是增加的。

3 結(jié)語

從上面試驗(yàn)條件分析可以得到以下結(jié)論：

從系統(tǒng)使命出發(fā)，由于FFY1拖靶的航路參數(shù)與實(shí)戰(zhàn)中可能打擊目標(biāo)的航路參數(shù)差別較大，導(dǎo)致命中概率不同，尤其FFY1拖靶的速度偏低，射擊區(qū)段小，不利于考核武器系統(tǒng)在全攔擊段（1400～300m）上的射擊精度；航路捷徑的大小既影響系統(tǒng)跟蹤精度又影響目標(biāo)受彈面積，進(jìn)而影響命中概率。所以，有必要對(duì)速度300m／s左右的目標(biāo)進(jìn)行射擊試驗(yàn)，為部隊(duì)使用提供參考。

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