空海作戰(zhàn)導(dǎo)彈攻防對抗關(guān)鍵技術(shù)探索

于冰杰

摘要：文章主要介紹了空海作戰(zhàn)導(dǎo)彈攻防對抗的關(guān)鍵技術(shù)，先介紹了火控解算，包括命中條件限制、自適應(yīng)步長攻擊區(qū)相關(guān)解算技術(shù)、不可逃逸攻擊區(qū)相關(guān)解算方法，隨后介紹了反艦導(dǎo)彈和艦空導(dǎo)彈的攻防對抗機(jī)動(dòng)突防幾率，包括蒙特卡洛法、作戰(zhàn)誤差分析，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：空海作戰(zhàn);導(dǎo)彈攻防;對抗技術(shù)

引言：近幾年隨著各國相繼開展大范圍的海上軍演，涵蓋防御方和攻擊方模擬，同時(shí)將艦空導(dǎo)彈以及反艦導(dǎo)彈當(dāng)成核心演練工具，實(shí)施攻防對抗。在實(shí)戰(zhàn)演練中同樣需要花費(fèi)大量財(cái)力、人力和物力，整個(gè)工程較為復(fù)雜，但軍演也同時(shí)具有較多益處，比如展現(xiàn)實(shí)力，積累經(jīng)驗(yàn)等，為守護(hù)本國領(lǐng)土不斷增強(qiáng)自身實(shí)力。

一、火控解算

（一）命中條件限制

導(dǎo)彈發(fā)射后，會(huì)順著既定設(shè)計(jì)軌道飛行，在實(shí)際飛行中是否可以順利命中預(yù)期目標(biāo)受到多種限制因素的影響，相關(guān)限制條件如下：第一，導(dǎo)彈飛行時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出制導(dǎo)時(shí)間。第二，導(dǎo)彈飛行遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于引信解鎖時(shí)間。第三，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料徹底燃燒后，導(dǎo)彈速度比最低要求速度要小。第四，導(dǎo)彈和目標(biāo)之間的靠近速度，比導(dǎo)彈引信要求接近最小速度要低。第五，導(dǎo)彈相關(guān)瞬時(shí)速度比最低飛行要求速度要低。第六，導(dǎo)彈相對距離比最小距離要小。第七，瞄準(zhǔn)線相關(guān)移動(dòng)角速度超出導(dǎo)引頭跟蹤角最大速度。第八，導(dǎo)彈飛行離軸角超出離軸角最大值。第九，導(dǎo)彈實(shí)際飛行中，相關(guān)需用過載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)際過載值。第十，彈目相對距離超出導(dǎo)引頭探測最大距離[1]。

對于一般導(dǎo)彈來說，導(dǎo)彈實(shí)際飛行中，如果出現(xiàn)上述任意狀況，則證明導(dǎo)彈遠(yuǎn)離預(yù)期目標(biāo)，無法準(zhǔn)確命中目標(biāo)。相反條件下，如果能夠滿足上述限制條件，則證明導(dǎo)彈沒有失去控制，同時(shí)導(dǎo)彈順利進(jìn)入目標(biāo)核心的導(dǎo)彈戰(zhàn)斗有效殺傷范圍內(nèi)，當(dāng)成導(dǎo)彈命中目標(biāo)。其中需要注意，功能和型號(hào)不同的導(dǎo)彈限制條件也存在一定差異，為此需要聯(lián)系實(shí)際狀況進(jìn)行合理修改。比如機(jī)載導(dǎo)彈需進(jìn)行補(bǔ)充，載機(jī)于近距離發(fā)射導(dǎo)彈的過程中，并不在安全區(qū)域內(nèi)，但是對于艦空導(dǎo)彈來說，需要進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)彈高度比海平面高度要低。上述所述限制條件，大部分都是常量，被導(dǎo)彈系統(tǒng)所決定，而導(dǎo)彈可用過載屬于一種變化量，飛行中的高度和馬赫數(shù)是主要影響因素。

（二）自適應(yīng)步長攻擊區(qū)相關(guān)解算

攻擊區(qū)解算主要是以彈道解算為基礎(chǔ)，形成彈道解算模型閉合形式的自動(dòng)搜索模型，結(jié)合上述彈道解算限制條件和設(shè)定搜索精度，從而對設(shè)定導(dǎo)彈進(jìn)行計(jì)算，對目標(biāo)攻擊區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。模型復(fù)雜程度決定了攻擊區(qū)解算時(shí)間，步長選取同樣會(huì)影響攻擊區(qū)解算時(shí)間。

本文主要是利用龍格庫塔法對模型相關(guān)運(yùn)動(dòng)微分方程組進(jìn)行求解，解算中應(yīng)該合理選擇步長。由于導(dǎo)彈朝目標(biāo)飛行中，導(dǎo)彈速度、導(dǎo)彈與目標(biāo)之間相對速度較快。如果所選步長較大，則彈道解算便會(huì)出現(xiàn)較大誤差，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象，特別是在導(dǎo)彈即將射中目標(biāo)條件下，于某種步長時(shí)間中，導(dǎo)彈和目標(biāo)之間的相對位移距離正好超出導(dǎo)彈殺傷半徑的兩倍，使導(dǎo)彈出現(xiàn)誤判問題，將命中情景變成無法命中，最后所得攻擊范圍界限也存在一定誤差。此外，如果所選步長相對較小，盡管不會(huì)產(chǎn)生上述問題，但如果步長過小，容易降低攻擊區(qū)內(nèi)解算速度，影響實(shí)時(shí)性效果，同時(shí)還會(huì)進(jìn)一步增加誤差累。

為了順利解決上述問題，需要結(jié)合變步長思想，開始解算模型過程中，因?yàn)閺椖痪嚯x相對較遠(yuǎn)，可以選擇大時(shí)間步長，并隨著導(dǎo)彈向目標(biāo)不斷接近，降低時(shí)間步長，選擇小時(shí)間步長。如此，便能夠使攻擊區(qū)解算過程滿足相應(yīng)的解算精度要求，提升整體運(yùn)算速度[2]。

（三）不可逃逸攻擊區(qū)相關(guān)解算

實(shí)際戰(zhàn)場中目標(biāo)遇到敵對方攻擊條件下，會(huì)采取相應(yīng)的機(jī)動(dòng)，從而躲避導(dǎo)彈攻擊。于某種條件下，需要對該種攻擊區(qū)進(jìn)行求解，為此需要充分結(jié)合目標(biāo)不同機(jī)動(dòng)進(jìn)行充分考慮，確保該區(qū)域內(nèi)目標(biāo)不能躲避導(dǎo)彈攻擊，而這種攻擊區(qū)也是無法逃逸攻擊區(qū)。無法逃逸攻擊區(qū)范圍相對較小，而命中率相對較高。

當(dāng)下在對導(dǎo)彈無法逃逸區(qū)進(jìn)行求解中，存在一種方法是微分對策論，該種方法主要優(yōu)勢對無法逃逸區(qū)的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，而主要缺陷是創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較弱，計(jì)算復(fù)雜，需要消耗大量時(shí)間。而實(shí)踐中的目標(biāo)機(jī)動(dòng)狀況無法預(yù)測且十分復(fù)雜，在對無法逃逸攻擊區(qū)進(jìn)行求解過程中，存在較大困難。

設(shè)目標(biāo)機(jī)動(dòng)過載數(shù)值最大為4g，從-4g至4g之間，以2g為基礎(chǔ)步長，對目標(biāo)進(jìn)行合理求解，得到過載機(jī)動(dòng)條件下的攻擊區(qū)。針對無法逃逸攻擊區(qū)內(nèi)相關(guān)遠(yuǎn)邊界是多種狀況下攻擊區(qū)遠(yuǎn)邊界最低值。無法逃逸攻擊區(qū)相關(guān)近邊界是攻擊區(qū)近邊界數(shù)值最大公式表示如下：

其中的Rmin、Rmax分別是無法逃逸攻擊區(qū)的近邊界和遠(yuǎn)邊界，Nti則是機(jī)動(dòng)下攻擊區(qū)近邊界和遠(yuǎn)邊界，相關(guān)取值分別是-4g、-2g、0g、2g、4g。這種針對無法逃逸攻擊區(qū)中的解算方法所考慮的目標(biāo)機(jī)動(dòng)相對簡單，主要是以典型目標(biāo)機(jī)動(dòng)場景。

二、反艦導(dǎo)彈和艦空導(dǎo)彈的攻防對抗機(jī)動(dòng)突防幾率

（一）蒙特卡洛法

通過計(jì)算機(jī)對打靶進(jìn)行模擬，能夠合理計(jì)算導(dǎo)彈命中率，對那些昂貴且復(fù)雜的導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)進(jìn)行減少或補(bǔ)充，可以有效節(jié)約各種財(cái)力、物力和人力。當(dāng)下相關(guān)分析計(jì)算方法主要是以蒙特卡洛法為主，整體運(yùn)行效率較低。但當(dāng)下，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提升，有效彌補(bǔ)了蒙特卡洛法的現(xiàn)存缺陷，提高了蒙特卡洛法應(yīng)用生命力，并成為當(dāng)下社會(huì)中的發(fā)展主流。除此之外，還可以采用線性伴隨法、協(xié)方差分析函數(shù)描述法等。而這兩種方法主要特征是耗時(shí)相對較小、計(jì)算量小，僅占卡洛法的1/20到 1/30之間，以統(tǒng)計(jì)線性化理論進(jìn)行合理推導(dǎo)。

綜上所述，彈道方程組為非線性，通過蒙特卡洛法對打靶操作進(jìn)行模擬，相關(guān)打靶流程如下：第一是創(chuàng)建精確數(shù)學(xué)模型。第二，了解導(dǎo)彈飛行中不同隨機(jī)因素和相關(guān)分布規(guī)律。第三，根據(jù)不同隨機(jī)因素分布規(guī)律，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，隨后以所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，形成相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)。第四，在數(shù)學(xué)模型內(nèi)疊加隨機(jī)變量，和對應(yīng)標(biāo)稱值一一對應(yīng)，實(shí)施蒙特卡洛法打靶模擬實(shí)驗(yàn)。第五公布并有效處理最終的打靶結(jié)果[3]。

（二）作戰(zhàn)誤差分析

艦空導(dǎo)彈與反艦導(dǎo)彈進(jìn)行攻防對抗中，雙方攻防對抗效果容易受到環(huán)境、裝備和人為因素等方面的影響。而人為因素同樣存在某種主觀性，客觀規(guī)律不足，影響客觀分析，至于環(huán)境因素和裝置因素所形成的誤差，相關(guān)分布規(guī)律主要是正態(tài)分布規(guī)律為主，而本文主要以環(huán)境因素和裝備因素所形成的誤差進(jìn)行研究，了解艦空導(dǎo)彈與反艦導(dǎo)彈之間的攻防對抗。

導(dǎo)彈發(fā)射到目標(biāo)命中整個(gè)過程中，通常會(huì)被海雜波、海上隨機(jī)風(fēng)、制導(dǎo)系統(tǒng)輸出誤差、測量系統(tǒng)對角度測量的影響。為了進(jìn)一步提高仿真計(jì)算便利性，把隨機(jī)形成誤差規(guī)劃到系統(tǒng)計(jì)算誤差輸出中，至于海雜波所形成的誤差全部歸類到測量系統(tǒng)的視線角度誤差內(nèi)。上述全部誤差源形成的誤差全部以正態(tài)分布為主，仿真中，在模型計(jì)算標(biāo)值基礎(chǔ)上，疊加各種仿真誤差，對反艦導(dǎo)彈以及艦空導(dǎo)彈之間的攻防對抗，通過對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行特征分析，采取不同機(jī)動(dòng)策略下突防概率進(jìn)行計(jì)算。艦空導(dǎo)彈以及反艦導(dǎo)彈之間實(shí)施攻防對抗中，主要作戰(zhàn)流程是，反艦導(dǎo)彈將對方艦船當(dāng)成攻擊目標(biāo)，先實(shí)施降高平飛，末端選擇擺式、螺旋、蛇形等機(jī)動(dòng)策略進(jìn)行突防。

結(jié)語：綜上所述，在現(xiàn)代化背景下，隨著科技和軍事兩個(gè)領(lǐng)域革命熱潮的發(fā)展，海上作戰(zhàn)地位越加突出，部分國家還把海洋當(dāng)成藍(lán)色國土，在越加頻繁海上爭端背景下，應(yīng)該針對海上作戰(zhàn)中的攻防對抗進(jìn)行深入研究分析，特別是艦空導(dǎo)彈和反艦導(dǎo)彈之間的攻防對抗。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 李漫紅，路瑞敏.美國突破反介入/ 區(qū)域拒止能力的武器發(fā)展與嘗試[J].飛航導(dǎo)彈，2019（08）：10-14.

[2]?? 李居尚，戰(zhàn)蔭澤.天波超視距雷達(dá)空海目標(biāo)探測難點(diǎn)與對策[J].飛航導(dǎo)彈，2018（12）：39-44.

[3]?? 張冬青，蔣琪.世界導(dǎo)彈武器裝備與技術(shù)5 年發(fā)展回顧與展望[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2016（01）：1-8.