隋先輝， 胡 海， 董受全， 劉 億

（海軍大連艦艇學院 導彈與艦炮系，遼寧 大連116018）

0 引言

在盡可能遠的距離上實施對海面目標的打擊，是反艦導彈作戰(zhàn)使用中的一項重要原則，為此，新型反艦導彈的射程不斷增加。隨之而來的問題：反艦導彈飛行時間增加，目標機動規(guī)避來襲導彈效果增強，當反艦導彈導引頭開始目標搜索時，目標很可能已經(jīng)逃離了反艦導彈的搜索探測區(qū)域。因此，如何提高對遠距離機動目標的搜索捕捉能力，是中遠程反艦導彈戰(zhàn)斗使用中亟待解決的迫切問題。

1 反艦導彈目標搜索的一般過程

現(xiàn)有反艦導彈目標搜索的一般過程：導彈火控系統(tǒng)解算出導彈射擊諸元，即導彈初始飛行姿態(tài)、飛行時間和飛行彈道的控制參數(shù)。這些參數(shù)的計算均是基于以下兩個假設：

a）一是導彈飛行到末制導頭開始搜索目標的位置點時，目標最好應處于導彈的正前方，即在方位上沒有誤差；

b）二是目標與導彈的距離恰好是導引頭所設定的探測距離上，即在距離上沒有誤差。

導彈在導引頭開機前的飛行稱之為自控飛行，這段時間內(nèi)導彈采用的多是慣性導航和方案制導等方式，飛行過程中導彈與目標不發(fā)生任何聯(lián)系。形象地說就是閉著眼睛飛行。導引頭開機后，也就是睜開眼睛的時候，此時導彈的飛行為自導飛行。如果目標處在導彈的“視野”內(nèi)，導彈便能夠發(fā)現(xiàn)并捕捉目標，形成導引信號控制導彈轉(zhuǎn)彎飛向并命中目標；反之，導彈將保持航向航速不變，沿直線飛行的方式不斷搜索，搜索預定時間后仍沒有發(fā)現(xiàn)目標，則導彈墜?；蜃詺А?/p>

2 反艦導彈提高目標搜索發(fā)現(xiàn)概率傳統(tǒng)方法

現(xiàn)有反艦導彈大多采用增大末制導導引頭搜索探測范圍、提高反艦導彈自控飛行終點精度和多枚導彈齊射協(xié)同搜索的方法來解決上述問題。

2．1 增加導引頭的搜索范圍

由于目標機動逃離反艦導彈搜索區(qū)導致對目標的失捕，其中一項主要原因是反艦導彈末制導搜索區(qū)范圍不能夠有效覆蓋目標機動散布區(qū)，無疑增大導引頭的搜索范圍是解決這一問題的有效的途徑之一。

不過，單純增大導引頭的搜索探測范圍，不能夠真正有效解決該問題：

a）一是受到制導體制和導引頭技術(shù)的限制，導引頭的搜索范圍不能無限制地擴大，而導彈的射程卻在不斷的增加；

b）二是目前的導引頭搜索覆蓋區(qū)大多是扇形搜索區(qū)，越是靠近導彈自控飛行終點的方向上，搜索區(qū)域越小，因此目標完全可以采用與導彈來襲方向成小角度高速機動的方式來規(guī)避，從而逃離導引頭的搜索區(qū)；

c）三是反艦導彈作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，不僅僅是發(fā)現(xiàn)捕捉目標，更為重要的是打擊戰(zhàn)術(shù)價值大、威脅大的目標，從多個目標中選出預定打擊目標，即目標選擇能力。

研究發(fā)現(xiàn)：目標選擇能力和目標搜索能力存在某種程度的相關(guān)性，單純擴大目標搜索區(qū)會在一定程度上損失目標選擇能力［1］。

2．2 提高自控飛行終點精度

由反艦導彈搜索目標的一般過程可知，反艦導彈能夠搜索到目標的另一個關(guān)鍵問題是末制導頭開機搜索時，目標與導彈的相對位置關(guān)系如何，是否滿足反艦導彈對目標搜索的精度要求。該精度的核心組成是導彈自控飛行終點的散步誤差，誤差越大導彈搜索區(qū)與目標散布區(qū)的交集越小，目標發(fā)現(xiàn)概率越??；反之亦然?？梢?，提高導彈自控飛行終點精度，減少散布誤差是提高導彈對目標搜索發(fā)現(xiàn)能力的重要手段。

不過，上述方法在導彈射程比較近時，目標的機動時間較少，目標的機動能力有限，很難逃出導引頭的搜索范圍，因此近程反艦導彈大多不考慮目標機動對搜索概率的影響。但對于中遠程反艦導彈來說，導彈的自控飛行時間較長，目標完全有可能通過機動逃離導引頭的搜索覆蓋范圍，從而躲避導彈。

2．3 多枚導彈齊射，分區(qū)搜索目標

在一枚導彈不足以覆蓋目標可能的位置散布區(qū)域時，自然會想到采用多枚導彈平行搜索或從多個方向搜索的方式來提高對目標的發(fā)現(xiàn)概率。這種方法的效果較好，實現(xiàn)起來也比較容易，可是有一個最為致命的缺點是導彈的消耗量較大。

現(xiàn)有水面艦艇所載的導彈一般為十幾枚到幾十枚不等。對于除英、美等西方發(fā)達國家水面艦艇外的其他國家而言，水面艦艇的載彈量都較少。

3 基于導彈機動的反艦導彈目標搜索方法

上述所講到的方法多是將提高目標搜索發(fā)現(xiàn)概率的立足點定位于反艦導彈的制導系統(tǒng)上，而對于反艦導彈的其它系統(tǒng)考慮較少。實際上，除了制導系統(tǒng)的改進可以提高目標搜索概率外，導彈動力系統(tǒng)的改進也是提高搜索概率的一個切實可行、行之有效的方法。

這就是充分利用導彈自身的機動能力，在目標散布區(qū)進行某種特定的機動，通過導彈的運動來克服目標運動造成的搜索概率降低的問題，以運動應對運動。

通過對現(xiàn)有反艦導彈的分析可以知道，導彈的最大有效射程通常小于導彈的動力航程。以國外某型反艦導彈為例，其最大有效射程為260 km，而其動力航程為410 km，兩者之差足足有150 km的距離。這部分距離對于具有航路點規(guī)劃能力的導彈來講主要用于飛行彈道的選擇對射程損耗的補償。

如果將部分動力航程用于導彈在目標散布區(qū)上的機動搜索，便可以極大的提高反艦導彈末制導頭搜索區(qū)對目標散布區(qū)的覆蓋，增加反艦導彈對目標的搜索發(fā)現(xiàn)概率。這種方法充分利用導彈機動能力克服導彈末制導頭的技術(shù)能力不足。

3．1 圓形航向搜索法

圓形航向搜索法是指反艦導彈在對目標的搜索過程中，采取圓形航向機動，搜索的區(qū)域為圓形區(qū)域，結(jié)合通過直航與圓形航向機動結(jié)合，從而實現(xiàn)對目標的搜索發(fā)現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 圓形航向搜索法示意圖

它只要反艦導彈飛臨目標散布區(qū)，導彈適時給出固定舵角即可。圓形航向搜索法的搜索區(qū)域大小取決于搜索者機動時所采取的固定舵角的大小，同時還取決于搜索者所采用的探測器的搜索扇面大小。該方法實現(xiàn)形式比較簡單，但是搜索的區(qū)域面積比較有限，難以滿足高速機動目標的搜索需求，同時由于搜索有一定的規(guī)律性，因此目標容易規(guī)避。

3．2 螺旋航向搜索法

螺旋航向搜索法是指搜索者根據(jù)與目標相遇點的軌跡所連成的螺旋線為航向而實現(xiàn)的對目標的搜索。它適合應用于已知目標某一時刻的位置數(shù)據(jù)，而且搜索者的速度高于目標運動速度［2］。

在螺旋航向搜索中，目標航速可能在V0min≤V0≤V0max之間，而航向應該在0到2π之間是等概率的。通常情況下，發(fā)現(xiàn)目標的初始位置誤差是服從平面上圓形正態(tài)分布的，其密度函數(shù)可以表示為

式中：r0為目標位置對搜索者的距離；σ為目標位置誤差的均方根差，與目標觀察者的位置精度和測定目標的相對坐標精度有關(guān)。

經(jīng)過時間間隔t后，目標離原發(fā)現(xiàn)點的距離為v0t，由此，其密度函數(shù)可以表示為

式中：I0是虛宗量零階第一類貝塞爾函數(shù)。伴隨時間的推移，概率密度最大值逐漸從散布中心向外移動而且減小。因此，被搜索目標的最可能位置從開始被發(fā)現(xiàn)起，逐漸沿徑向移動。所以，觀察者應該在一系列半徑不斷增加的圓上進行繼續(xù)搜索，如圖2所示。

圖2 螺旋航向搜索法示意圖

螺旋航向搜索對目標發(fā)現(xiàn)的可能性大大提高，但由于其航向的不斷變化，需要不斷地調(diào)整舵角從而完成機動動作，這給控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)提出了較高的要求。此外，搜索的初始階段航向變化較快，轉(zhuǎn)彎半徑較小對導彈的彈體有比較高的要求，要求彈體可承受的過載滿足這些需要。

3．3 改進的螺旋航向搜索法

為了減小導彈不斷轉(zhuǎn)向造成的對導彈控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)設計上的復雜性，采用以近似直線的方法，將螺旋航線搜索法進行改進，采用直線段代替曲線段的方法，減少反艦導彈轉(zhuǎn)向次數(shù)，從而簡化設計［3］。這一點特別是對具有航路點規(guī)劃能力的導彈而言，可以在目標散布區(qū)設定幾個航路轉(zhuǎn)向點，從而實現(xiàn)在不改變導彈原有設計的基礎上，提高反艦導彈對機動目標的搜索發(fā)現(xiàn)概率，如圖3所示。

圖3 改進螺旋航向搜索法示意圖

圖中，A0、A1、A2、A3等為預設的導彈末制導搜索航路點。

4 基于導彈機動的反艦導彈目標搜索方法應用

基于導彈機動的反艦導彈目標搜索的應用，根據(jù)反艦導彈是否具有航路規(guī)劃能力采用不同的改進方案，充分體現(xiàn)改動小、適裝性好、效果明顯等特點。

4．1 不具備航路規(guī)劃能力中遠程反艦導彈的應用

對于射程在100 km以上，不具備航路點規(guī)劃能力的第三代反艦導彈而言，若想實現(xiàn)導彈機動目標搜索的難度相對較大，需要對導彈設備本身進行適當?shù)母脑觳拍軌驅(qū)崿F(xiàn)。單純從技術(shù)的角度講，圓形航向搜索法比較適合于這樣的導彈。當導彈末制導頭在一定時間內(nèi)沒有搜索到目標時，可以在導彈的控制系統(tǒng)中加入一個控制信號，自動地使舵機偏轉(zhuǎn)一定的角度，改變導彈的飛行航向，使導彈在目標散布區(qū)內(nèi)做圓形搜索，直到導彈的動力航程用盡。這種技術(shù)改造難度不大，效果相對較好。

4．2 具有航路規(guī)劃能力的中遠程反艦導彈的應用

對于具有航路點規(guī)劃能力的反艦導彈，不需要對導彈本身進行較大的改進，只需在導彈的艦面控制系統(tǒng)中進行適當?shù)母脑欤瑧酶倪M的螺旋航向搜索法理論，由艦面控制系統(tǒng)自動計算生成目標散布區(qū)內(nèi)搜索航路點，裝定到導彈上即可。不過，鑒于目前中遠程反艦導彈可以設置的航路點較少，為了更好地應用改進的螺旋航向搜索方法，建議增加導彈的航路點數(shù)量。

隨著計算機小型化技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來的導彈上完全可以實現(xiàn)彈載計算機。有了彈載計算機的幫助，就可以真正意義上地實現(xiàn)螺旋航向搜索法，以更高地效率實現(xiàn)對目標的搜索發(fā)現(xiàn)。

此外，多枚導彈齊射時可以設定不同的導彈搜索起點和搜索方向，進而更大地覆蓋目標可能的散布區(qū)。

5 結(jié)束語

搜索和反搜索是一對矛盾，誰能夠在導彈設計、戰(zhàn)術(shù)使用和戰(zhàn)法演練上出其不意，革陳出新，

誰便能夠在未來的海戰(zhàn)場上更好地發(fā)揮執(zhí)掌兵器的作戰(zhàn)效能，爭得戰(zhàn)場主動權(quán)，并最終取得戰(zhàn)爭的勝利。

［1］ 隋先輝，李曉陽．反艦作戰(zhàn)中艦機協(xié)同對海搜索研究［J］．火力與指揮控制，2003，（7）．

［2］ 王濤，曠志高，李曉陽．目標散布下反艦導彈捕捉概率的計算［J］．火力與指揮控制，2003，（7）．

［3］ 張圣云，由大德，潘紅華，程屬昌．一種新的對潛應召搜索法及其效能分析［J］．火力與指揮控制，2001，（6）．