島礁對海作戰(zhàn)目標特性分析?

姜義 王瑤 孫超

（海軍航空大學 煙臺 264001）

1 引言

海洋戰(zhàn)略是近代以來各國極為重視的一種國家戰(zhàn)略。近年來，隨著當前國際形勢變化，我國把海洋戰(zhàn)略提升到一個新的高度。南海作為我國最大的領海，自然資源極為豐富，戰(zhàn)略位置極為重要。當前國際形勢依然復雜嚴峻，不排除有個別國家，企圖奪占我島礁，霸占我海上資源，對我國家利益造成嚴重威脅。必須立足現有形勢，依托既有島礁，充分發(fā)揮岸防火力，粉碎敵奪島企圖。保護好我們南海的每一個島礁是擺在我們國家戰(zhàn)略面前一個極為重要的課題，因此研究南海島礁海上目標特性具有極為重要的實戰(zhàn)價值。

2 對海作戰(zhàn)目標特性分析需求

目前我南海島礁部署的主要岸防火炮為某型單管火炮、某型多管火炮，遂行的主要作戰(zhàn)任務包括打擊近海目標和換乘編波之敵，以阻敵登島奪島，并對我方艦艇海上作戰(zhàn)給與火力支援。

阻敵登島作戰(zhàn)一個重要內容是研究目標特性［1］，目標的各類技戰(zhàn)術指標是影響我射擊命中概率的一個重要因素，之前的研究大多只結合我們實際對射擊的效能進行評估優(yōu)化，很少通過分析研判目標特性，進而對射擊進行合理優(yōu)化，分析敵情目標是提高火炮效能的重要手段，本文重點對我南沙島礁守備部隊所面臨的潛在目標進行分析，為以后針對不同目標提高火炮射擊效能提供支撐。

從目前南海的敵占島嶼情況來看，越南、臺灣所占島嶼較多，其中越國近年來多次試圖侵占我既有島嶼，組織多次奪島演練，曾派遣小型快艇、假裝漁船在近海對我島礁實施觀察，對我威脅較大［2］。從敵海洋軍事戰(zhàn)略來看，越南海軍提出了“陸守海進”戰(zhàn)略思想，其海上軍事力量多以小型、快速、隱身裝備為主，具有較強近海突擊作戰(zhàn)能力；臺灣當局以“快速反應、決戰(zhàn)境外”的作戰(zhàn)指導，實施“有效嚇阻、防衛(wèi)固守”的戰(zhàn)略方針，極有可能在出現局部沖突時，對我島礁實施奪島作戰(zhàn)［3］。隨著美國重返亞太戰(zhàn)備再次成為當前美國的核心戰(zhàn)略，美國海軍作為世界上頭號軍事力量，具有隨時參戰(zhàn)的可能，考慮到在當前形勢下，其大規(guī)模參戰(zhàn)可能性不大，可能更多的是采取對越南、臺灣軍事力量進行支援或加強，以實現其盟友軍事行動，達到進一步遏制我國戰(zhàn)略發(fā)展的目的［4］。

3 對海作戰(zhàn)目標特性分析模型

3.1 目標命中面積分析模型

射擊命中概率取決于目標命中面積大小、彈著散布范圍、射角誤差以及中央彈道分布。分析目標命中面積大小對于提高射擊命中概率有重要作用［5］。

目標命中面積可解釋為在彈丸即將命中目標瞬間，目標沿彈丸運動的相對速度方向，在彈丸的命中散布平面上所做的投影面積。對于艦艇來說，就是沿彈丸觸艦的運動方向，艦艇吃水線以上部分在水平面上所做的投影面積，即為艦艇的目標命中面積［6］。由于彈丸速度遠大于艦艇速度，此處近似取彈丸的觸艦速度方向，而非彈丸相對艦艇的相對速度方向。

現代艦艇形體復雜，通常采取等效方法，將艦艇吃水線以上部分近似看作一個矩形體。

圖1 艦艇近似矩形示意圖

艦艇長為L，艦寬為B，將艦艇甲板面看作橢圓，根據橢圓形面積公式：

取矩形體等效長

C=0.785L≈0.8L

所以艦體近似看作矩形體。該矩形體在彈丸觸艦方向上的投影面積近似為矩形［7］。

射擊諸元相同的情況下，由于隨機概率誤差，火炮的炸點散布呈橢圓形分布［8］。

圖2 火炮炸點散布示意圖

采用幾何面積圖形法比較目標命中面積與彈著散布范圍，分以下幾種情況討論。

第一種情況，射擊方向與艦艇方向相同，目標命中矩形面積中心與彈著散布中心重合，對于不同的命中面積目標，目標命中面積越小，命中概率越小，反之同理。

圖3 第一種情況示意圖

第二種情況，射擊方向與艦艇方向相同，目標命中矩形面積中心與彈著散布中心重合，對于不同的彈著散布范圍大小，彈著散布范圍越大，命中概率越小，反之同理。

圖4 第二種情況示意圖

第三種情況，射擊方向與艦艇方向不同，目標命中矩形面積中心與彈著散布中心重合，面積相同，目標命中面積不同時，目標命中面積越大，命中概率越大，反之同理。

第四種情況，射擊方向與艦艇方向不同，目標命中矩形面積中心與彈著散布中心重合，面積相同，射擊方向不同時，艦艇方向與射擊方向重合度越高，命中概率越大，反之同理。

圖5 第三種情況示意圖

圖6 第四種情況示意圖

第五種情況，彈著散布中心與目標命中面積中心不重合，且發(fā)生偏移量較大時，此時命中概率為零，目標命中面積大小與一發(fā)命中概率無關。

圖7 第五種情況示意圖

根據以上分析可得，通常情況下，在彈著散布中心與目標命中面積中心重合時，目標命中面積越大，則命中概率越大，彈著散布中心與目標命中面積中心不重合時的情況除外。

3.2 目標運動速度影響分析模型

接收到目標指示后，射擊指揮員或自動火控系統(tǒng)將開始計算各射擊諸元，即為射擊準備，射擊諸元誤差主要由測定目標現在坐標的誤差、計算目標提前量的誤差、計算彈道氣象修正量的誤差、計算系統(tǒng)工作誤差四部分組成。目標運動速度將影響計算目標提前量的誤差［9］。

圖8 目標命中提前點誤差分解

目標提前量的概率誤差計算表達式為［10］

式中：Dxt為目標提前點橫軸誤差，m；Dyt為目標提前點縱軸誤差，m；Vm為目標實際速度，m/s；t為彈丸飛行時間，s；α為目標實際航向，rad或°；Ev為目標速度的概率誤差，Ev=1nm～2nm；EH為目標航向的概率誤差，EH=0.0349rad～0.0524rad或EH=2°～3°。

由于

Dt為目標提前點的概率誤差［11］。

所以，將Dxt、Dyt代入得

展開合并同類項，化簡可得

其中彈丸飛行時間t取決于火炮到目標點的距離和彈丸飛行速度［12］，假定火炮到目標點的距離為定值已知，彈丸飛行速度與目標特性無關，當前只分析目標特性對火炮射擊的影響，暫不考慮彈丸速度問題，假設為定值。

在以上假設基礎上，由式可見，Dt取決于三個變量，即Vm、EH、Ev，其中EH、Ev為概率誤差，與目標特性無關，Ev的取值范圍為1kn～2kn，EH的取值范圍為 0.0349rad～0.0524rad［13］。

首先討論Ev與Dt的關系，對Dt函數求Ev偏導數，得

所以

對該函數運用Matlab工具建立模型圖像。

圖9 Dt隨Vm和EH變化模型

由圖可以看出當目標航速為0時，目標提前點的概率誤差Dt為0，當目標航速Vm逐漸增大時，當Dt也呈明顯遞增趨勢，而對于目標航向概率誤差EH，隨著EH的增大，Dt沒有明顯遞增或遞減趨勢，可以判斷目標航向概率誤差EH對于目標提前點的概率誤差Dt的影響極為有限，而在實際運用過程中也確實如此，EH量級極小，對誤差影響很小，通常取最大誤差0.0524rad，而目標航速Vm是目標提前點概率誤差Dt的重要影響因素，了解掌握目標航速和機動能力具有重要價值［14］。

4 典型對海作戰(zhàn)對象目標特性分析

下面對越南、臺灣、美國潛在海上作戰(zhàn)目標進行分析。

4.1 越南近海主要目標特性分析

目前，越南海軍可能用于奪島作戰(zhàn)的輕型水面艦艇共27艘，兩棲登陸艦艇3艘。其中獵豹級隱身導彈護衛(wèi)艦是越南較為先進艦型，航速快、隱身性能好，滿載排水量1600t，推進最大航速可達26kn，整船采用反輻射材料涂裝，加之燃氣和燃油機靜音性能好，隱身性能較強。西格瑪級輕型隱身導彈護衛(wèi)艦是越南采購自荷蘭的較為新型護衛(wèi)艦，其一體化集成度較高，艦載武器裝備較為先進，配備搜索雷達、導航雷達、火控雷達、聲吶等，具有較高的隱身能力、電子戰(zhàn)能力和探測性能。黃蜂Ⅰ級、Ⅱ級導彈快艇是越南相對早期的艦型，排水量小，航速快是其最大特點。毒蜘蛛導彈快艇、波克級導彈快艇和閃電級導彈快艇具有高隱身性能和高干擾能力，具有較強近海偵測打擊能力［2］。具體參數見表1。

表1 越南輕型和兩棲艦艇主要參數

通過表1比較發(fā)現，黃蜂Ⅰ級、Ⅱ級導彈快艇、波克級導彈快艇、閃電級導彈快艇目標命中面積在243.36 m2～457.76m2之間，遠小于獵豹3.9級導彈護衛(wèi)艦1128.288m2，航速在34kn～42kn之間，遠大于獵豹3.9級導彈護衛(wèi)艦、西格瑪級導彈護衛(wèi)艦以及771A兩棲登陸艇航速，總體命中面積小、航速快，這四種艦型在最高航速下，我方部署的火炮射擊命中概率將有所降低［14］。

4.2 臺灣近海目標特性分析

當前臺灣海軍裝備種類輕型快艇48艘，光華六號導彈快艇31艘，微型導彈突擊艇4艘，錦江級巡邏艦12艘，沱江級巡邏艦1艘。微型導彈突擊艇，是臺灣當局基于光華六號導彈快艇研發(fā)的新型突擊快艇，預計成軍規(guī)模60艘，于2019年交付首批4艘艦型，2029年前交付最后一批該型艦艇，該艇設計理念較為先進，外形設計具有雷達隱身功能，船體采用新型輕便加固材料，在兼顧強度同時，使船體更輕，載重量更大，艇全長31.4m，全寬5.4m，滿載排水量50t，滿載最大航速35kn，續(xù)航里程100nm。沱江級巡邏艦，是臺方研制的首艘雙體船，目前裝備1艘，計劃到2026年前12艘列裝完畢。該型艦近海戰(zhàn)斗能力強，吃水淺，能夠迅速接近并攻擊目標，船體制作工藝先進，一體化程度高，包括艦上火炮、桅桿在內均進行隱身處理，動力方面采用柴油推動力，采取隱蔽煙囪排放設計，發(fā)熱性降低，使總體雷達反射面大副降低，隱身性能顯著提高。

臺灣海軍現役兩棲登陸艦艇共203艘，包括船塢登陸艦、兩棲登陸指揮艦、中海級戰(zhàn)車登陸艦、中和級戰(zhàn)車登陸艦、美字級中型登陸艦、聯字級步兵登陸艦、501級登陸艇、1466級登陸艇、1610級登陸艇等型號，大部分為二戰(zhàn)前后美軍為臺軍提供的艦型，裝備老舊，技術落后，其中排水量較大的有兩棲指揮艦2艘、艦長100m，艦寬15m，最大排水量3698t，最大航速12節(jié)，中海級戰(zhàn)車登陸艦1艘，艦長99.97m，艦寬15.24m，最大排水量4850t，最大航速12節(jié)，臺灣預計于2021年前建成2艘新型船塢登陸艦，可裝載兩棲突擊車、滿載排水量10600噸，艦長153m，艦寬23m，最大航速21.5節(jié)。

通過表2比較發(fā)現，沱江級巡邏艦、錦江級巡邏艦、微型導彈突擊艇、光華六號導彈快艇目標命中面積在135.6m2～769.6m2之間，遠小于中海級、中和級戰(zhàn)車登陸艦2872.8m2，航速在27kn～38kn之間，遠大于中和級戰(zhàn)車登陸艦航速，總體命中面積小、航速快，這四種艦型在最高航速下，我方部署的火炮射擊命中概率將有所降低。

表2 臺灣輕型和兩棲艦艇參數

4.3 美國近海目標特性分析

美國輕型水面艦艇主要包括兩種艦型，即瀕海戰(zhàn)斗艦（LCS）和近岸巡邏艦，瀕海戰(zhàn)斗艦是美國近年來新提出的一種艦艇設計，最新型號瀕海戰(zhàn)斗艦充分發(fā)揮了瀕海戰(zhàn)艦的戰(zhàn)斗特點，在具有輕型艦艇航速快、隱身好、戰(zhàn)術靈活等特點外，同時還兼具反潛、偵察和海上攔截等多種能力，模塊化的設計方式使其系統(tǒng)配載更加靈活，能夠針對不同類型作戰(zhàn)任務裝配不同模組，達到作戰(zhàn)使用要求［15］。美軍另一種輕型巡邏艇颶風級沿海巡邏艇共有13艘，該艇是支援美特種部隊逐行特種作戰(zhàn)的主要艇種，島礁對海防御的任務之一就是防小股敵特襲擾，因此我島礁對海防衛(wèi)對此艦種應引起重視。

美國兩棲登陸艦艇數量眾多，技術先進，裝載能力、隱身能力、投送能力都很強，大型兩棲登陸艦艇典型代表是黃蜂級通用兩棲突擊艦，可以搭載3艘LCAC氣墊登陸艇，中小型兩棲戰(zhàn)艦代表是圣安東尼奧級兩棲船塢運輸艦，現役11艘，計劃建造26艘，可以搭載2艘LCAC氣墊登陸艇，或者1艘LCU通用登陸艇。LCAC氣墊登陸艇是美國海軍進行登島作戰(zhàn)的主要突擊艇種，該艇可以在較為復雜的岸灘進行登陸，世界上70%的岸灘都能滿足登陸要求，使其具有較強的廣泛應用性，高達40節(jié)的航速為其實施搶灘登陸提供強大機動能力，該艇自誕生以來就成為美國海軍奪島作戰(zhàn)的有力武器。

通過表3比較發(fā)現，颶風級沿海巡邏艇、LCAC氣墊登陸艇目標命中面積在304m2～337m2之間，航速在35 kn～40kn之間，屬于典型目標命中面積小，航速快，射擊命中難的目標。自由級和獨立級瀕海戰(zhàn)斗艦目標命中面積稍大，但速度快于颶風級沿海巡邏艇、LCAC氣墊登陸艇，達到44kn～47kn，也將對我射擊命中概率產生較大影響。

表3 美國輕型和兩棲艦艇參數

5 結語

1）目標航速與射擊命中概率呈負相關，目標命中面積與射擊命中概率呈正相關。即目標航速越小，射擊命中概率就越大；目標命中面積越大，射擊命中概率就越大；反之同理。

2）越南海軍黃蜂Ⅰ級、Ⅱ級導彈快艇、波克級導彈快艇、閃電級導彈快艇四種艦型，臺灣海軍沱江級巡邏艦、錦江級巡邏艦、微型導彈突擊艇、光華六號導彈快艇四種艦型，美國海軍颶風級沿海巡邏艇、LCAC氣墊登陸艇，自由級和獨立級瀕海戰(zhàn)斗艦四艦型，共十二種型艦對我射擊命中概率影響較大，實戰(zhàn)中應重點識別，給予高度重視。