近程艦空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)中對發(fā)射艦安全問題研究

近程艦空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)中對發(fā)射艦安全問題研究

時維科吳福強(qiáng)

（92941部隊(duì)93分隊(duì)葫蘆島125001）

為了保證飛行試驗(yàn)安全，近程艦空導(dǎo)彈在飛行試驗(yàn)中的安全分析非常重要。論文結(jié)合飛行試驗(yàn)實(shí)際，分別從導(dǎo)彈和靶標(biāo)兩個方面進(jìn)行了安全分析，提出了近程艦空導(dǎo)彈和靶標(biāo)對發(fā)射艦威脅概率計算的基本原理和方法，為試驗(yàn)安全提供參考。

近程艦空導(dǎo)彈；飛行試驗(yàn)；安全分析；威脅概率；發(fā)射艦

Class NumberTJ761

1 引言

在飛行試驗(yàn)中，由于導(dǎo)彈和靶標(biāo)以及其殘骸和爆炸破片在飛行過程中存在不確定性，可能對發(fā)射艦、海上船只和保護(hù)目標(biāo)等構(gòu)成安全威脅［1～2］。為了確保軍事和民事安全，在導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)前，必須進(jìn)行安全分析［3］。由于近程艦空導(dǎo)彈射程較近，所選試驗(yàn)海域無固定設(shè)施和保護(hù)目標(biāo)，試驗(yàn)前有掃海船進(jìn)行掃海，試驗(yàn)海區(qū)內(nèi)無艦船，因此本文僅對發(fā)射艦本身的安全進(jìn)行分析研究。

2 近程艦空導(dǎo)彈安全性分析

2.1 禁危區(qū)

根據(jù)試驗(yàn)航區(qū)［4］安全程度，將飛行試驗(yàn)航區(qū)按等級劃分為禁區(qū)、危險區(qū)和非安全區(qū)［5］，定義如下：

禁區(qū)：由兩部分組成，一是導(dǎo)引頭工作區(qū)，該區(qū)域是為了避免導(dǎo)引頭誤捕捉目標(biāo)而設(shè)定的區(qū)域，如圖1所示的三角形區(qū)域；二是艦空導(dǎo)彈正常飛行可能經(jīng)過或落入的區(qū)域，包括擊中靶標(biāo)后殘骸落入?yún)^(qū)域以及未命中靶標(biāo)，導(dǎo)彈過靶正常自毀區(qū)域。禁區(qū)內(nèi)除發(fā)射艦外，任何船只禁止進(jìn)入。

危險區(qū)：導(dǎo)彈飛行異常且正常自毀時可能經(jīng)過或落入的區(qū)域。

非安全區(qū)：導(dǎo)彈飛行異常且不能正常自毀可能經(jīng)過或落入的區(qū)域。

2.2 導(dǎo)彈安全控制措施

艦空導(dǎo)彈發(fā)射安全控制措施主要包括：

1）在導(dǎo)彈發(fā)射前，采取發(fā)射筒的固彈機(jī)構(gòu)與發(fā)動機(jī)點(diǎn)火回路串聯(lián)設(shè)計的方法，預(yù)防發(fā)動機(jī)誤點(diǎn)火［6～7］；

2）在導(dǎo)彈發(fā)射過程中，采用引信安全執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三道保險設(shè)計，避免發(fā)射過程中出現(xiàn)意外引爆戰(zhàn)斗部；

3）在導(dǎo)彈飛行過程中，引信在導(dǎo)彈飛離發(fā)射艦后開機(jī)；

4）導(dǎo)彈發(fā)射后一定時間內(nèi)，如未正常交會則引信發(fā)出自毀指令，引爆戰(zhàn)斗部。

2.3 對發(fā)射艦安全分析

近程艦空導(dǎo)彈采用了預(yù)防發(fā)動機(jī)誤點(diǎn)火和防止發(fā)射過程中引爆戰(zhàn)斗部措施，導(dǎo)彈對發(fā)射艦較安全，本文不做具體分析。

3 靶標(biāo)安全性分析

靶標(biāo)禁區(qū)為靶標(biāo)正常飛行區(qū)域［8］；危險區(qū)是指靶標(biāo)出現(xiàn)故障后的彈道散布或靶標(biāo)飛行異常自毀后飛行、落入的區(qū)域［9～11］。發(fā)射艦位于靶標(biāo)禁區(qū)以外，危險區(qū)以內(nèi)，靶標(biāo)對發(fā)射艦威脅情況如圖2所示。

圖2各參數(shù)定義說明如下：

1）正常飛行與故障飛行概率：正常飛行概率取靶標(biāo)飛行可靠度指標(biāo)為RT，故障飛行概率為1-RT。

2）被命中概率與未被命中概率：被命中概率為PM；被命中概率為1-PM。

3）被擊毀與被擊傷概率：導(dǎo)彈在命中目標(biāo)情況下，對目標(biāo)擊毀概率為PH，擊傷概率為1-PH。

4）被擊傷后彈道散布：假設(shè)被擊傷后靶標(biāo)彈道在方位上服從正態(tài)分布且最大偏離角度為90°，則μ=0，σ=30°。在距離上服從均勻分布U(0，d)，d為靶標(biāo)被擊傷后最大可能飛行距離。

5）未被命中時最大側(cè)向偏差：靶標(biāo)最大側(cè)向偏差為LP，在試驗(yàn)中，設(shè)定航捷為P＞LP，則靶標(biāo)不會威脅發(fā)射艦。

6）安控失效率：被擊傷情況下安控失效率為RA。

3.1 靶標(biāo)飛行正常被擊傷情況分析

假設(shè)靶標(biāo)被擊傷后其彈道在方位φ上服從正態(tài)分布：

靶標(biāo)被擊傷后在方位上飛到發(fā)射艦的示意圖如圖3所示。

則靶標(biāo)被擊傷后在方位上飛到發(fā)射艦的概率為

式中：μ為彈道散布方位角均值，取0°；σ為彈道散布方位角標(biāo)準(zhǔn)差，取30°；P為航路捷徑；R為攔截斜距；H為供靶高度；L為發(fā)射艦寬。

被擊傷靶標(biāo)彈道在距離上服從均勻分布：U(0，d)，則在距離上飛到發(fā)射艦概率為

式中d=(D-d1)，d1為靶標(biāo)到遭遇點(diǎn)時已經(jīng)飛行距離，等于20km，d2為發(fā)射點(diǎn)與艦的距離。

根據(jù)圖3，靶標(biāo)被擊傷情況對發(fā)射艦概率為

3.2 靶標(biāo)自身故障情況分析

靶標(biāo)發(fā)生故障后，由于在其飛行彈道上任意一點(diǎn)均可能發(fā)生故障，不同故障點(diǎn)對于試驗(yàn)艦的威脅不同，因此采用的方法為：在基準(zhǔn)彈道上均勻選取間隔足夠小的點(diǎn)，計算每一點(diǎn)對試驗(yàn)艦的威脅概率，然后相加。靶標(biāo)飛行可靠性為指數(shù)分布型［12］，則飛行彈道上任意j點(diǎn)導(dǎo)彈故障率為

式中，tj=jh/vˉ，λ=-ln(RK)/T，T=D/vˉ。

其中，h為間隔點(diǎn)步長；vˉ為靶標(biāo)飛行平均速度；RK為靶標(biāo)飛行可靠性；D為靶標(biāo)的最大飛行距離。靶標(biāo)故障后，因其為超低空靶標(biāo)，只要在方位上飛向試驗(yàn)艦，就認(rèn)為對其有威脅。假設(shè)落點(diǎn)在方位上服從正態(tài)分布，則彈道上任意j點(diǎn)對試驗(yàn)艦的威脅概率的計算同式（2），區(qū)別為Rz變?yōu)楣收宵c(diǎn)到試驗(yàn)艦的垂直距離，散布角方差變?yōu)?0°。則全彈道對試驗(yàn)艦的威脅概率為

則對應(yīng)圖3有

3.3 靶標(biāo)總威脅概率

4 計算實(shí)例

按照上述方法，在RT=0.75，PM=0.8，PH=0.99，安控失效概率RA=0.5，靶標(biāo)最大側(cè)向偏差LP=1.5km，供靶航捷P=2km的情況下計算的靶彈對試驗(yàn)艦的威脅概率如表1所示。計算的結(jié)果同實(shí)際飛行試驗(yàn)情況相符。

表1 飛行試驗(yàn)中靶標(biāo)對發(fā)射艦總威脅概率

5 結(jié)語

近程艦空導(dǎo)彈在飛行試驗(yàn)中的安全分析與評估具有對試驗(yàn)安全具有重要意義，在實(shí)際實(shí)際使用中，要根據(jù)具體的問題，合理選擇計算參數(shù)。本文分析了近程艦空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)的禁危區(qū)、明確了導(dǎo)彈安全控制措施、提出了近程艦空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)對發(fā)射艦威脅概率計算的基本原理和方法，對近程艦空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)安全評估具有一定的參考價值。

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Research on Safety Problem of Launch Ship in Short Range Ship to Air Missile Flight Test

SHI Weike WU Fuqiang
（Unit 93，No.92941 Troops of PLA，Huludao125001）

Security analysis is very important to ensure the flight test safety of short range ship to air missile.Combining with the characteristic of flight test，this paper conducts research work on ship to air missile and target aerocraft respectively.The basic analysis principles and computing method of threat probability from missile and target to launch ship are given to supply references to test command.

short range ship to air missile，flight test，security analysis，threat probability，launch ship

TJ761

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.027

2017年1月5日，

2017年2月15日

時維科，男，工程師，研究方向：導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)。吳福強(qiáng)，男，碩士，工程師，研究方向：導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)。