單時卓，張 艷

（解放軍92941部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

0 引言

武器裝備的日益發(fā)展和戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)雜多樣化，使武器裝備在復(fù)雜環(huán)境下的作戰(zhàn)性能成為試驗鑒定關(guān)注的焦點。其中，高海情條件下艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能直接影響戰(zhàn)斗力的生成，成為試驗鑒定關(guān)注的重點和難點之一[1-2]。飛行試驗可以全面檢驗高海情條件下的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能，但由于試驗條件的不可控性和導(dǎo)彈成本的昂貴性，不可能僅依賴于進(jìn)行飛行試驗，并且有限的飛行試驗也不具有統(tǒng)計特性，不能據(jù)此完成作戰(zhàn)性能評估。因此，必須依靠其他試驗手段獲取足夠多的試驗信息，以支撐高海情條件下的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能評估[3-4]。

為了使高海情條件下的武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能試驗鑒定更加全面、充分，本文基于高海情對艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)從目指、發(fā)射、到殺傷目標(biāo)等各作戰(zhàn)使用環(huán)節(jié)的影響分析，結(jié)合試驗保障現(xiàn)狀，針對受影響因素進(jìn)行高海情試驗設(shè)計，為靶場開展高海情試驗方案設(shè)計、試驗方法研究等提供技術(shù)支撐。

1 高海情對艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的主要影響

高海情條件下，艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能會受到一定影響，主要包括艦艇搖擺對雷達(dá)性能的影響，艦艇搖擺對導(dǎo)彈發(fā)射的影響，風(fēng)速對導(dǎo)彈發(fā)射和飛行的影響，以及海浪對導(dǎo)彈飛行和命中的影響等，這些影響最終體現(xiàn)在武器系統(tǒng)的制導(dǎo)精度和導(dǎo)彈對目標(biāo)的殺傷概率上。下面，對艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)使用環(huán)節(jié)在高海情條件下的主要受影響因素進(jìn)行分析[5-8]。

1.1 對雷達(dá)跟蹤精度的影響

當(dāng)艦艇運動而發(fā)生搖擺時，雷達(dá)天線波束指向必然受到影響，這種影響也直接反映到雷達(dá)對目標(biāo)的跟蹤精度上。假設(shè)在搖擺情況下，雷達(dá)回轉(zhuǎn)中心位置不變，即艦速為0，且先橫搖后縱搖，如圖1所示。

圖1 艦艇搖擺對雷達(dá)的影響

坐標(biāo)系O—X0Y0Z0為雷達(dá)測量坐標(biāo)系；坐標(biāo)系O—X1Y1Z1為搖擺情況下雷達(dá)測量坐標(biāo)系。兩者的關(guān)系可用公式表示：

雷達(dá)測量的目標(biāo)參數(shù)一般用方位角α，俯仰角β、斜距R表示，可用公式表示為：

艦艇搖擺后，將引入目標(biāo)的測量誤差，即方位角誤差Δα，俯仰角誤差Δβ和斜距誤差ΔR。上述分析過程是假定條件下進(jìn)行的，在惡劣海況下的真實作戰(zhàn)過程中，還要考慮航速、搖擺周期、搖擺同步性等因素，另外，還要考慮艦艇測量設(shè)備（計程儀、平臺羅經(jīng)等）反應(yīng)周期、雷達(dá)預(yù)測模型準(zhǔn)確性和機(jī)械響應(yīng)時間對雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的影響，所以造成的影響更為復(fù)雜和明顯。

1.2 對導(dǎo)彈初始裝訂參數(shù)精度的影響

火控系統(tǒng)接收雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航系統(tǒng)運動參數(shù)、氣象參數(shù)等，自動連續(xù)地計算出導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的發(fā)射控制參數(shù)，進(jìn)行導(dǎo)彈初始制導(dǎo)參數(shù)的裝訂。影響火控系統(tǒng)輸出的射擊諸元參數(shù)精度的輸入?yún)?shù)除了雷達(dá)測量的目標(biāo)數(shù)據(jù)，還包括載艦運動參數(shù)（載艦航速、航向、縱搖及橫搖等）。

在正常海情下，載艦運動參數(shù)受環(huán)境影響較小，變化幅度小，規(guī)律性強(qiáng)；在高海情條件下，載艦運動參數(shù)受環(huán)境影響明顯，主要表現(xiàn)在艦艇搖擺幅度大，周期不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致載艦航速、航向、縱搖及橫搖等參數(shù)在導(dǎo)彈火控系統(tǒng)接收周期內(nèi)變化幅度大，計算裝訂參數(shù)的各項數(shù)據(jù)滯后，直接影響到導(dǎo)彈初始裝訂參數(shù)的精度[9]。

1.3 對導(dǎo)彈發(fā)射的影響

艦空導(dǎo)彈發(fā)射時，彈上滑塊沿軌道滑行一段距離后脫離滑軌，導(dǎo)彈獲得一定的出筒姿態(tài)和速度，導(dǎo)彈的出筒姿態(tài)和速度是保證導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)可靠工作的重要前提，導(dǎo)彈出筒姿態(tài)與艦船的橫搖、縱搖、垂蕩和彈射力等因素均相關(guān)，其中艦船橫搖及縱搖影響較大，垂蕩影響較小。在高海情條件下發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈在出筒過程中會形成由艦艇搖擺帶來的較大的出筒擾動，可能對導(dǎo)彈在初制導(dǎo)段的穩(wěn)定性及控制精度等產(chǎn)生影響。

1.4 對導(dǎo)引頭探測的影響

海面對導(dǎo)引頭的影響可以分為兩部分，一是海面對目標(biāo)信號的鏡面反射造成的多路徑的影響，二是海面對導(dǎo)引頭發(fā)射信號進(jìn)行漫反射造成的海雜波的影響。高海況條件下，海面起伏較大，鏡面反射顯著減小，漫反射效應(yīng)顯著增強(qiáng)。因此，高海情條件下多路徑效應(yīng)對導(dǎo)引頭的截獲和跟蹤能力影響小于非高海情條件，高海情條件下對導(dǎo)引頭性能的影響應(yīng)以海雜波為主[10-11]。

1.5 對引信啟動的影響

對于無線電引信，當(dāng)海雜波信號頻譜落入無線電引信信號處理通帶，且信號足夠強(qiáng)時，會使引信早炸；即使雜波信號頻率不能進(jìn)入信號處理通帶，但強(qiáng)雜波可能使引信接收機(jī)飽和，從而使引信失去對較小目標(biāo)回波信號的放大作用，導(dǎo)致引信瞎火；此外，海雜波的出現(xiàn)，改變了引信輸入與接收機(jī)輸出的信雜比，從而使引信的啟動特性受到破壞，降低引戰(zhàn)配合效率。對于激光引信，當(dāng)導(dǎo)彈攔截超低空目標(biāo)時，飛行高度越來越低，引信開機(jī)工作后，海面及海浪對激光波束的反射信號會進(jìn)入到引信的接收視場中，可能使引信接收機(jī)飽和，也可能改變了信雜比，更有可能降低對目標(biāo)的測量精度。因此，無論采用哪種引信，在高海情下，艦空導(dǎo)彈攔截超低空目標(biāo)時，引信都會受到海浪或海雜波的干擾而影響引信性能。

2 高海情試驗設(shè)計

2.1 總體設(shè)計思路

高海情試驗總體設(shè)計思路是采用綜合試驗?zāi)Ｊ?，充分利用各種試驗手段獲得試驗信息，對高海情條件下武器系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評估；以真實高海情條件下的完全高海情試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合進(jìn)行非完全高海情試驗，全面檢驗武器系統(tǒng)在高海情條件下的作戰(zhàn)性能。其中，完全高海情試驗是指在真實高海情條件下進(jìn)行的全武器系統(tǒng)試驗，對武器系統(tǒng)作戰(zhàn)使用各個環(huán)節(jié)進(jìn)行檢驗。非完全高海情試驗是指在真實或模擬的高海情條件下，進(jìn)行的非全武器系統(tǒng)試驗，僅能夠?qū)ξ淦飨到y(tǒng)作戰(zhàn)使用的一個或幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行檢驗[12-13]。

針對高海情對艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的主要影響，結(jié)合試驗保障現(xiàn)狀，對艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高海情試驗進(jìn)行總體設(shè)計如圖2所示。

圖2 艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高海情試驗總體設(shè)計框圖

高海情條件下的作戰(zhàn)性能主要受影響因素與試驗方法對照表如表1所示。

2.2 試驗內(nèi)容及方法

2.2.1 系統(tǒng)校飛試驗

系統(tǒng)校飛試驗主要檢查高海情條件下，目指雷達(dá)的跟蹤性能，制導(dǎo)雷達(dá)對導(dǎo)彈的截獲、跟蹤和指令傳輸性能，以及半主動雷達(dá)的指向精度等[14]。

綜合考慮雷達(dá)性能、武器系統(tǒng)制導(dǎo)體制、殺傷區(qū)、海情條件等因素，進(jìn)行試驗方案設(shè)計。試驗實施包括兩種形式，一是在高海情條件下，用飛機(jī)或可回收靶機(jī)模擬來襲目標(biāo)，進(jìn)行目標(biāo)支路性能檢查；二是通過在飛機(jī)上加載導(dǎo)彈接收應(yīng)答機(jī)與載艦背離飛行，模擬導(dǎo)彈飛行，進(jìn)行導(dǎo)彈支路性能檢查。系統(tǒng)校飛試驗示意圖，如圖3所示。

表1 主要受影響因素與試驗方法對照表

圖3 系統(tǒng)校飛試驗示意圖

2.2.2 導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗

導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗是在高海情條件下，將導(dǎo)引頭安裝于飛機(jī)掛載的吊艙內(nèi)，對低空飛行的靶機(jī)進(jìn)行探測，主要對導(dǎo)引頭截獲距離、跟蹤穩(wěn)定性等進(jìn)行檢查。

綜合考慮導(dǎo)引頭作用距離、跟蹤視場、試驗安全等因素，進(jìn)行試驗方案設(shè)計。試驗中，導(dǎo)引頭掛載飛機(jī)與靶機(jī)形成對飛態(tài)勢，模擬彈目逐漸接近過程。其中，飛機(jī)掛載導(dǎo)引頭沿布魯斯特角進(jìn)入，靶機(jī)飛行航線沿導(dǎo)引頭天線法線的海面投影方向，并保持最低安全高度飛行，靶機(jī)退出點在保證飛行安全的情況下應(yīng)盡可能靠近導(dǎo)引頭。導(dǎo)引頭探測性能動態(tài)檢查試驗示意圖見下頁圖4。

由于受氣象條件、靶標(biāo)供靶保障等因素限制，導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗實施難度較大，當(dāng)不具備實施條件或是試驗效費比較低時，則主要通過半實物仿真試驗和實彈打靶驗證高海情對導(dǎo)引頭探測性能的影響。

2.2.3 引信啟動性能檢查試驗

圖4 導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗示意圖

引信啟動性能檢查試驗主要包括造波池試驗和低空掛飛試驗，主要對引信啟動特性、距離波門壓縮性能、海雜波抑制能力等進(jìn)行檢查。低空掛飛試驗受氣象條件制約，在高海情條件下的實施難度較大，因此，當(dāng)?shù)涂諕祜w試驗不具備實施條件時，主要通過造波池試驗和實彈打靶驗證高海情對引信啟動性能的影響。

造波池試驗是依據(jù)速度縮比原理進(jìn)行的一種低速模擬試驗，在模擬高海情條件下，對引信在海背景下的工作性能進(jìn)行檢查。首先，選定典型低空彈道進(jìn)行仿真計算，根據(jù)仿真計算結(jié)果裝訂引信與目標(biāo)的交會姿態(tài)（方位角、俯仰角、橫滾角、掠海角），利用造波機(jī)模擬海面，在模擬海面上吊裝模擬目標(biāo)，然后軌道跑車帶動引信以一定的速度俯沖下來掠過模擬海面進(jìn)行低速交會運動，同時采集多普勒回波信號、相對位置信號和浪高儀所測信號，按速度縮比原理進(jìn)行增速分析，獲得真實速度下的回波信號，由回波信號增速分析引信在海背景下的工作性能。

低空掛飛試驗是在真實高海情條件下，以海雜波為探測對象，對引信在海背景下的工作性能進(jìn)行檢查。掛飛試驗可通過直升機(jī)掛載試驗吊艙的方式實施，引信天線安裝時要下視海面，直升機(jī)進(jìn)入航路后，按平飛-俯沖-平飛的過程進(jìn)行飛行控制。

2.2.4 半實物仿真試驗

半實物仿真試驗是在實驗室模擬高海情條件下，利用仿真計算機(jī)、飛行轉(zhuǎn)臺、目標(biāo)模擬器等仿真設(shè)備，接入導(dǎo)引頭、彈上信息處理器、舵機(jī)等導(dǎo)彈系統(tǒng)的實物部件形成仿真回路，對制導(dǎo)控制系統(tǒng)工作性能進(jìn)行檢查。半實物仿真試驗示意圖如圖5。

圖5 半實物仿真試驗示意圖

綜合考慮某型艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)主要作戰(zhàn)對象類型、作戰(zhàn)對象典型目標(biāo)特性、武器系統(tǒng)殺傷區(qū)等因素，以低空彈道為主進(jìn)行試驗方案設(shè)計。在目標(biāo)模擬器中加入RCS起伏噪聲和角閃爍噪聲，仿真系統(tǒng)除釋放目標(biāo)信號外，另增加一路雜波信號源，根據(jù)海雜波模型實時計算并控制生成雜波信號，通過陣列向?qū)б^輻射，檢查制導(dǎo)控制系統(tǒng)在高海情條件下的工作性能。其中，海雜波系數(shù)模型應(yīng)具備模擬5級～6級海況的能力。

2.2.5 虛擬射擊試驗

虛擬射擊試驗是在實際高海情和虛擬靶標(biāo)條件下，通過實彈射擊試驗，對武器系統(tǒng)高海情條件下的發(fā)射適應(yīng)性、初制導(dǎo)性能、飛行控制性能、指令線和導(dǎo)彈截獲性能等進(jìn)行檢查。

試驗前，裝訂彈道控制程序，導(dǎo)彈發(fā)射后按預(yù)先裝訂程序飛行，飛過理論遭遇點后，彈上戰(zhàn)斗部起爆，導(dǎo)彈自毀。試驗時，導(dǎo)彈可以不安裝導(dǎo)引頭，而選用配重件代替；飛行彈道設(shè)置應(yīng)選擇大射程，大射程時導(dǎo)彈飛行時間長，可兼顧對導(dǎo)彈的氣動特性、彈體結(jié)構(gòu)性能及彈上設(shè)備工作性能進(jìn)行檢查。

2.2.6 實彈打靶

實彈打靶是全面檢驗武器系統(tǒng)高海情環(huán)境作戰(zhàn)性能的必要手段，在實際應(yīng)用中，要充分利用出現(xiàn)的高海情天氣，采用真實打靶的方式，對武器系統(tǒng)在高海情條件下的作戰(zhàn)性能進(jìn)行驗證。實彈打靶是以導(dǎo)彈武器系統(tǒng)在高海情條件下的作戰(zhàn)性能驗證為目標(biāo)，綜合考慮高海情條件下作戰(zhàn)性能主要受影響因素、殺傷空域、制導(dǎo)方式、海情條件等因素進(jìn)行試驗設(shè)計。試驗方案設(shè)計框圖如下頁圖6所示。

試驗空域點選擇應(yīng)以低遠(yuǎn)彈道為主，攔截目標(biāo)應(yīng)以適應(yīng)于高海情條件下供靶的典型飛機(jī)類和導(dǎo)彈類目標(biāo)為主。

3 應(yīng)用實例

以某型艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高海情試驗為例進(jìn)行試驗方案設(shè)計。

圖6 實彈打靶試驗方案設(shè)計框圖

3.1 系統(tǒng)校飛試驗方案

系統(tǒng)校飛試驗包括目指雷達(dá)跟蹤性能試驗和制導(dǎo)雷達(dá)對導(dǎo)彈的截獲跟蹤性能試驗，其中，目指雷達(dá)跟蹤性能試驗主要對高海情條件下的雷達(dá)跟蹤性能和導(dǎo)彈初始制導(dǎo)參數(shù)裝訂精度進(jìn)行檢查，制導(dǎo)雷達(dá)對導(dǎo)彈的截獲跟蹤性能試驗主要對高海情條件下制導(dǎo)雷達(dá)的導(dǎo)彈截獲、跟蹤和指令傳輸性能進(jìn)行檢查。試驗方案如表2所示。

表2 系統(tǒng)校飛試驗方案

實施要求：

1）序號3在飛機(jī)上加載導(dǎo)彈接收應(yīng)答機(jī)；

2）試驗海況應(yīng)大于4級海況或在正常海況下（3級～4級為宜），通過載艦“減搖鰭”裝置模擬高海情環(huán)境。

3.2 導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗方案

導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗主要通過導(dǎo)引頭掛飛的方式對高海情條件下的導(dǎo)引頭截獲距離和跟蹤穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。試驗方案如表3所示。

實施要求：

1）飛機(jī)掛載導(dǎo)引頭沿布魯斯特角進(jìn)入；

2）具備空中靶標(biāo)GPS位置引導(dǎo)手段；

3）試驗海況應(yīng)大于4級海況。

3.3 引信啟動性能檢查試驗方案

引信啟動性能檢查試驗包括造波池試驗和低空掛飛試驗。主要對高海情條件下引信啟動特性、距離波門壓縮性能、海雜波抑制能力等進(jìn)行檢查。

表3 導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗方案

造波池試驗方案如表4所示。

表4 造波池試驗方案

實施要求：

1）軌道長度應(yīng)滿足試驗需求，所需長度根據(jù)試驗引信最大作用距離、最小脫靶量、目標(biāo)長度、軌道跑車穩(wěn)定速度等計算；

2）造波池應(yīng)具備模擬4級以上海況的能力。

低空掛飛試驗方案如表5所示。

表5 引信低空掛飛試驗方案

實施要求：

試驗海況應(yīng)大于4級海況。

3.4 半實物仿真試驗方案

半實物仿真試驗主要通過在半實物仿真系統(tǒng)中釋放目標(biāo)信號和一路雜波信號源的方式，對制導(dǎo)控制系統(tǒng)在模擬高海情條件下的制導(dǎo)精度、導(dǎo)引頭截獲距離、導(dǎo)引頭跟蹤穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。試驗方案如下頁表6所示。

表6 半實物仿真試驗方案

實施要求：

海雜波系數(shù)模型應(yīng)具備模擬5級～6級海況的能力。

3.5 虛擬射擊試驗方案

虛擬射擊試驗通過實彈射擊對武器系統(tǒng)高海情條件下的發(fā)射適應(yīng)性、初制導(dǎo)性能、指令線和導(dǎo)彈載獲性能、飛行控制性能等進(jìn)行檢查。試驗方案如表7所示。

表7 虛擬射擊試驗方案

實施要求：

1）導(dǎo)彈狀態(tài)為獨立回路遙測彈狀態(tài)；

2）試驗海況應(yīng)大于4級海況。

3.6 實彈打靶方案

實彈打靶是對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)在高海情條件下的作戰(zhàn)性能進(jìn)行驗證，受武器系統(tǒng)考核需求及試驗彈數(shù)限制，一般選取一個試驗序號進(jìn)行高海情試驗驗證。試驗方案如表8所示。

表8 實彈打靶試驗方案

實施要求：

1）試驗海況應(yīng)大于4級海況或在正常海況下（3級～4級為宜），通過載艦“減搖鰭”裝置模擬高海情環(huán)境；

2）如果試驗彈數(shù)充足，則進(jìn)行備份序號實彈打靶。

4 結(jié)論

本文針對試驗鑒定需求，在對高海情條件下艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能受影響因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了高海情試驗設(shè)計思路及試驗方法，并以某型艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)高海情試驗為例進(jìn)行了試驗方案設(shè)計，為高海情條件下的艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能鑒定提供了有效支撐。考慮到受高海情條件出現(xiàn)的時機(jī)、試驗保障條件及試驗安全等因素的限制，試驗實施時的試驗海況一般在4級～5級，因此，通常對5級以下海況下武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的評估可主要依賴于本文提出的實彈打靶、系統(tǒng)校飛試驗、導(dǎo)引頭探測性能檢查試驗、引信啟動性能檢查試驗等試驗項目獲得的數(shù)據(jù)；對于5級以上海況下武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的評估則主要采用理論分析計算、仿真驗證、同類已列裝產(chǎn)品類比等方法進(jìn)行綜合評估。