基于對抗全過程仿真的兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)能力評估*

（91976部隊 廣州 510430）

1 引言

兩棲攻擊艦具有非常高的戰(zhàn)術價值、甚至是戰(zhàn)略價值，往往是反艦導彈的重點攻擊目標，必須評估其對空自防御作戰(zhàn)能力是否滿足自身安全需要。目前，關于水面艦艇作戰(zhàn)效能和作戰(zhàn)能力評估的研究成果較多［1～8］，但是大多采用的是指數(shù)法、ADC方法、層次分析法和概率論方法，主觀隨意性較為嚴重，評估結果難以令人信服。建模與仿真是當今軍事科學研究的主要手段之一，美國海軍將其作為2000～2035年所需技術，認為它是海軍作戰(zhàn)能力的“倍增器”［9］。因此，有必要運用建模與仿真技術，考慮兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)中目標威脅判斷、火力分配和武器協(xié)同使用等指揮決策問題，建立兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)效能評估仿真模型，盡可能真實地模擬兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)過程，為兩棲攻擊艦對空自防御武器裝備的改進及作戰(zhàn)使用提供支撐。

2 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)能力評估指標

基于對抗全過程仿真的兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)效能評估，是指構建包括艦艇機動、傳感器探測、防空作戰(zhàn)指揮決策、軟硬武器使用等兩棲攻擊艦與空中來襲目標全過程對抗的仿真數(shù)學模型，合理設定仿真對抗規(guī)則，以兩棲攻擊艦典型對空自防御作戰(zhàn)態(tài)勢為驅(qū)動，通過計算機仿真和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，計算得到兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)能力指標值。兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)的目的是保護自身不被毀傷，因此，可以取對空自防御作戰(zhàn)成功率作為兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)能力指標值。

由于兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)的主要目標為來襲反艦導彈，而反艦導彈戰(zhàn)斗部威力大，通常被其命中一枚艦艇就可能受到重創(chuàng)而失去戰(zhàn)斗力，因此，一次對抗過程中，只有全部來襲目標都被攔截或有效干擾，對空自防御作戰(zhàn)才可稱之為取得成功。在基于對抗全過程仿真的對空自防御效能評估時，假設某一態(tài)勢下，兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真次數(shù)為N次，其中兩棲攻擊艦沒有被來襲目標毀傷的次數(shù)為M次，則該態(tài)勢下兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)成功率為

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理，仿真達到足夠精度時的仿真次數(shù)可由下式確定［10］：

式中，Δ為仿真應達精度；D(X)為隨機變量的均方差，可事先根據(jù)經(jīng)驗確定或先仿真少量次數(shù)統(tǒng)計得到。

設初始仿真次數(shù)為N0，隨機變量X的各觀察值為xi，則隨機變量X的均值和方差的統(tǒng)計值分別為

3 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)流程

兩棲攻擊艦接上級或友鄰空情通報后，轉(zhuǎn)入防空作戰(zhàn)部署，警戒雷達重點搜索超低空掠海飛行目標，并根據(jù)態(tài)勢需要進行預先機動。當艦載傳感器發(fā)現(xiàn)來襲目標，進行數(shù)據(jù)融合、威脅判斷，合理分配各種防空武器，組織使用艦空導彈、近程艦炮武器系統(tǒng)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)實施綜合抗擊。其作戰(zhàn)流程如圖1所示。

圖1 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)流程

4 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真對抗規(guī)則設定

兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真需設定以下對抗規(guī)則。

1）傳感器使用與信息融合規(guī)則

對抗過程中，兩棲攻擊艦偵察雷達全時開機，目標數(shù)據(jù)來源還包括警戒雷達、紅外警戒設備等，當獲取目標數(shù)據(jù)信息有多個來源時，使用信息融合方法得到綜合目標信息。

2）戰(zhàn)術機動規(guī)則［11］

發(fā)現(xiàn)目標前，按上級或友鄰通報的敵來襲位置進行預先機動。發(fā)現(xiàn)目標后，視情進行發(fā)揚火力機動。

來襲反艦導彈采用慣導加主動雷達末制導的導引方式，到達末制導雷達開機距離時末制導雷達開機搜索目標，捕捉目標后按比例導引法接近兩棲攻擊艦。

3）威脅判斷規(guī)則［12］

由于來襲空中目標僅為導彈，因此防空威脅判斷可以簡化為對來襲導彈的威脅排序。其排序規(guī)則是與本艦距離小越小，威脅越大，排序越在前。

4）火力分配規(guī)則［12］

硬武器分配規(guī)則：根據(jù)目標威脅大小分配硬武器火力，目標威脅大的優(yōu)先分配，艦空導彈優(yōu)先分配。

軟武器分配規(guī)則：對威脅值最大方向中目標到達時間最短的目標分配軟武器進行抗擊。

5）軟硬武器協(xié)同使用規(guī)則［12］

硬武器火力不交叉，軟武器的使用不應影響硬武器的抗擊。當必須實施武器禁射時，硬武器優(yōu)先級從高到底依次為艦空導彈、近程艦炮武器系統(tǒng)。

表1 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)效能評估模型體系

6）規(guī)避機動規(guī)則［11］

僅有電子偵察告警設備發(fā)現(xiàn)目標，按電子戰(zhàn)系統(tǒng)無源干擾要求進行規(guī)避機動。當警戒雷達發(fā)現(xiàn)目標，如電子戰(zhàn)系統(tǒng)提供的機動航向與對空自防御硬武器射界不沖突，按電子戰(zhàn)系統(tǒng)提供的航向進行規(guī)避機動；否則，若轉(zhuǎn)入對空自防御硬武器射界后可抗擊，則轉(zhuǎn)入艦空導彈射界；若轉(zhuǎn)入對空自防御硬武器射界后不可抗擊，按電子戰(zhàn)系統(tǒng)提供的航向進行規(guī)避機動。

7）取勝與交戰(zhàn)結束規(guī)則

若兩棲攻擊艦被來襲導彈命中，則防空作戰(zhàn)失敗，交戰(zhàn)結束。若來襲導彈全部被損傷或干擾，則兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)取得成功，交戰(zhàn)結束。

5 基于對抗全過程仿真的兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)能力評估模型體系

根據(jù)對作戰(zhàn)過程和作戰(zhàn)仿真對抗規(guī)則的描述，采用基于對抗全過程仿真的效能評估方法評估兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)效能，需要建立表1所示仿真數(shù)學模型體系。

6 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真評估流程

6.1 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真總流程

兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真評估總流程如圖2所示。

圖2 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)仿真評估總流程

6.2 單次對抗仿真流程

兩棲攻擊艦單次對空自防御作戰(zhàn)仿真流程如圖3所示。

7 仿真結果及分析

已知某兩棲攻擊艦初始航向為90°，航速15節(jié)，裝備有艦空導彈兩個發(fā)射裝置、近程艦炮兩座，并可實施箔條和質(zhì)心干擾；交戰(zhàn)海區(qū)風向240°，風速5m/s。來襲目標為掠海飛行的反艦導彈流，速度300m/s，其末制導雷達最大作用距離20km。目標單方向多批次來襲（目標初始方位250°，航向72°，間隔時間2s）和目標多方向多批次來襲（目標從四個不同方向來襲，各方向領先目標方位分別為40°、140°、22°和320°，間隔時間2s），這兩種典型態(tài)勢下兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)成功率分別如圖4、圖5所示。

圖3 兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)單次對抗仿真流程

圖4 目標單方向來襲時兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)成功率

由仿真結果可知，隨著來襲目標批數(shù)的增加，兩棲攻擊艦對空自防御作戰(zhàn)成功率越來越低，其抗擊飽和攻擊能力有限，目標單方向4批次或多方向3批次來襲時，對空自防御作戰(zhàn)成功率都在0.2以下。因此，必須提高兩棲攻擊艦所裝備的艦空導彈多目標多批次抗擊能力、電子戰(zhàn)系統(tǒng)的干擾能力，并縮短其對空自防御作戰(zhàn)反應時間，以切實提高兩棲攻擊艦抗反艦導彈飽和攻擊能力，特別是抗反艦導彈多方向飽和攻擊能力。