近遠(yuǎn)程兩型小直徑炸彈多目標(biāo)轟炸技術(shù)研究

鄒 杰， 張 華， 郭立敏， 劉艷明， 范鑫磊

(1.光電控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471000； 2.空裝駐洛陽(yáng)地區(qū)第一軍事代表室,河南 洛陽(yáng) 471000；3.空裝駐北京地區(qū)軍事代表室，北京 100000)

0 引言

機(jī)場(chǎng)是戰(zhàn)時(shí)最重要的軍事設(shè)施之一，摧毀敵方機(jī)場(chǎng)將限制敵方戰(zhàn)機(jī)起飛，從而使敵方的空中力量無(wú)從談起[1]。但機(jī)場(chǎng)一般位于敵防區(qū)腹地，在實(shí)際戰(zhàn)爭(zhēng)中，如何對(duì)敵方機(jī)場(chǎng)進(jìn)行空中轟炸存在諸多技術(shù)難題。現(xiàn)代隱身作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)利用其隱身特性突防進(jìn)入敵防區(qū)，轟炸機(jī)場(chǎng)時(shí)，更重要的是將機(jī)場(chǎng)切成足夠小的分段，對(duì)打擊精度要求相對(duì)寬松，因此載機(jī)的攻擊武器可采用小直徑炸彈，但在投彈時(shí)刻，必然會(huì)增大隱身作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)的RCS，造成暴露，因此用最短的時(shí)間摧毀敵方機(jī)場(chǎng)接著退出敵防空區(qū)域顯得極為重要[2]。一次進(jìn)入作戰(zhàn)區(qū)域，充分利用載機(jī)攜帶的多種空面多目標(biāo)攻擊武器同時(shí)攻擊多個(gè)目標(biāo)，可大大提高現(xiàn)代隱身作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)的對(duì)面攻擊能力，提高載機(jī)自身的生存力，使作戰(zhàn)任務(wù)達(dá)到事半功倍的效果[3]。

本文提出的雙武器多目標(biāo)攻擊能夠提高載機(jī)單次突防打擊的目標(biāo)數(shù)量，對(duì)于打擊聚集多分布的多個(gè)目標(biāo)，雙武器多目標(biāo)攻擊能力能夠減少載機(jī)的突防次數(shù)，提高攻擊的效率和時(shí)效性。雙武器多目標(biāo)攻擊戰(zhàn)術(shù)決策就是研究如何進(jìn)行目標(biāo)預(yù)分組和再分組、如何構(gòu)成雙武器多目標(biāo)攻擊條件以及攻擊方向?qū)?yōu)。

1 小直徑炸彈作戰(zhàn)使用條件分析

小直徑炸彈(SDB)攻擊范圍如圖1所示，可利用最大射程、最小射程及最大扇面角來(lái)描述。

圖1 小直徑炸彈攻擊范圍示意圖

同一高度條件下，最大、最小允許發(fā)射距離都隨著載機(jī)速度增大而增大；同一速度條件下，最大、最小允許發(fā)射距離則隨著高度增加而增大。故在高空、高速條件下使用小直徑炸彈對(duì)地攻擊，可最大程度發(fā)揮其作戰(zhàn)效能。

2 雙武器多目標(biāo)攻擊戰(zhàn)術(shù)決策流程

雙武器多目標(biāo)攻擊戰(zhàn)術(shù)決策流程如圖2所示。

圖2 雙武器多目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)決策流程圖

飛行員/操作員在多目標(biāo)模式下進(jìn)行下面的流程，否則結(jié)束。首先，將外部的目標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模塊內(nèi)部的信息格式。計(jì)算目標(biāo)兩兩之間的距離，并按從小到大排序。之后，根據(jù)裝訂的兩種武器投放高度和速度，計(jì)算兩種不同射程的小直徑炸彈的攻擊區(qū)范圍參數(shù)，并通過(guò)增大最大扇面角Φμmax得到兩種不同射程的小直徑炸彈的拓展攻擊區(qū)，然后，根據(jù)拓展攻擊區(qū)覆蓋法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)分組，并確定對(duì)應(yīng)預(yù)分組目標(biāo)的攻擊武器，隨后，根據(jù)距離排序結(jié)果和所選小直徑炸彈的攻擊區(qū)范圍，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行再分組。接著，對(duì)于每個(gè)分組的目標(biāo)，以第一個(gè)目標(biāo)為原點(diǎn)的地理坐標(biāo)系作為分組的局部坐標(biāo)系，將其他目標(biāo)都轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系下。在局部坐標(biāo)系下，完成虛擬攻擊點(diǎn)、攻擊起始點(diǎn)、攻擊結(jié)束點(diǎn)、攻擊區(qū)重疊縱深的計(jì)算。優(yōu)先對(duì)近射程小直徑炸彈多目標(biāo)攻擊進(jìn)行尋優(yōu)，找到最優(yōu)攻擊方向后驗(yàn)證此攻擊方向是否滿足遠(yuǎn)射程小直徑炸彈多目標(biāo)攻擊條件，如果不滿足，可以對(duì)最優(yōu)攻擊方向進(jìn)行精度為1°的正負(fù)調(diào)整，直至滿足為止。最后，將解算結(jié)果再轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度坐標(biāo)。將雙武器多目標(biāo)攻擊戰(zhàn)術(shù)決策的結(jié)果疊加到地圖上，供作戰(zhàn)人員抉擇。

3 目標(biāo)預(yù)分組與再分組

目標(biāo)預(yù)分組與再分組步驟如下。

1)首先進(jìn)行小直徑炸彈攻擊范圍解算得到兩種不同射程的小直徑炸彈的攻擊區(qū)扇形圖，如圖3所示，然后將目標(biāo)分布圖和兩種不同射程的小直徑炸彈的攻擊區(qū)扇形圖放在同一標(biāo)尺刻度下，增大最大扇面角Φμmax，對(duì)兩種不同射程的小直徑炸彈的扇形攻擊區(qū)進(jìn)行延伸，使延伸后的兩種小直徑炸彈的扇形攻擊區(qū)盡量覆蓋目標(biāo)分布圖中的所有目標(biāo)。并根據(jù)兩種不同射程的小直徑炸彈的扇形攻擊區(qū)所覆蓋的目標(biāo)對(duì)所有目標(biāo)進(jìn)行預(yù)分組并確定對(duì)應(yīng)預(yù)分組目標(biāo)的攻擊武器[4]，如圖4所示。

圖3 目標(biāo)分布圖和兩種小直徑炸彈的攻擊區(qū)示意圖

圖4 預(yù)分組示意圖

根據(jù)以上方法可將目標(biāo)分為兩組:T1，T2，T3，T4，T5，T6為一組;T7，T8，T9為另一組。

2)計(jì)算兩兩配對(duì)目標(biāo)之間的距離，然后按照距離從小到大排序，再將距離不大于分組門限d的目標(biāo)配對(duì)檢索出來(lái)。最后從最小距離的兩個(gè)目標(biāo)開(kāi)始擴(kuò)展，從距離不大于d的其他目標(biāo)配對(duì)里搜索包含與前面目標(biāo)號(hào)相同的目標(biāo)，基于樹(shù)形擴(kuò)展成目標(biāo)分組。此步驟完成目標(biāo)群的粗略分組，將地域上分布間距較大的目標(biāo)分開(kāi)。下面舉例說(shuō)明過(guò)程，如表1所示。

表1 目標(biāo)距離表

單組目標(biāo)的最大數(shù)量為擬用武器類型可用武器數(shù)量，前面的分組已經(jīng)分配的武器數(shù)量需要減去，如圖5所示。

圖5 目標(biāo)分組示意圖

3)完成上面的再分組后，需要對(duì)每一個(gè)分組進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)計(jì)算判斷距離較近的目標(biāo)群里哪些目標(biāo)能夠被小直徑炸彈的攻擊區(qū)同時(shí)覆蓋。對(duì)每個(gè)再分組的目標(biāo)處理過(guò)程包括三角形選擇、三角形包含的目標(biāo)。假設(shè)一個(gè)分組有4個(gè)目標(biāo)，如圖6所示。

圖6 多目標(biāo)攻擊三角形確定

4 多目標(biāo)攻擊解算與多目標(biāo)攻擊方向?qū)?yōu)

多目標(biāo)攻擊投放點(diǎn)計(jì)算如圖7所示。

圖7 多目標(biāo)攻擊投放點(diǎn)計(jì)算

三角形3個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為A(ax,ay),B(bx,by),C(cx,cy)，則虛擬攻擊點(diǎn)坐標(biāo)為

(1)

然后依次對(duì)三角形頂點(diǎn)A，C做與B點(diǎn)類似的處理，得到最近投放點(diǎn)坐標(biāo)序列和最遠(yuǎn)投放點(diǎn)坐標(biāo)序列，分別表述為(L1x_a,L1y_a),(L1x_b,L1y_b),(L1x_c,L1y_c)和(L2x_a,L2y_a),(L2x_b,L2y_b),(L2x_c,L2y_c)。

圖8所示為最近投放點(diǎn)和最遠(yuǎn)投放點(diǎn)計(jì)算，重疊攻擊縱深為綠色線段。

圖8 多目標(biāo)攻擊重疊攻擊區(qū)計(jì)算

分別計(jì)算虛擬攻擊點(diǎn)O與L1_a，L1_b，L1_c點(diǎn)的距離，選擇距離最大的點(diǎn)作為公共的最近投放點(diǎn)L1(L1x,L1y)；分別計(jì)算虛擬攻擊點(diǎn)O與L2_a，L2_b，L2_c點(diǎn)的距離，選擇距離最大的點(diǎn)作為公共的最遠(yuǎn)投放點(diǎn)L2(L2x,L2y)。則重疊攻擊區(qū)縱深為

(2)

由于攻擊區(qū)縱深可以轉(zhuǎn)換為地面操作員看到SHOOT后發(fā)送攻擊授權(quán)的反應(yīng)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間存在最短門限，即攻擊區(qū)縱深存在最小門限值。暫定門限值為D′limit=1600 m。如果存在攻擊縱深D′≥D′limit，則返回，多目標(biāo)攻擊成功，并將選擇的三角形包含的所有目標(biāo)ID記錄成鏈表輸出[5]。

綜合扇面角計(jì)算如圖9所示。

圖9 綜合扇面角計(jì)算

由圖9可以看出，以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)，360°都可能為攻擊方向。在攻擊區(qū)縱深滿足最小門限的前提下，比較不同方向條件下所有目標(biāo)的扇面角之和(定義為綜合扇面角)，以綜合扇面角最小為優(yōu)。取L1和L2點(diǎn)的中點(diǎn)為理想投彈點(diǎn)L(Lx,Ly)。

從三角形最長(zhǎng)邊的垂線方向開(kāi)始，以步長(zhǎng)5°進(jìn)行攻擊方向?qū)?yōu)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)轟炸武器即兩種不同射程的小直徑炸彈的攻擊區(qū)進(jìn)行計(jì)算仿真，得出最大程度發(fā)揮其作戰(zhàn)效能的使用方法：應(yīng)在高空、高速條件下使用小直徑炸彈對(duì)地攻擊。通過(guò)對(duì)雙武器多目標(biāo)轟炸技術(shù)進(jìn)行研究，首先確定了雙武器多目標(biāo)轟炸技術(shù)決策的完整流程，給出多目標(biāo)預(yù)分組和再分組的方法，然后對(duì)多目標(biāo)攻擊解算步驟中虛擬攻擊點(diǎn)、攻擊起始點(diǎn)、攻擊結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)和重疊攻擊區(qū)縱深計(jì)算以及多目標(biāo)攻擊方向?qū)?yōu)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算方法介紹，為雙武器多目標(biāo)轟炸技術(shù)決策的工程化應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。