基于毀傷機理的常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量計算*

韓光松，曾筱曉，李昭銳

（國防大學(xué)聯(lián)合作戰(zhàn)學(xué)院，石家莊 050084）

0 引言

常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)籌劃中，發(fā)射彈量的計算需要綜合考慮打擊目標(biāo)的特性、導(dǎo)彈部隊的作戰(zhàn)能力、敵我雙方對抗強度等，籌劃結(jié)果直接影響著火力打擊的毀傷效果，決定了戰(zhàn)役發(fā)展進(jìn)程［1-2］。唐寶國等［3］根據(jù)機場各主要子目標(biāo)的材料、抗毀特性選取相應(yīng)的毀傷效果指標(biāo)，構(gòu)造不同作戰(zhàn)條件下侵徹爆破子母彈毀傷機場目標(biāo)的耗彈量算法模型。張紅文等［4］將機場看作一個系統(tǒng)目標(biāo)，各子目標(biāo)的受損都會在不同程度上影響其保障能力，根據(jù)機場保障能力與其各串、并聯(lián)子系統(tǒng)的關(guān)系，建立給定彈量摧毀機場最大保障能力的非線性整數(shù)規(guī)劃模型，基于遺傳算法求解火力方案。鄭斌等［5］以命中概率、毀傷概率、期望毀傷目標(biāo)數(shù)、耗彈量為評價指標(biāo)，建立了末敏彈對集群目標(biāo)射擊效力評估的模型。呂志遠(yuǎn)等［6］基于數(shù)值仿真建立了子母彈戰(zhàn)斗部對跑道目標(biāo)毀傷效能評估方法，該方法能夠提供母彈瞄準(zhǔn)點發(fā)射彈量和跑道類目標(biāo)毀傷概率等參考數(shù)據(jù)。這些研究針對陸上固定目標(biāo)，假設(shè)彈頭落點服從均勻分布，通過大量仿真計算確定滿足毀傷標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射彈量，其計算方法遵循面積比例法的基本思想，不用考慮二次毀傷帶來的影響。

隨著作戰(zhàn)任務(wù)的拓展，大中型水面艦船成為常規(guī)導(dǎo)彈打擊的重點目標(biāo)。由于航母打擊大隊具備強大的攻防兼?zhèn)淠芰?，這些水面艦船上集中部署了大量先進(jìn)的武器系統(tǒng)，并搭載了大量易燃易爆物品，這些因素導(dǎo)致先前用于分析常規(guī)導(dǎo)彈打擊陸上固定目標(biāo)的毀傷機理、毀傷標(biāo)準(zhǔn)等不適用于研究常導(dǎo)打擊水面艦船的發(fā)射彈量計算［7-8］。如何計算常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)的發(fā)射彈量意義重大，一是常規(guī)導(dǎo)彈價值昂貴，二是戰(zhàn)時我方可能需要同時應(yīng)對多個航母打擊大隊，必須著眼敵方高強度介入的情況。本文首先分析目前兩種常用的發(fā)射彈量計算方法的不足，研究大中型水面艦船的毀傷機理，提出常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量的計算方法。

1 反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量計算方法適用性分析

目前，反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量主要有兩種計算方法，下面分析這兩種方法的適用性。

1.1 基于飽和攻擊法計算發(fā)射彈量

冷戰(zhàn)時期，前蘇聯(lián)海軍總司令戈爾什科夫海軍元帥提出“飽和攻擊”戰(zhàn)術(shù)打擊美軍航母打擊大隊。飽和攻擊是指在極短的時間內(nèi)，從空中、水面和水下，由不同方向向同一目標(biāo)發(fā)射超出航母打擊大隊防御能力的反艦導(dǎo)彈，使其防空系統(tǒng)在短時間內(nèi)處于無法應(yīng)付的飽和狀態(tài)，以達(dá)到提高反艦導(dǎo)彈突防概率和摧毀目標(biāo)的目的。

據(jù)公開資料報道［9］，俄羅斯依然沿用了“飽和攻擊”戰(zhàn)術(shù)的思想。美軍航母打擊大隊主要采用“標(biāo)準(zhǔn)”-2 導(dǎo)彈攔截俄反艦導(dǎo)彈，“標(biāo)準(zhǔn)”-2 飛行末段為半主動雷達(dá)制導(dǎo)，需要AN/SPG-62 火控雷達(dá)照射來襲目標(biāo)，“提康德羅加”級導(dǎo)彈巡洋艦一次最多齊射16枚，“阿利·伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦一次最多齊射12 枚。根據(jù)俄羅斯海軍的計算，對付“尼米茲”級航母打擊大隊，“三位一體”飽和攻擊至少要一次性發(fā)射90 枚以上的反艦導(dǎo)彈。近幾年，美軍使用“標(biāo)準(zhǔn)”-6 導(dǎo)彈逐步替代“標(biāo)準(zhǔn)”-2 導(dǎo)彈，“標(biāo)準(zhǔn)”-6 為主動雷達(dá)尋的，沒有照射雷達(dá)的限制，航母打擊大隊在370 km的范圍內(nèi)幾乎可以提供無限的防空火力通道，依靠飽和攻擊航母打擊大隊火力通道的方法不再適用［10］。

如果我軍也采用“飽和攻擊”戰(zhàn)術(shù)突擊敵方航母打擊大隊，常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)面臨的主要威脅來自“宙斯盾”艦發(fā)射的“標(biāo)準(zhǔn)”-3 導(dǎo)彈?！皹?biāo)準(zhǔn)”-3 的發(fā)射不受火控雷達(dá)的限制，“宙斯盾”系統(tǒng)每秒發(fā)射1枚導(dǎo)彈，目前導(dǎo)彈巡洋艦基本用于防空作戰(zhàn)，每個航母打擊大隊最低配置4 艘可用于反導(dǎo)作戰(zhàn)的導(dǎo)彈驅(qū)逐艦。按照這個標(biāo)準(zhǔn)計算，針對同一批來襲目標(biāo)，在“宙斯盾”系統(tǒng)“標(biāo)準(zhǔn)”-3 攔截范圍內(nèi)，這段時間航母打擊大隊每秒發(fā)射4 枚導(dǎo)彈，可以連續(xù)發(fā)射上百枚攔截彈，因此，實戰(zhàn)中航母打擊大隊火力通道難以飽和。

飽和攻擊的目的是對大中型水面艦船形成實質(zhì)性損傷甚至擊沉，然而常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)的目的是使航母打擊大隊喪失作戰(zhàn)能力，并非擊沉航母。迄今為止被擊沉的所有航母均不是由于飽和攻擊戰(zhàn)術(shù)，因此，飽和攻擊戰(zhàn)術(shù)并不適合對航母打擊大隊進(jìn)行打擊。

1.2 基于面積比例法計算發(fā)射彈量

面積比例法，假設(shè)彈頭落點服從均勻分布，根據(jù)目標(biāo)的物理面積，結(jié)合戰(zhàn)斗部毀傷半徑與毀傷要求仿真計算成爆彈量。發(fā)射彈量計算公式可表示為：

其中，C成表示成爆彈量，p發(fā)表示發(fā)射可靠性，p飛表示飛行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

這種計算方法存在明顯的不足：一是成爆彈量的計算沿用了固定目標(biāo)的毀傷機理，如機場跑道、建筑物等，將大中型水面艦船當(dāng)作一塊鋼板，忽略了目標(biāo)毀傷機理的特殊性，這顯然是不合適的；二是常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)本質(zhì)是與航母打擊大隊反導(dǎo)體系的對抗過程，導(dǎo)彈突防概率應(yīng)該根據(jù)戰(zhàn)場實際對抗強度確定。

因此，以上兩種方法的計算原理并不適合海上高端沖突中常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)，且發(fā)射彈量的計算結(jié)果非常大，與常規(guī)導(dǎo)彈部隊的作戰(zhàn)能力并不相稱。事實上，美軍航母打擊大隊不可能裝備如此多的完全用于防御的“標(biāo)準(zhǔn)”-2、“標(biāo)準(zhǔn)”-3 與“標(biāo)準(zhǔn)”-6 導(dǎo)彈，這樣將喪失進(jìn)攻性作戰(zhàn)能力。

2 常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)毀傷機理分析

常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)主要通過火力硬摧毀的方式毀傷航母，科學(xué)計算發(fā)射彈量需要首先弄清常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)的毀傷機理。

2.1 現(xiàn)代航母的抗沉性試驗

2005 年，美軍對退役的常規(guī)動力航母“美國”號進(jìn)行了一次抗轟炸試驗，航母歷經(jīng)25 d 的狂轟亂炸才沉入大西洋底。美國海軍專家稱，航母艦隊模擬戰(zhàn)爭試驗證明，雖然人員損傷不可避免，但是可以斷言解放軍無法在兩周之內(nèi)有效擊沉美軍航母。這個結(jié)論顯然是不科學(xué)的，因為試驗過程中，一是“美國”號航母作為靶船，沒有搭載戰(zhàn)機和彈藥，也沒有燃料，是一個純粹的鐵疙瘩；二是“美國”號航母擔(dān)負(fù)著測試新型導(dǎo)彈、魚雷性能的任務(wù)，轟炸試驗是一項接一項，需要對每個轟炸項目進(jìn)行評估，并沒有往航母的要害打；三是“美國”號航母的水密隔艙門在試驗過程中全部打開。

實戰(zhàn)中航母面對的是多方向多層次連續(xù)攻擊，“尼米茲”級航母上有航空煤油約9 000 t，彈藥約3 000 t，艦載機約90 架，稍不留神就會走火爆炸。因此，“美國”號航母抗轟炸試驗不具備實戰(zhàn)意義，但是可以證明現(xiàn)代航母抗沉性好。美國國防科學(xué)委員會認(rèn)為，“尼米茲”級和“福特”級航母是美國海軍唯一能生存的水面艦艇，其先進(jìn)的設(shè)計特征，如裝甲飛行甲板、雙層船身、隱蔽的彈倉、減震結(jié)構(gòu)等，都是確保航母能夠承受導(dǎo)彈和魚雷多輪打擊而不被擊沉。

2.2 常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)毀傷機理

常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)不需要完全摧毀或擊沉航母，僅需讓航母打擊大隊失去戰(zhàn)斗力即可。如果一枚導(dǎo)彈垂直命中飛行甲板，雖然航母本身還可能處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，但已無法起降艦載機而喪失作戰(zhàn)能力，主要原因包括兩方面：

一是航母是一個搭載易燃易爆物品的作戰(zhàn)平臺，被稱為“世界上最危險的4.5 英畝”，飛行甲板上不僅有準(zhǔn)備掛載的炸彈、導(dǎo)彈等危險品，而且每一架艦載機都是一個潛在的燃燒彈，油箱里裝滿了燃燒值極高又非常不穩(wěn)定的航空煤油，一旦發(fā)生連環(huán)爆炸，將會對飛行甲板甚至是航母本身構(gòu)成滅頂之災(zāi)。從近些年美軍航母發(fā)生的一些重大事故可以看出，一旦導(dǎo)彈命中航母甲板將引發(fā)大面積火災(zāi)和一連串爆炸，二次毀傷成為導(dǎo)致航母受損的主要原因。

二是航母上密集部署了大量先進(jìn)系統(tǒng)，如艦島、指控中心、飛行甲板、彈射器、光學(xué)助降系統(tǒng)、攔阻裝置、機庫、升降機等，這些設(shè)備極大地增加了航母的脆弱性，一旦其中一項受損，航母的作戰(zhàn)能力將大幅度降低或完全喪失。

因此，常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)的關(guān)鍵是導(dǎo)彈命中航母，只要一枚導(dǎo)彈命中必將導(dǎo)致航母喪失作戰(zhàn)能力，航母打擊大隊不得不退出戰(zhàn)斗。基于此，常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)考慮的是導(dǎo)彈命中概率，而不是命中精度［11］，效果評估通常不需要劃分毀傷等級。

3 常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量計算

通過對常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)毀傷機理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)反艦作戰(zhàn)在于精確打擊而不是狂轟亂炸，因此，發(fā)射彈量的計算尤為關(guān)鍵。

3.1 科學(xué)設(shè)計導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)點，牢牢鎖定移動目標(biāo)

常導(dǎo)作戰(zhàn)籌劃時，計算發(fā)射彈量需要首先確定導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)點?？紤]到航母打擊大隊是移動目標(biāo)群，常導(dǎo)火力范圍應(yīng)覆蓋航母及其掩護(hù)幕艦所在海域；其次要降低“宙斯盾”艦處于某一最優(yōu)陣位時對反艦彈道導(dǎo)彈的威脅。我們提出下面的瞄準(zhǔn)點設(shè)計方案，盡可能將航母及其掩護(hù)幕艦“伏擊”在包圍圈內(nèi)。

基于多種偵察手段定位敵方航母的具體位置，以航母的位置坐標(biāo)為中心，記為點O，以反艦導(dǎo)彈機動變軌范圍L km 為變長，構(gòu)設(shè)等邊DABC，3 個頂點為瞄準(zhǔn)點，反艦導(dǎo)彈火力覆蓋區(qū)域如圖1 所示，分別構(gòu)成三重伏擊區(qū)、二重伏擊區(qū)與一重伏擊區(qū)。

圖1 反艦導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)點設(shè)計方案

通過計算可以得到：

航母從三重伏擊區(qū)到二重伏擊區(qū)至少機動

航母從三重伏擊區(qū)到一重伏擊區(qū)至少機動

航母從三重伏擊區(qū)逃出伏擊區(qū)域至少機動

圖2 作戰(zhàn)區(qū)與瞄準(zhǔn)點配置關(guān)系

按照蘭德公司的假設(shè)［12］：從最后的目標(biāo)定位到導(dǎo)彈發(fā)射，C4ISR 有15 min 的額外延遲時間，再加上15 min 的導(dǎo)彈飛行時間，航母平均徑向速度50 km/h。通過計算得到，目標(biāo)定位點與導(dǎo)彈命中點之間最大距離為25 km。

基于現(xiàn)代導(dǎo)彈技術(shù)，反艦導(dǎo)彈機動能力可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于14.4 km；此外航母面臨威脅時將高速機動規(guī)避打擊，不可能完全沿直線航行，因此，航母不可能逃出所設(shè)計的伏擊區(qū)域，瞄準(zhǔn)點設(shè)計方案是科學(xué)合理的。

3.2 精確計算常導(dǎo)發(fā)射彈量，確保有效毀傷目標(biāo)

基于前面設(shè)計的瞄準(zhǔn)點，常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量的計算可以采用公式：

其中，ceil（·）函數(shù)的取值為不小于該數(shù)的最小整數(shù)，3 表示瞄準(zhǔn)點個數(shù)，p發(fā)表示發(fā)射可靠性，p飛表示飛行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

圖3 發(fā)射彈量隨突防概率變化關(guān)系

2015 年9 月14 日蘭德公司發(fā)布研究報告《中美軍力對比：兵力、地理、力量平衡的變化（1996-2017）》，針對反艦彈道導(dǎo)彈發(fā)射彈量的計算，以導(dǎo)彈殺傷半徑、目標(biāo)定位圓概率誤差、武器殺傷概率為關(guān)鍵輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評估了中國軍隊使用反艦彈道導(dǎo)彈打擊和癱瘓美軍水面艦艇的能力。關(guān)鍵輸入數(shù)據(jù)如下：導(dǎo)彈殺傷半徑表示導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)點與命中點之間的最大距離，蘭德公司預(yù)測為25 km～40 km。目標(biāo)定位圓概率誤差表示發(fā)射時目標(biāo)實際位置與瞄準(zhǔn)點之間的誤差，蘭德公司預(yù)測超視距雷達(dá)的目標(biāo)定位圓概率誤差為22 km～178 km。武器殺傷概率表示目標(biāo)在導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)點殺傷半徑范圍之內(nèi)，導(dǎo)彈擊中目標(biāo)的可能性。

蘭德公司得出結(jié)論［12］：如果反艦彈道導(dǎo)彈搜索半徑與其雷達(dá)定位精度之比達(dá)到1.2，導(dǎo)彈命中率60%，只需要齊射6 枚導(dǎo)彈即可達(dá)到80%的毀傷概率。即使美軍艦隊反導(dǎo)系統(tǒng)能將反艦彈道導(dǎo)彈命中率降低到20%，也只需要齊射21 枚。

可以發(fā)現(xiàn)，本文所提算法的計算結(jié)果與蘭德公司得出結(jié)論基本一致。因此，常導(dǎo)反艦作戰(zhàn)發(fā)射彈量計算的關(guān)鍵：一是科學(xué)確定毀傷機理，二次毀傷與脆弱性成為大中型水面艦船受損的主要原因；二是根據(jù)敵我雙方對抗強度確定合適的突防概率。

4 結(jié)論

隨著作戰(zhàn)任務(wù)的拓展，常導(dǎo)作戰(zhàn)籌劃中發(fā)射彈量應(yīng)根據(jù)毀傷機理與突防概率精確計算，為信息化“精確控制戰(zhàn)”提供理論支撐。本文的相關(guān)思想同樣適用于研究其他軍兵種新型作戰(zhàn)力量的作戰(zhàn)計算問題，為其提供理論指導(dǎo)。