王志恩,王德偉,林 琳

(1.海軍裝備部裝備技術合作中心,北京 100841;2.江蘇自動化研究所,江蘇 連云港 222061)

海軍要地是海軍兵力生存和作戰(zhàn)的依托,是海軍兵力休整、待機、補給、維修和備戰(zhàn)的主要地點,在軍事戰(zhàn)略中具有舉足輕重的作用。海軍要地港口是以母港為中心,多個輔助港、洞庫和岸上設施相結合而形成的駐泊體系,要地內戰(zhàn)斗部位易遭受偽裝成民用船只的快速小目標的襲擊。此類目標通過高速機動的方式接近要地,具有隱蔽性強、破壞威力大等特點,對海軍兵力構成嚴重的威脅[1]。而海軍在要地內的主要戰(zhàn)斗力通常使用機槍等小口徑武器實施自衛(wèi),存在射程近、威力小和命中率低等缺點。而中大口徑要地防御艦炮武器系統(tǒng)配備火控系統(tǒng),可以在較遠的距離上發(fā)現(xiàn)目標并對其進行射擊,可對威脅目標形成強大的威懾,有效提高艦艇在要地內的安全性。根據(jù)“慎用火力”的武器使用原則,本文對中大口徑艦炮阻攔射擊的火力應用進行研究,提高了作戰(zhàn)行動的有效性[2]。

1 阻攔射擊及分類

1.1 阻攔射擊

阻攔射擊是指使用要地防御艦炮武器系統(tǒng)在敵快速小目標航路前方設置一道或數(shù)道火力網(wǎng),以阻止目標前進,限制敵行動或迫使敵改變企圖的射擊方法[3]。

阻攔射擊既是警告射擊的升級,又是火力封鎖、阻止目標繼續(xù)行動的一種戰(zhàn)斗樣式,以阻攔效果最大為目標。阻攔射擊是要地防御武器系統(tǒng)的重要使用方式之一,將在要地防御中發(fā)揮越來越重要的作用。

1.2 阻攔射擊分類

按照使用方式,阻攔射擊可以分為固定阻攔射擊和活動阻攔射擊。固定阻攔射擊僅一個阻攔射擊點,對其射擊直至目標突破阻攔點或離開阻攔點,則停止射擊?；顒幼钄r射擊是在敵航路上選定若干阻攔點逐次構成數(shù)道火力網(wǎng),當目標通過一個阻攔點后,及時將火力轉向下一個阻攔點,阻攔射擊直至目標離開阻攔區(qū)域或收到?；鹈顬橹?。

2 阻攔射擊的方法

固定阻攔射擊與活動阻攔射擊的區(qū)別是固定阻攔射擊僅計算一個阻攔點,活動阻攔射擊則在目標航路上計算多個阻攔點。固定阻攔射擊的計算原理與活動阻攔射擊計算其中一個阻攔點的原理相同。

2.1 阻攔射擊計算原理

阻攔射擊時,在目標航路前方設置若干個阻攔射擊點MZLi,對每個阻攔射擊點射擊直至目標通過,轉入下一個阻攔射擊點射擊,如圖1所示。

圖1 阻攔射擊示意圖

阻攔射擊一般方法是:

1)火控系統(tǒng)實時求解目標運動要素,并根據(jù)目標運動要素求解阻攔射擊點坐標和阻攔射擊諸元。

2)艦炮開始射擊后,保持射擊諸元不變,按照阻攔射擊方案控制艦炮對阻攔點進行射擊。

3)在控制艦炮射擊的同時,實時求取目標提前點Μq,并判斷其是否通過當前阻攔點。當目標提前點通過阻攔點時,控制艦炮停止射擊,重新計算新的阻攔射擊點和相應的阻攔射擊諸元。

4)艦炮開始對新的阻攔點射擊時,保持阻攔射擊諸元不變,按照阻攔射擊方案控制艦炮對阻攔點進行射擊。

5)重復步驟3)、4),直至停止阻攔射擊或轉為其他射擊方法。

2.2 阻攔射擊點的選擇要求

為了獲得對目標較好的阻攔射擊效果,阻攔射擊點的選擇要滿足以下要求:

1)阻攔射擊點要在目標運動前方的航路上;

2)向阻攔點射擊的首發(fā)彈丸落在目標前方的概率不小于75%[4];

3)在目標沖過阻攔點時間內,能夠被一定持續(xù)時間(T)發(fā)射的彈丸形成水幕阻攔。

3 阻攔射擊模型

在目標航向為Cm的情況下,按照設置阻攔射擊點的要求,確定阻攔射擊點的原理如圖2所示。

圖2 阻攔射擊修正量計算示意圖

圖中:

Mq為目標提前點。阻攔射擊時,彈丸飛到阻攔點MZL時,目標正好運動到提前點Mq。

qm為目標舷角。

Edx、Ezx分別為目標在提前點Mq處的距離和方向分布概率誤差,由射擊諸元誤差、艦炮隨動系統(tǒng)誤差和彈著散布誤差三部分組成,單位米。

MZL為阻攔射擊的阻攔點。

ΔdZL、ΔβZL分別為阻攔射擊距離、方位修正量。

根據(jù)阻攔射擊點的選擇要求1)和2),在目標航路前方,選取目標分布1倍概率誤差散布橢圓與目標航線的交點MZL為阻攔點。該點到橢圓中心距離為R。取目標分布1倍概率誤差散布橢圓上的點,彈著落在目標航路前方的概率為75%。

假設阻攔射擊持續(xù)時間為T、目標航速為Vm,則在阻攔射擊期間目標運動航程為TVm,因此,阻攔射擊點到目標提前點的距離應滿足Dq-ZL=max{R,TVm}。這樣在滿足要求3)情況下,加強了要求2)。

所以,將Dq-ZL按目標舷角分解為縱向和橫向分量便得到阻攔射擊修正量(ΔdZL,ΔZZL),并將ΔZZL轉換為角量(ΔβZL)。目標提前點坐標加上阻攔射擊修正量即可得到阻攔點坐標(dZL=dq+ΔdZL,βZL=βq+ΔβZL)[7]。

目標分布1倍概率誤差橢圓的長半軸為Edx,短半軸為Ezx,橢圓方程為

(1)

設目標分布1倍概率誤差散布橢圓與目標航向線Cm的交點為MZL,該交點到橢圓中心的距離即為航程R,由式(1)可得

(2)

目標航線上阻攔點距離Dq-ZL是指阻攔點到誤差散布橢圓中心(目標提前點)的距離,在射擊時間T、目標速度Vm已知的情況下,目標航線上阻攔點距離模型為

Dq-ZL=max{R,TVm}

(3)

將阻攔點距離Dq-ZL按目標舷角qm分解為縱向分量和橫向分量,得到對海阻攔射擊修正量(ΔdZL,ΔZZL),將方向修正量由線量轉換為角量(ΔdZL,ΔβZL)。

阻攔射擊修正量為:

(4)

(5)

綜合式(4)和式(5)可得

(6)

式中:

ΔdZL為阻攔射擊距離修正量,單位為m;

ΔβZL為阻攔射擊方向修正量,單位為mrad;

qm為目標舷角,單位為°。

將阻攔射擊修正量與提前點坐標(dq,βq)相加,即可獲得阻攔點坐標(dZL,βZL)。

阻攔射擊阻攔點坐標為

(7)

將式(6)代入式(7),得阻攔點坐標模型為

(8)

式中:

dq為目標提前點距離,單位為m;

βq為目標提前點方位,單位為mrad;

dZL為阻攔點距離,單位為m；

βZL為阻攔點方位,單位為mrad。

4 實例計算

假設要地艦炮防御武器系統(tǒng)計算得出目標提前點的距離Mq為10 000 m,方向βq為30°,目標航向Cm為180°,航速為40 kn,目標舷角為30°。某型大口徑單管艦炮在10 000 m距離上的1倍散布概率誤差為Edx=130.68 m,Ezx=32.3 m,代入式(2),則目標分布1倍概率誤差散布橢圓與目標航向線Cm的交點MZL到橢圓中心的航程R=59.386 7 m。設該型艦炮阻攔射擊決策為:高射速(90發(fā)/min),射擊兩組,每組發(fā)射4發(fā),組間隔時間3 s[6],射擊持續(xù)時間為7 s。水柱升起時間為2～3 s，本文取水柱升起時間為3 s[5]。取T=射擊持續(xù)時間+水柱升起時間=10 s,則TVm=10×40×0.514 444=205.777 6 m,因此,Dq-ZL=205.777 6 m,由公式(6)可得阻攔射擊修正量為

由式(8)可得阻攔射擊阻攔點坐標為

5 結束語

要地區(qū)域內駐泊的艦艇等裝備易遭受偽裝成民用船只的快速小目標的襲擊。要地防御艦炮武器系統(tǒng)設置阻攔射擊功能非常必要,對于臨近要地區(qū)域的民用艦船等目標,進行阻攔射擊,迫使其改變企圖,可避免沖突升級,保衛(wèi)要地區(qū)域海軍兵力和裝備的安全。

本文根據(jù)“慎用火力”的武器使用原則,在要地防御作戰(zhàn)任務中,重點分析了中大口徑艦炮對海上快速小目標進行阻攔射擊的方法,提出了阻攔射擊的計算模型,為要地防御艦炮武器系統(tǒng)實施火力威懾提供了新的方法,提高了作戰(zhàn)行動的有效性。