水面舰艇编队协同反导可抗击次数模型

【摘 要】为计算水面舰艇编队舰空导弹武器系统对来袭反舰导弹的可抗击次数问题,基于编队协同反导作战流程,构建了双舰编队协同反导抗击次数模型,解算了编队内被攻击舰和协防舰对来袭目标的可抗击时间和可抗击次数,并通过算例验证了模型的有效性,可为部队训练和作战提供一定借鉴。

【关键词】协同反导;可抗击次数;航路捷径

中图分类号: E925.4 文献标识码: A 文章编号: 2095-2457(2019)15-0006-002

DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.003

0 引言

反舰导弹对水面舰艇编队的威胁日益突出,如何发挥舰空导弹武器系统反导效能非常重要,而计算反导抗击次数是其效能研究的基础。当前对反导抗击次数模型的研究较多,如文献[1-4],但对编队协同反导条件下可抗击次数的研究较少,且模型算法较复杂。本文对前述相关模型进行合理简化,建立了双舰编队协同反导条件下被攻击舰、协防舰及编队的反导可抗击次数模型,为部队反导研究和训练提供一定参考。

1 假设条件

为方便研究作如下假设:

(1)来袭目标作匀速直线飞行,编队舰艇航速相对来袭目标飞行速度忽略不计;

(2)来袭目标均可被及时探测发现,并被首发舰空导弹在抗击远界拦截;

(3)被攻击舰航路捷径为0,不考虑目标对编队其它舰艇的“误伤”;

(4)编队各舰用于反导抗击的舰空导弹数量充足。

2 对目标可抗击次数模型的构建

2.1 对目标可抗击时间的描述

如图1所示,设QB为协防舰相对于被攻击舰的舷角(右舷为正,左舷为负),QM为目标相对于攻击舰的舷角(右舷为正,左舷为负),CW为编队航向,L为队列间距,VV为舰空导弹飞行速度,VM为目标速度,被攻击舰对目标的航路捷径为0。SAY、SBY分别为被攻击舰与协防舰舰空导弹抗击远界,YA、YB分别为两者与目标航路的交点;SAJ、SBJ分别为被攻击舰与协防舰舰空导弹抗击近界,JA、JB分别为两者与目标航路的交点。HB为协防舰对目标的航路捷径,GB为其航路捷径点,Hmax为满足协防舰舰空导弹武器系统发射条件的最大航路捷径。

当来袭目标进入编队内各舰抗击远界后,作如下条件约束:

(1)舰艇使用同一火力通道对目标进行抗击;

(2)目标航路捷径大于系统允许最大航路捷径时不予抗击;

(3)目标过航路捷径点后为远离目标,不予继续抗击;

(4)目标进入本舰舰空导弹抗击近界后不予继续抗击。

(5)目标过被攻击舰即视为突防成功,停止抗击。

(6)对于编队任一舰艇,如满足条件的目标航路捷径大于抗击近界,则对目标可抗击时间为目标进入抗击远界至到达航路捷径点的连续飞行时间;反之,则其对目标可抗击时间为目标进入抗击远界至到达抗击近界的连续飞行时间。

根据条件可知,被攻击舰可抗击时间为

协防舰对目标航路捷径为

HB=L·|sin(QB-QM)|(2)

如HB>Hmax,则令协防舰可抗击时间

TKB=0;

如HB≤Hmax,则令

2.2 对目标可抗击次数的描述

设TFY为舰空导弹武器系统反应时间(包括前次发射效果评估和再次发射系统准备时间),TFX为舰空导弹从发射到弹目交会的飞行时间。

设被攻击舰舰空导弹与目标第i个交会点为Pi,则P1点即为YA点。对于任意Pi,有

则被攻击舰对目标最大可抗击次数为

NA=max(i),s.t.JAPi≥0(12)

设协防舰舰空导弹与目标第j个交会点为Pj,则P1点即为YB点,Tj为目标飞行至Pj点所用总抗击时间。对于任意Pj,有

则协防舰对目标最大可抗击次数为

NB=max(j),s.t.Tj≤TKB(14)

因此,编队对目标可抗击总次数为

2.3 编队对目标可抗击次数的解算

对编队可抗击次数模型进行仿真计算,仿真流程及计算界面如图2、图3所示。

3 算例分析

根据文献[4]研究成果设定仿真计算参数:队列角为135°,队列间距为30cab,目标舷角为45°;反舰导弹巡航高度为15m,速度为340m/s;被攻击舰抗击远界为12km,近界为4km,其舰空导弹速度为680m/s,协防舰抗击远界为15km,近界为5km,其舰空导弹速度为680m/s;被攻击舰舰空导弹武器系统反应时间为10s,协防舰舰空导弹武器系统反应时间为11s,协防舰舰空导弹最大航路捷径为13km,对目标的航路捷径为5.5km。编写软件完成仿真计算,如图3。

仿真计算可得,对于飞行速度为1Ma的来袭目标,具备抗导条件的舰艇一个舰空导弹火力通道最多能进行2次抗击,编队对目标的可抗击次数为4次;将目标飞行速度设为2Ma,舰艇一个舰空导弹火力通道最多能进行1次抗击,编队对目标的可抗击次数为2次。分析可知,模型对来袭目标的速度变化有较好的输出响应,对不同来袭速度反舰导弹的可抗击次数与实际情况基本符合。仿真结果还表明,双舰编队对超音速超低空反舰导弹目标可抗击次数较少,这类目标对舰艇构成极大威胁,在编队协同反导作战中指挥员应重点关注,并综合运用防空反导软硬武器系统全力组织抗击。

4 结束语

本文对舰艇编队对目标可抗击总次数进行了构模解算,在所建模型中,可调整输入参数模拟不同的战术想定,仿真计算出的结果与实际情况基本相符,表明所建模型的合理性和可行性,可视化的软件页面也便于理解、调试和使用。此外,通过调整防空队形参数,还可拓展研究编队队形与协同抗导效能的关系,为编队防空反导提供更多参考。

【参考文献】

[1]滕克难.舰空导弹反导作战拦截射击次数的建模方法[J].弹箭与制导学报,2004.24(3)21-23.

[2]荊发标,康晓予.编队防空反导作战拦截次数模型[J].舰船科学技术,2011.33(6):120-122.

[3]栗飞,帅鹏,董文洪.防空导弹武器系统射击次数的建模方法[J].指挥控制与仿真,2009.31(6):39-41.

[4]王峰,闵华侨.舰空导弹对群目标射击次数模型研究[J].现代防御技术,2008.36(3):22-26.

[5]谭安胜.水面舰艇编队作战运筹分析[M].北京:国防工业出版社,2009.

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