中大口徑艦炮在要地防御作戰(zhàn)中阻攔射擊應(yīng)用研究

王志恩,王德偉,林 琳

(1.海軍裝備部裝備技術(shù)合作中心,北京 100841;2.江蘇自動化研究所,江蘇 連云港 222061)

海軍要地是海軍兵力生存和作戰(zhàn)的依托,是海軍兵力休整、待機(jī)、補(bǔ)給、維修和備戰(zhàn)的主要地點(diǎn),在軍事戰(zhàn)略中具有舉足輕重的作用。海軍要地港口是以母港為中心,多個輔助港、洞庫和岸上設(shè)施相結(jié)合而形成的駐泊體系,要地內(nèi)戰(zhàn)斗部位易遭受偽裝成民用船只的快速小目標(biāo)的襲擊。此類目標(biāo)通過高速機(jī)動的方式接近要地,具有隱蔽性強(qiáng)、破壞威力大等特點(diǎn),對海軍兵力構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[1]。而海軍在要地內(nèi)的主要戰(zhàn)斗力通常使用機(jī)槍等小口徑武器實(shí)施自衛(wèi),存在射程近、威力小和命中率低等缺點(diǎn)。而中大口徑要地防御艦炮武器系統(tǒng)配備火控系統(tǒng),可以在較遠(yuǎn)的距離上發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并對其進(jìn)行射擊,可對威脅目標(biāo)形成強(qiáng)大的威懾,有效提高艦艇在要地內(nèi)的安全性。根據(jù)“慎用火力”的武器使用原則,本文對中大口徑艦炮阻攔射擊的火力應(yīng)用進(jìn)行研究,提高了作戰(zhàn)行動的有效性[2]。

1 阻攔射擊及分類

1.1 阻攔射擊

阻攔射擊是指使用要地防御艦炮武器系統(tǒng)在敵快速小目標(biāo)航路前方設(shè)置一道或數(shù)道火力網(wǎng),以阻止目標(biāo)前進(jìn),限制敵行動或迫使敵改變企圖的射擊方法[3]。

阻攔射擊既是警告射擊的升級,又是火力封鎖、阻止目標(biāo)繼續(xù)行動的一種戰(zhàn)斗樣式,以阻攔效果最大為目標(biāo)。阻攔射擊是要地防御武器系統(tǒng)的重要使用方式之一,將在要地防御中發(fā)揮越來越重要的作用。

1.2 阻攔射擊分類

按照使用方式,阻攔射擊可以分為固定阻攔射擊和活動阻攔射擊。固定阻攔射擊僅一個阻攔射擊點(diǎn),對其射擊直至目標(biāo)突破阻攔點(diǎn)或離開阻攔點(diǎn),則停止射擊。活動阻攔射擊是在敵航路上選定若干阻攔點(diǎn)逐次構(gòu)成數(shù)道火力網(wǎng),當(dāng)目標(biāo)通過一個阻攔點(diǎn)后,及時將火力轉(zhuǎn)向下一個阻攔點(diǎn),阻攔射擊直至目標(biāo)離開阻攔區(qū)域或收到?；鹈顬橹埂?/p>

2 阻攔射擊的方法

固定阻攔射擊與活動阻攔射擊的區(qū)別是固定阻攔射擊僅計(jì)算一個阻攔點(diǎn),活動阻攔射擊則在目標(biāo)航路上計(jì)算多個阻攔點(diǎn)。固定阻攔射擊的計(jì)算原理與活動阻攔射擊計(jì)算其中一個阻攔點(diǎn)的原理相同。

2.1 阻攔射擊計(jì)算原理

阻攔射擊時,在目標(biāo)航路前方設(shè)置若干個阻攔射擊點(diǎn)MZLi,對每個阻攔射擊點(diǎn)射擊直至目標(biāo)通過,轉(zhuǎn)入下一個阻攔射擊點(diǎn)射擊,如圖1所示。

圖1 阻攔射擊示意圖

阻攔射擊一般方法是:

1)火控系統(tǒng)實(shí)時求解目標(biāo)運(yùn)動要素,并根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動要素求解阻攔射擊點(diǎn)坐標(biāo)和阻攔射擊諸元。

2)艦炮開始射擊后,保持射擊諸元不變,按照阻攔射擊方案控制艦炮對阻攔點(diǎn)進(jìn)行射擊。

3)在控制艦炮射擊的同時,實(shí)時求取目標(biāo)提前點(diǎn)Μq,并判斷其是否通過當(dāng)前阻攔點(diǎn)。當(dāng)目標(biāo)提前點(diǎn)通過阻攔點(diǎn)時,控制艦炮停止射擊,重新計(jì)算新的阻攔射擊點(diǎn)和相應(yīng)的阻攔射擊諸元。

4)艦炮開始對新的阻攔點(diǎn)射擊時,保持阻攔射擊諸元不變,按照阻攔射擊方案控制艦炮對阻攔點(diǎn)進(jìn)行射擊。

5)重復(fù)步驟3)、4),直至停止阻攔射擊或轉(zhuǎn)為其他射擊方法。

2.2 阻攔射擊點(diǎn)的選擇要求

為了獲得對目標(biāo)較好的阻攔射擊效果,阻攔射擊點(diǎn)的選擇要滿足以下要求:

1)阻攔射擊點(diǎn)要在目標(biāo)運(yùn)動前方的航路上;

2)向阻攔點(diǎn)射擊的首發(fā)彈丸落在目標(biāo)前方的概率不小于75%[4];

3)在目標(biāo)沖過阻攔點(diǎn)時間內(nèi),能夠被一定持續(xù)時間(T)發(fā)射的彈丸形成水幕阻攔。

3 阻攔射擊模型

在目標(biāo)航向?yàn)镃m的情況下,按照設(shè)置阻攔射擊點(diǎn)的要求,確定阻攔射擊點(diǎn)的原理如圖2所示。

圖2 阻攔射擊修正量計(jì)算示意圖

圖中:

Mq為目標(biāo)提前點(diǎn)。阻攔射擊時,彈丸飛到阻攔點(diǎn)MZL時,目標(biāo)正好運(yùn)動到提前點(diǎn)Mq。

qm為目標(biāo)舷角。

Edx、Ezx分別為目標(biāo)在提前點(diǎn)Mq處的距離和方向分布概率誤差,由射擊諸元誤差、艦炮隨動系統(tǒng)誤差和彈著散布誤差三部分組成,單位米。

MZL為阻攔射擊的阻攔點(diǎn)。

ΔdZL、ΔβZL分別為阻攔射擊距離、方位修正量。

根據(jù)阻攔射擊點(diǎn)的選擇要求1)和2),在目標(biāo)航路前方,選取目標(biāo)分布1倍概率誤差散布橢圓與目標(biāo)航線的交點(diǎn)MZL為阻攔點(diǎn)。該點(diǎn)到橢圓中心距離為R。取目標(biāo)分布1倍概率誤差散布橢圓上的點(diǎn),彈著落在目標(biāo)航路前方的概率為75%。

假設(shè)阻攔射擊持續(xù)時間為T、目標(biāo)航速為Vm,則在阻攔射擊期間目標(biāo)運(yùn)動航程為TVm,因此,阻攔射擊點(diǎn)到目標(biāo)提前點(diǎn)的距離應(yīng)滿足Dq-ZL=max{R,TVm}。這樣在滿足要求3)情況下,加強(qiáng)了要求2)。

所以,將Dq-ZL按目標(biāo)舷角分解為縱向和橫向分量便得到阻攔射擊修正量(ΔdZL,ΔZZL),并將ΔZZL轉(zhuǎn)換為角量(ΔβZL)。目標(biāo)提前點(diǎn)坐標(biāo)加上阻攔射擊修正量即可得到阻攔點(diǎn)坐標(biāo)(dZL=dq+ΔdZL,βZL=βq+ΔβZL)[7]。

目標(biāo)分布1倍概率誤差橢圓的長半軸為Edx,短半軸為Ezx,橢圓方程為

(1)

設(shè)目標(biāo)分布1倍概率誤差散布橢圓與目標(biāo)航向線Cm的交點(diǎn)為MZL,該交點(diǎn)到橢圓中心的距離即為航程R,由式(1)可得

(2)

目標(biāo)航線上阻攔點(diǎn)距離Dq-ZL是指阻攔點(diǎn)到誤差散布橢圓中心(目標(biāo)提前點(diǎn))的距離,在射擊時間T、目標(biāo)速度Vm已知的情況下,目標(biāo)航線上阻攔點(diǎn)距離模型為

Dq-ZL=max{R,TVm}

(3)

將阻攔點(diǎn)距離Dq-ZL按目標(biāo)舷角qm分解為縱向分量和橫向分量,得到對海阻攔射擊修正量(ΔdZL,ΔZZL),將方向修正量由線量轉(zhuǎn)換為角量(ΔdZL,ΔβZL)。

阻攔射擊修正量為:

(4)

(5)

綜合式(4)和式(5)可得

(6)

式中:

ΔdZL為阻攔射擊距離修正量,單位為m;

ΔβZL為阻攔射擊方向修正量,單位為mrad;

qm為目標(biāo)舷角,單位為°。

將阻攔射擊修正量與提前點(diǎn)坐標(biāo)(dq,βq)相加,即可獲得阻攔點(diǎn)坐標(biāo)(dZL,βZL)。

阻攔射擊阻攔點(diǎn)坐標(biāo)為

(7)

將式(6)代入式(7),得阻攔點(diǎn)坐標(biāo)模型為

(8)

式中:

dq為目標(biāo)提前點(diǎn)距離,單位為m;

βq為目標(biāo)提前點(diǎn)方位,單位為mrad;

dZL為阻攔點(diǎn)距離,單位為m；

βZL為阻攔點(diǎn)方位,單位為mrad。

4 實(shí)例計(jì)算

假設(shè)要地艦炮防御武器系統(tǒng)計(jì)算得出目標(biāo)提前點(diǎn)的距離Mq為10 000 m,方向βq為30°,目標(biāo)航向Cm為180°,航速為40 kn,目標(biāo)舷角為30°。某型大口徑單管艦炮在10 000 m距離上的1倍散布概率誤差為Edx=130.68 m,Ezx=32.3 m,代入式(2),則目標(biāo)分布1倍概率誤差散布橢圓與目標(biāo)航向線Cm的交點(diǎn)MZL到橢圓中心的航程R=59.386 7 m。設(shè)該型艦炮阻攔射擊決策為:高射速(90發(fā)/min),射擊兩組,每組發(fā)射4發(fā),組間隔時間3 s[6],射擊持續(xù)時間為7 s。水柱升起時間為2～3 s，本文取水柱升起時間為3 s[5]。取T=射擊持續(xù)時間+水柱升起時間=10 s,則TVm=10×40×0.514 444=205.777 6 m,因此,Dq-ZL=205.777 6 m,由公式(6)可得阻攔射擊修正量為

由式(8)可得阻攔射擊阻攔點(diǎn)坐標(biāo)為

5 結(jié)束語

要地區(qū)域內(nèi)駐泊的艦艇等裝備易遭受偽裝成民用船只的快速小目標(biāo)的襲擊。要地防御艦炮武器系統(tǒng)設(shè)置阻攔射擊功能非常必要,對于臨近要地區(qū)域的民用艦船等目標(biāo),進(jìn)行阻攔射擊,迫使其改變企圖,可避免沖突升級,保衛(wèi)要地區(qū)域海軍兵力和裝備的安全。

本文根據(jù)“慎用火力”的武器使用原則,在要地防御作戰(zhàn)任務(wù)中,重點(diǎn)分析了中大口徑艦炮對海上快速小目標(biāo)進(jìn)行阻攔射擊的方法,提出了阻攔射擊的計(jì)算模型,為要地防御艦炮武器系統(tǒng)實(shí)施火力威懾提供了新的方法,提高了作戰(zhàn)行動的有效性。