單艦防空反導(dǎo)綜合作戰(zhàn)效能評(píng)估

劉艷平

（ 91404部隊(duì)，河北秦皇島 066000）

水面艦艇是當(dāng)代海軍的主要作戰(zhàn)平臺(tái)，水面艦艇及編隊(duì)的作戰(zhàn)能力代表著國(guó)家的海軍實(shí)力。水面艦艇作戰(zhàn)任務(wù)包括對(duì)海打擊、對(duì)空防御、水下反潛等。對(duì)空防御能力也稱為防空反導(dǎo)能力，它是水面艦艇對(duì)空作戰(zhàn)的必備能力，一旦喪失，再精尖先進(jìn)的水面艦艇也會(huì)淪為被敵攻擊的靶船。目前，對(duì)水面艦艇防空反導(dǎo)綜合作戰(zhàn)能力評(píng)估方法有專家咨詢法、層次分析法等，這些方法很大程度上摻雜了考核人員的主觀因素，因而存在不準(zhǔn)確性。為此，本文提出基于概率學(xué)的分類綜合評(píng)價(jià)法，從量化的角度為單艦防空反導(dǎo)綜合作戰(zhàn)效能評(píng)估和作戰(zhàn)應(yīng)用方法優(yōu)劣評(píng)價(jià)，提供1種新思路。

1 反導(dǎo)武器系統(tǒng)分析

水面艦艇的對(duì)空作戰(zhàn)系統(tǒng)主要由警戒探測(cè)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、艦炮武器系統(tǒng)和艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)等組成。其中：警戒探測(cè)系統(tǒng)包括警戒雷達(dá)、紅外警戒設(shè)備；電子對(duì)抗系統(tǒng)包括雷達(dá)偵察告警設(shè)備、箔條/紅外干擾彈發(fā)射裝置等；艦炮武器系統(tǒng)包括艦炮武器、艦炮火控系統(tǒng)等；艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)包括武控系統(tǒng)、發(fā)控設(shè)備和發(fā)射裝置等。水面艦艇對(duì)空作戰(zhàn)系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 水面艦艇對(duì)空作戰(zhàn)系統(tǒng)Fig.1 Anti-air warfare system for surface ship

在防空反導(dǎo)中，警戒探測(cè)系統(tǒng)和電子對(duì)抗系統(tǒng)中的雷達(dá)偵察告警設(shè)備主要用于發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)，為武器端的作戰(zhàn)運(yùn)用提供指示引導(dǎo)。用于防空反導(dǎo)的武器主要是電子對(duì)抗系統(tǒng)、艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)和艦炮武器系統(tǒng)。通過“軟硬”武器配合——先以無源干擾進(jìn)行“軟”抗擊，再以導(dǎo)彈、主炮進(jìn)行“硬”攔截，從而對(duì)來襲目標(biāo)形成梯次抗擊?！败浻病蔽淦鞯慕M合運(yùn)用，抗擊次序和使用時(shí)機(jī)等構(gòu)成了作戰(zhàn)運(yùn)用方法。在現(xiàn)有武器裝備的條件下，改進(jìn)完善作戰(zhàn)運(yùn)用方法，有利于提高武器裝備的作戰(zhàn)效能。

2 抗導(dǎo)武器核心指標(biāo)能力

裝備都有自身的核心能力。水面艦艇的核心能力是對(duì)空防御、對(duì)海打擊和水下反潛，而不同能力的體現(xiàn)又涉及相應(yīng)的核心裝備。單艦防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力的核心裝備有電子對(duì)抗系統(tǒng)、艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)和艦炮系統(tǒng)。武器系統(tǒng)要發(fā)揮其作戰(zhàn)效能，主要依靠其核心指標(biāo)能力。評(píng)價(jià)單艦防空反導(dǎo)綜合作戰(zhàn)效能，主要看對(duì)相應(yīng)核心裝備的核心指標(biāo)能力的把握程度，也就是各武器系統(tǒng)對(duì)來襲目標(biāo)的攔截成功率。武器系統(tǒng)對(duì)不同來襲目標(biāo)的攔截成功率是通過試驗(yàn)、訓(xùn)練以及仿真推演所得的數(shù)據(jù)，是經(jīng)過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，因而是可信并可直接應(yīng)用的。

2.1 電子對(duì)抗核心指標(biāo)

電子對(duì)抗系統(tǒng)是在偵察到末制導(dǎo)雷達(dá)信號(hào)后或在警戒雷達(dá)的引導(dǎo)下實(shí)施無源干擾，通過引偏導(dǎo)彈頂部的末制導(dǎo)雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的保護(hù)。無源干擾有厘米質(zhì)心、紅外質(zhì)心以及與紅外彈組合等形成的復(fù)合質(zhì)心干擾。根據(jù)相關(guān)裝備作戰(zhàn)使用手冊(cè)和裝備技術(shù)說明書可知，無源干擾對(duì)來襲目標(biāo)的攔截成功率與威脅舷角、干擾樣式等存在一定關(guān)系。設(shè)無源干擾的成功率為，不同舷角對(duì)應(yīng)不同的干擾成功率，z為干擾成功率范圍，無源干擾攔截概率，如表1所示。

表1 無源干擾攔截概率表Tab.1 Interception probability table for passive interference

2.2 艦空導(dǎo)彈核心指標(biāo)

艦空導(dǎo)彈的發(fā)射與警戒探測(cè)系統(tǒng)有關(guān)，需要警戒探測(cè)系統(tǒng)對(duì)其提供目標(biāo)指示。當(dāng)警戒探測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)連續(xù)跟蹤，在精度、距離、航捷等滿足艦空導(dǎo)彈發(fā)射要求時(shí)，即可對(duì)來襲目標(biāo)發(fā)起攔截。導(dǎo)彈發(fā)射后，對(duì)目標(biāo)的攻擊取決于其制導(dǎo)方式，對(duì)來襲目標(biāo)的攔截概率主要由艦空導(dǎo)彈的自身性能決定，但來襲目標(biāo)類型、環(huán)境因素等對(duì)導(dǎo)彈的命中率會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。根據(jù)相關(guān)作戰(zhàn)指導(dǎo)手冊(cè)和裝備說明書，可明確其具體概率，設(shè)艦空彈命中概率為，目標(biāo)類型影響因子為x，環(huán)境因素影響因子y，艦空導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的攔截概率,如表2所示。

表2 艦空導(dǎo)彈攔截概率表Tab.2 Interception probability table for aircraft missiles

2.3 艦炮武器核心指標(biāo)

艦炮武器主要由跟蹤雷達(dá)進(jìn)行指示引導(dǎo)，按照方位對(duì)來襲目標(biāo)進(jìn)行抗擊，炮彈本身不具備自動(dòng)尋找的功能，它主要依靠炮彈抗擊數(shù)量形成一定攔截概率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)，艦炮的毀傷概率與目標(biāo)的類型、飛行速度、高度以及與艦艇的距離存在較大關(guān)系。以抗擊典型導(dǎo)彈目標(biāo)為例，根據(jù)相關(guān)作戰(zhàn)使用手冊(cè)可以查到艦炮武器的毀傷概率。設(shè)為目標(biāo)距艦距離，為來襲目標(biāo)速度，單位m s，為來襲目標(biāo)高度，為毀傷概率。具體毀傷概率，如表3所示。

表3 艦炮毀傷概率表Tab.3 Damage probability table for naval guns

3 反導(dǎo)效能綜合評(píng)估方法

分類綜合評(píng)價(jià)法，由類型分類評(píng)估法和樣式分類評(píng)估法構(gòu)成，它是以概率學(xué)為基礎(chǔ)建立的綜合評(píng)價(jià)法，該方法不僅能對(duì)單艦作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估，還可以對(duì)不同戰(zhàn)法的運(yùn)用進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 綜合評(píng)價(jià)基本原理

水面艦艇在抗擊典型導(dǎo)彈目標(biāo)中，采用電子戰(zhàn)系統(tǒng)、艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、艦炮武器系統(tǒng)形成的“軟硬”抗擊，通過“軟硬”結(jié)合，分層攔截、梯次抗擊，實(shí)現(xiàn)攔截典型導(dǎo)彈目標(biāo)概率的最大化。

對(duì)單艦防空反導(dǎo)效能綜合評(píng)估，須建立在抗導(dǎo)武器裝備的核心指標(biāo)能力之上，以概率學(xué)為基礎(chǔ)，分別建立武器類型分類法和目標(biāo)樣式分類法。武器類型分類法是按照無源干擾、艦空導(dǎo)彈、艦炮系統(tǒng)抗擊類型分類，分別針對(duì)某一目標(biāo)建立成功概率模型；目標(biāo)樣式分類法是針對(duì)典型目標(biāo)攻擊樣式，按照抗擊單目標(biāo)、單向目標(biāo)流、多發(fā)多向目標(biāo)、多向多目標(biāo)流開展分類。分門別類建立綜合評(píng)估模型，可對(duì)綜合抗導(dǎo)效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 武器類型分類方法

設(shè)抗擊典型目標(biāo)成功概率為，抗擊次數(shù)為，第某次抗擊為。按照無源干擾、艦空導(dǎo)彈、艦炮系統(tǒng)分類建立抗擊模型。

無源干擾抗擊某一目標(biāo)成功概率：

3.3 目標(biāo)樣式分類方法

目標(biāo)樣式分類法是建立在類型分類法之上的，按照單目標(biāo)、單向目標(biāo)流、多發(fā)多向目標(biāo)、多發(fā)多向目標(biāo)流攻擊樣式二次分類，目標(biāo)分類合成，如圖2所示。

圖2 目標(biāo)分類合成圖Fig.2 Target classification composite diagram

對(duì)單一目標(biāo)，艦艇采取先以無源干擾，再用艦空導(dǎo)彈抗擊，最后用艦炮武器抗擊。建立抗擊成功率模型如下。

對(duì)于單向目標(biāo)流，艦艇警戒雷達(dá)能夠正常發(fā)現(xiàn)，但能否分辨則須根據(jù)雷達(dá)具體類型而定，能夠建批的目標(biāo)按照抗擊單目標(biāo)處理，不能分別建批的目標(biāo)采用以下方法。

由于是單向目標(biāo)流，多目標(biāo)從同一方向來襲，因而，艦艇實(shí)施無源干擾對(duì)目標(biāo)流均有效，且抗擊成功率相同。在“硬”武器抗擊中，“硬”武器在目標(biāo)流中優(yōu)先抗擊離艦艇距離近的目標(biāo)，抗擊成功后繼續(xù)對(duì)后續(xù)目標(biāo)抗擊。目標(biāo)流突防成功分為2種情況：1）“軟硬”武器抗擊均失敗；2）“軟硬”武器只對(duì)前者抗擊，無源干擾、艦空導(dǎo)彈失敗，艦炮抗擊成功，對(duì)末尾目標(biāo)未抗擊或未達(dá)成抗擊。

第1種情況，目標(biāo)流突防成功概率模型：

在抗擊多發(fā)多向目標(biāo)中，對(duì)目標(biāo)實(shí)施無源干擾時(shí)，多個(gè)目標(biāo)來襲方向不同，舷角也不同，因而抗擊成功率亦不同；“硬”武器抗擊中，對(duì)多個(gè)目標(biāo)是分別抗擊，抗擊的次數(shù)和成功概率亦不同。

方向1，目標(biāo)突防成功率模型：

在抗擊多發(fā)多向目標(biāo)流中，不同方向的來襲目標(biāo)可能由單目標(biāo)或目標(biāo)流構(gòu)成。采用分割法，參照抗擊單向目標(biāo)和目標(biāo)流模型，分別建立單目標(biāo)和目標(biāo)流突防成功模型，按照抗擊多發(fā)多向目標(biāo)的方法建立多發(fā)多向目標(biāo)流成功概率模型。

單目標(biāo)攔截成功概率模型：

抗擊多發(fā)多向目標(biāo)流成功概率綜合模型：

4 典型應(yīng)用評(píng)估實(shí)例

如圖3所示，2艘護(hù)衛(wèi)艦分別位于A和B兩點(diǎn)，4架靶機(jī)從保障艦上起飛，對(duì)準(zhǔn)C 點(diǎn)分別從a、b、c 方向來襲，對(duì)C點(diǎn)發(fā)起攻擊，其中a方向?yàn)槟繕?biāo)流。參訓(xùn)艦在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，各自采用不同戰(zhàn)法抗擊，基本流程是提前開展艦艇機(jī)動(dòng)，實(shí)施無源干擾后，在預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的引導(dǎo)下，對(duì)3 個(gè)方向的來襲目標(biāo)分別開展“硬”武器抗擊，實(shí)現(xiàn)對(duì)空綜合防御。

圖3 水面艦艇編隊(duì)防空反導(dǎo)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖Fig.3 Situation chart of anti-air and anti-missile warfare of the surface ship formation

A 艦采用戰(zhàn)法1：實(shí)施無源干擾1 次，對(duì)于a 方向目標(biāo)流，艦空導(dǎo)彈抗擊2次，艦炮抗擊1次；對(duì)b和c方向目標(biāo)，艦空導(dǎo)彈各抗擊1 次，艦炮各抗擊1 次，具體抗擊情況，如表4所示，所有數(shù)據(jù)均由人工設(shè)定。

表4 A艦抗擊情況表Tab.4 Table of resistance of ship A

依據(jù)分類綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)A艦防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效能綜合評(píng)估如下。

A艦防空反導(dǎo)綜合攔截概率=74.53%。

B艦采用戰(zhàn)法2：實(shí)施無源干擾1次，對(duì)于a方向目標(biāo)流，艦空導(dǎo)彈抗擊2 次，艦炮抗擊1 次；對(duì)b 方向目標(biāo)，艦空導(dǎo)彈各抗擊2 次，艦炮抗擊1 次；對(duì)c 方向目標(biāo)，艦炮抗擊1 次。具體抗擊情況，如表5 所示，所有數(shù)據(jù)均由人工設(shè)定。

表5 B艦抗擊情況表Tab.5 Table of resistance of ship B

依據(jù)分類綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)B艦防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效能綜合評(píng)估如下。

通過分類綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算，A 艦采用的戰(zhàn)法1 效能明顯優(yōu)于B艦采用的戰(zhàn)法2。戰(zhàn)法2的缺點(diǎn)是：無源干擾時(shí)艦艇機(jī)動(dòng)不到位，沒有在最大攔截概率處實(shí)施無源干擾；“硬”武器使用時(shí)，沒有實(shí)現(xiàn)均勻抗擊。

5 結(jié)束語

本文從單艦武器系統(tǒng)分析入手，以抗導(dǎo)武器核心指標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，建立電子對(duì)抗、艦空導(dǎo)彈、艦炮武器3類武器核心指標(biāo)體系，將武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力聚焦到反導(dǎo)攔截概率上。從概率學(xué)角度提出分類綜合評(píng)價(jià)法，先按照武器類型和目標(biāo)樣式分類，分別建立評(píng)估模型，再綜合建立反導(dǎo)效能綜合評(píng)估模型，從量化的角度對(duì)單艦防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效能進(jìn)行綜合評(píng)估。該方法不僅可以量化評(píng)估單艦防空反導(dǎo)綜合作戰(zhàn)效能，還可對(duì)不同作戰(zhàn)運(yùn)用方法的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)，查找戰(zhàn)法運(yùn)用中的短板缺陷，有助于戰(zhàn)法的迭代升級(jí)，可進(jìn)一步提高單艦防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力。