高原條件下空地制導(dǎo)彈藥使用影響因素分析

王皖陽(yáng) 劉旭鵬 王新全

【摘要】通過(guò)分析高原海拔高、多山、氣候變化快、日照強(qiáng)、溫差大、積雪等環(huán)境特征，從高原條件下空地制導(dǎo)彈藥可靠使用的需求出發(fā)，提出高原環(huán)境對(duì)彈藥任務(wù)規(guī)劃、目標(biāo)選擇、彈載火工品、命中精度、毀傷效果等方面存在的影響，為深化高原制導(dǎo)彈藥作戰(zhàn)使用研究和提高武器使用效能提供支持。

【關(guān)鍵詞】高原條件|制導(dǎo)彈藥|影響因素

按照地理學(xué)概念，高原是指海拔高度超過(guò)1000米的地域，其特殊的地理?xiàng)l件形成了特殊的高原氣候，主要特點(diǎn)是氣壓低、空氣密度小、含氧量低、氣溫低、晝夜溫差大、絕對(duì)濕度低、太陽(yáng)輻射強(qiáng)。這些不利的環(huán)境因素，對(duì)空地制導(dǎo)彈藥作戰(zhàn)使用、裝備保障的各個(gè)方面都可能造成一定的影響。本文從高原環(huán)境特點(diǎn)入手，分析空地制導(dǎo)武器在高原條件下的使用影響和限制，為作戰(zhàn)使用研究和裝備適應(yīng)性改進(jìn)提供支持。

一、高原環(huán)境特點(diǎn)

（一）低壓缺氧

大氣壓力和空氣密度隨著海拔升高而下降，海拔每升高1000米，相對(duì)大氣壓力下降約12%，空氣密度下降約10%，含氧量也隨之降低。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可知，海拔3600米，含氧量約為海平面的64%左右；海拔4300米，含氧量約為海平面的59%左右；海拔4500米，含氧量約為海平面的56%左右。

（二）氣溫低

一般情況下，海拔高度每升高1000米，溫度會(huì)下降6.5攝氏度。在海拔4000米處，年平均氣溫僅為5攝氏度左右。另外又由于空氣密度低，大氣熱效應(yīng)降低，導(dǎo)致晝夜溫差大，通常可達(dá)12攝氏度。同時(shí)，高原氣候變化明顯，每年10月至翌年5月為干季，受西風(fēng)帶控制，降雪多且積雪時(shí)期長(zhǎng)。每年6月至9月為濕季，受印度洋暖濕季風(fēng)影響，降水天數(shù)多、降水量大，以雷雨天氣為主，降水量占全年降水量的80%～90%。

（三）氣候干燥

西藏地區(qū)2010-2020年平均年降水量約為270毫米（最高值為東南地區(qū)的5000毫米，最低值為西北地區(qū)的50毫米），而同期全國(guó)平均年降水量約為630毫米。據(jù)測(cè)算，高原上每天通過(guò)呼吸排出的水分約為1.5升，通過(guò)皮膚排出的水分約為2.3升，在不出汗的前提下，達(dá)到平原地區(qū)人體所有體液排出總和的2倍。

（四）光輻射強(qiáng)

由于宇宙間的電離輻射，紫外線強(qiáng)度隨著海拔升高而升高，在海拔3600米處，輻射強(qiáng)度達(dá)到了海平面的3倍。西藏地區(qū)年平均日照時(shí)間可達(dá)3000小時(shí)，比內(nèi)地平均日照時(shí)間高出1倍。

（五）地形復(fù)雜

西藏地區(qū)屬高原地貌，以縱橫延展的山系為骨架，加上以湖盆為中心的向心狀水系，地形地貌多樣，基本上可分為極高山、高山、中山、低山、丘陵和平原六種類型，此外還有冰緣地貌、巖溶地貌、風(fēng)沙地貌、火山地貌等。

二、空地制導(dǎo)彈藥使用影響因素

（一）對(duì)任務(wù)和航路規(guī)劃的影響

西藏地區(qū)具備典型的高原特點(diǎn)，一方面海拔高、多山，其中海拔4000米以上的地區(qū)占總面積的86%，而3000米以下的地區(qū)僅占5.5%，且大多地區(qū)地形復(fù)雜，短距離范圍內(nèi)海拔高度落差可能很大；另一方面不同地理區(qū)域氣候差異較大，沙塵、云霧、大風(fēng)等惡劣氣象條件時(shí)有發(fā)生。這些條件，都使得導(dǎo)彈在任務(wù)設(shè)計(jì)和航路規(guī)劃上受到諸多限制，可供發(fā)射的區(qū)域比較有限。一是受導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)自身能力影響，中、遠(yuǎn)距離巡航導(dǎo)彈高原使用受限。巡航導(dǎo)彈在空中能夠?qū)崿F(xiàn)中、遠(yuǎn)距離巡航，主要依托彈載巡航發(fā)動(dòng)機(jī)提供持續(xù)飛行所需動(dòng)力，巡航導(dǎo)彈使用的主要是渦輪或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，存在著低溫點(diǎn)火和低溫工作的可靠性問(wèn)題，同時(shí)高海拔條件下空氣不足，彈載航油的燃燒率必定下降，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的推力有所下降，導(dǎo)彈的爬坡能力和機(jī)動(dòng)能力都會(huì)受到較大影響，這就限制了帶有巡航發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)彈的發(fā)射高度和巡航海拔高度。二是受高原地形復(fù)雜影響，中、遠(yuǎn)距離巡航導(dǎo)彈中制導(dǎo)階段使用受限。部分導(dǎo)彈的中制導(dǎo)階段，是通過(guò)彈載無(wú)線電高度表在飛行過(guò)程中不斷對(duì)沿途高度進(jìn)行測(cè)量和地形匹配實(shí)現(xiàn)的，而為滿足彈載無(wú)線電高度表對(duì)高度的測(cè)量需要，導(dǎo)彈巡航高度應(yīng)該保持在相對(duì)地面100～500m的范圍內(nèi)，但西藏地區(qū)多山，大多地區(qū)地形復(fù)雜，短距離范圍內(nèi)海拔高度落差可能很大，影響了導(dǎo)彈地形匹配的準(zhǔn)確性。

（二）對(duì)目標(biāo)選擇的限制

一是受目標(biāo)與背景對(duì)比度要求影響，電視制導(dǎo)導(dǎo)彈使用受限。高原山地環(huán)境中，由于積雪、林地、草原等地域相互交錯(cuò)，圖像畫(huà)面會(huì)呈現(xiàn)小區(qū)域反差大，而大區(qū)域內(nèi)反差小的特點(diǎn)，目標(biāo)周圍灰度類似區(qū)域給制導(dǎo)系統(tǒng)帶來(lái)極大干擾。無(wú)論是電視捕控指令制導(dǎo)還是電視自動(dòng)跟蹤制導(dǎo)，均需要飛行員通過(guò)導(dǎo)引頭攝取的電視圖像搜索、判定、識(shí)別目標(biāo)，其間，無(wú)論是人還是導(dǎo)彈自身均需要從背景中識(shí)別目標(biāo)。這就要求目標(biāo)與背景有一定的對(duì)比度和一定的特征信息，而高原條件下使用，尤其是冬季，一片沒(méi)有明顯特征信息的雪域或荒漠背景，會(huì)嚴(yán)重影響目標(biāo)的搜索、識(shí)別與鎖定：一方面由于背景單一沒(méi)有可供飛行員參考的特征信息不利于發(fā)射前飛行員找尋、鎖定目標(biāo)；另一方面目標(biāo)與背景對(duì)比度不夠明顯導(dǎo)致導(dǎo)引頭難以穩(wěn)定地自動(dòng)跟蹤目標(biāo)，導(dǎo)致脫靶量過(guò)大。二是受高原強(qiáng)光照影響，電視及激光制導(dǎo)導(dǎo)彈使用受限。高原尤其是冬季高原，強(qiáng)烈的光照強(qiáng)度，使得雪域背景或建筑物等反射的光照亮度遠(yuǎn)大于平原地區(qū)，在任務(wù)規(guī)劃中，對(duì)航路的選擇和對(duì)目標(biāo)攻擊部位、角度的選擇，除了要考慮規(guī)避空中的太陽(yáng)外，還需要考慮規(guī)避背景及目標(biāo)反射的太陽(yáng)光線。高原地區(qū)春夏季氣候變化快，云層低，極易在投彈過(guò)程中對(duì)激光引導(dǎo)波束遮擋，造成激光照射或測(cè)距失敗。受上述兩方面不利因素影響，將導(dǎo)致在雪域高原上使用可能對(duì)攻擊目標(biāo)的背景要求和攻擊航路、角度選擇更為苛刻。

（三）對(duì)彈載火工品低溫低壓起動(dòng)的影響

制導(dǎo)彈藥上的火工品較多，涉及到液壓冷卻系統(tǒng)起動(dòng)、助推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、助推發(fā)動(dòng)機(jī)拋擲、巡航發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、引信起爆等工作環(huán)節(jié)，其作用至關(guān)重要[1]。一旦失效會(huì)影響制導(dǎo)彈藥的動(dòng)力、制冷和毀傷作用等。且彈藥上的火工品為一次性使用產(chǎn)品，地面無(wú)法測(cè)試其性能好壞。尤其對(duì)于遠(yuǎn)程奔襲的彈藥，長(zhǎng)期高空帶機(jī)飛行，充分冷卻，會(huì)不會(huì)影響火工品的正常作用是一個(gè)潛在問(wèn)題。比如，導(dǎo)彈上有煙火點(diǎn)火器、煙火作動(dòng)筒等一系列火工品器件，特別是煙火作動(dòng)筒，由于它在導(dǎo)彈中部外緣，直接受到彈上邊緣氣流氣壓影響，在西藏地區(qū)低溫低壓環(huán)境下動(dòng)作的可靠性，直接關(guān)系到導(dǎo)彈發(fā)射的成功。

（四）對(duì)武器命中精度的影響

高原作戰(zhàn)彈道、彈道落角及射程的影響?？紤]高空風(fēng)切變和導(dǎo)彈操作能力下降的影響，隨著高度的增加空氣密度減小、氣溫下降馬赫數(shù)增加[2]。制導(dǎo)炸彈的空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)與高原氣溫和空氣密度有關(guān)，在高原飛行狀態(tài)下，制導(dǎo)炸彈的高原阻力曲線和平原阻力曲線差別較大，對(duì)制導(dǎo)炸彈的飛行距離影響很大。使用過(guò)程中受高原大風(fēng)、多云、沙塵等不利天氣條件和攻擊航路、角度限制較多，命中率降低，打擊效果不理想。在瞄準(zhǔn)點(diǎn)選取上，要合理規(guī)劃攻擊路徑，由于高原云層低，盡量避開(kāi)云區(qū)選擇進(jìn)入投放區(qū)域；激光制導(dǎo)炸彈在云層上無(wú)法接收到激光反射信號(hào)，無(wú)法捕獲目標(biāo)，炸彈穿過(guò)云層后方可探測(cè)和捕獲目標(biāo)，為保證炸彈有足夠的探測(cè)和制導(dǎo)時(shí)間，建議炸彈投放時(shí)云底相對(duì)目標(biāo)的高度不低于2000m。在選擇攻擊方向時(shí)應(yīng)避開(kāi)20°太陽(yáng)夾角限制，若在進(jìn)攻方向無(wú)法選擇時(shí)，可在攻擊時(shí)段上進(jìn)行選擇，以避開(kāi)相應(yīng)的限制條件[3]。

（五）對(duì)彈藥毀傷效果的影響

高原作戰(zhàn)對(duì)戰(zhàn)斗部威力影響較大，整體式爆破戰(zhàn)斗部的毀傷元素主要包括戰(zhàn)斗部動(dòng)能、爆炸沖擊波、預(yù)制破片。高原環(huán)境與低海拔地區(qū)環(huán)境相比，主要體現(xiàn)在由于海拔升高，溫度、氣壓的下降。高原環(huán)境對(duì)沖擊波傳播的主要影響因素有空氣的壓力、溫度和密度等，其中空氣的壓力和溫度參數(shù)對(duì)沖擊波的影響較為顯著。對(duì)不同戰(zhàn)斗部類型會(huì)造成不同的影響。對(duì)于鉆入目標(biāo)內(nèi)部的侵徹戰(zhàn)斗部影響微乎其微，對(duì)于破片攻擊的殺傷戰(zhàn)斗部可能會(huì)有利，而對(duì)于依靠爆轟波殺傷目標(biāo)的爆破戰(zhàn)斗部，空氣稀薄將會(huì)降低其攻擊效果[4]。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)西部邊疆多處于高原地帶，應(yīng)持續(xù)開(kāi)展新型機(jī)載武器彈藥高原試驗(yàn)驗(yàn)證，新的航空彈藥研制定型前，必須在高原進(jìn)行試投試射，彈藥性能參數(shù)要有高原作戰(zhàn)使用數(shù)據(jù)。應(yīng)研究梳理各主戰(zhàn)機(jī)型武器系統(tǒng)高原特有的使用限制和影響，制定改進(jìn)辦法，提高航空兵部隊(duì)在復(fù)雜困難條件下遂行對(duì)地突擊任務(wù)的本領(lǐng)。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

參考文獻(xiàn)

[1]檀望春，夏群利，劉小軍，等.制導(dǎo)炸彈高原投放仿真研究[C].第三屆中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集，2017.

[2]范俊峰，余周.目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性對(duì)激光制導(dǎo)炸彈作戰(zhàn)影響對(duì)策研究[J].機(jī)電信息，2020（24）.

[3]王代智，李超.戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗環(huán)境下提高激光末制導(dǎo)武器系統(tǒng)射擊精度研究[J].艦船電子工程，2022（4）.

[4]陳龍明.高原爆炸沖擊波傳播特性研究[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2020（10）.

【基金項(xiàng)目：2024年度空軍裝備綜合研究課題】

（作者簡(jiǎn)介：王皖陽(yáng)，空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校講師，碩士研究生，研究方向?yàn)楦叩嚷殬I(yè)教育、軍事教育、機(jī)載武器系統(tǒng)；作者單位：劉旭鵬、王新全，空軍工程大學(xué)航空機(jī)務(wù)士官學(xué)校）