空对地作战效能评估研究

贾秋锐, 佟惠军, 孙媛媛

(空军航空大学航空军械工程系,吉林长春130022)

0 引言

由于机载对地武器系统和地面防空武器系统的发展,空对地作战在战术上呈现出多样化的趋势。评价空对地作战效能,通过数据说明单次战术的作战效果,能够给出影响空对地作战的关键因素,可为选择不同种类武器、不同战术组合而达成战术目的提供理论参考,为发展新型空对地武器提供理论依据。

实际的空对地战术行动过程都包含着许多因素和条件,其中有些是主要的,起重要作用的;有些是从属的,起次要作用的。科学合理地选择空对地作战评估指标是一项非常关键问题。它在装备、技术发展不同阶段应该具有不同的解决方式,因而空对地作战评估指标体系也应不是一成不变的[1]。本文根据目前装备、技术发展情况建立了一种空对地作战评估指标体系。

1 空对地作战效能评估指标

空对地单次战术效能评估指标分作目标发现概率、武器击毁目标概率、引导误差、目标与攻击机对抗能力。其中,目标与攻击机对抗包括电子对抗和火力对抗,它与前三个指标是相关的[2],指标体系如图1所示。

图1 空对地作战效能评估的指标体系

2 空对地作战效能评估模型

2.1 目标发现概率

考虑空对地攻击,一般对攻击目标至少应事先获知其大致位置,因此建立以下两种目标发现概率模型。

(1)在给定区域D内随机搜索

设目标航路投影面积为S,P为目标处于所观测D内某一等发现概率区域内被发现概率,v为搜索速度,t时刻目标发现概率为

(2)搜索发现坐标给定的目标

设目标在搜索区域D内分布符合圆形正态分布,σx=σy=σ,P、v同上,t时刻目标进入半径r的圆内被发现概率为

2.2 武器击毁目标概率

假定目标为一个单个目标,如某一指挥中心。对单个目标射击的任务是击毁这个目标,也就是使该目标丧失完成战斗任务的能力。

用目标被毁律G(m)来表征目标的易损性,而不必考虑各个击中目标的弹着点座标。

假设对某单个目标进行了n次投射。用目标被毁律G(m)来表征目标的易损性。H m表示有m发弹击中目标;P m,n表示投射n次m发命中的概率,即有“m发弹击中目标”的概率。可按全概率公式算出目标的被毁概率为[3]

为了计算目标被毁概率,必须知道单发命中概率P。如果各次投射是互相独立的,则根据单发命中概率P可以直接算出公式中的概率P m,n。如果各次射击是相关的,则同样也必须通过单发命中概率P计算Pm,n。

如果将目标沿投射方向投影到散布平面上,则平面上的弹着点落入目标投影区D的概率就是单发命中概率P。这个概率可用下式表示为

式中:φ(x,y)为使用武器的散布规律。

2.3 引导误差模型

目标被发现,攻击机瞄准后,到攻击结束,存在武器引导误差E r,包括攻击机保持航线误差E h,导航误差E n,瞄准误差E f。假设它们都符合正态分布规律:

式中:E h、E n、E f的数学期望为 0,于是有

3 考虑对抗时的实效概率

在许多情况下,不能只从作战的一方讨论战斗行动。由于敌方对不同类型的武器可能采取效率极不相同的对抗行动,所以在计算中必须考虑敌方对每一种武器可能采取的对抗。

敌方的对抗主要有下列两种类型:火力对抗、无线电对抗,即施放各种无线电干扰(包括积极干扰及消极干扰)。

考虑火力对抗的问题,实质上就是评价作战双方的射击效率的问题。因此,原则上可以用评价射击效率时所采用的那些方法和处理办法来解决这个问题。电子对抗采用相似处理方法,把杀伤概率变为实效概率。

显然,如果“对抗”滞后于“攻击”,则这种“对抗”将不改变“攻击”行动的效率。

假设:各战斗单位被杀伤,是互相独立的事件;无对抗时的效率指标W(n)随战斗单位数n按下列公式变化:

式中:W 1,W 2,…,W n为各个战斗单位在无对抗时的效率指标。

有对抗时,只需将各战斗单位在无对抗时的效率指标相应地乘以对该战斗单位所实施的对抗失效的概率,于是可得

式中:Q n对第n个战斗单位所实施的对抗失效的概率。

4 结论

使用上述建立的模型,运用蒙特卡洛仿真方法对机载普通炸弹、激光制导炸弹、某型空对地导弹三种武器与某一地面目标进行攻击仿真。攻击采用四机编队联合攻击,并假设每次使用同一种武器,无电子对抗支援。

图2为不考虑对抗时三种武器在目标周围360°范围攻击效率P。

图3为考虑对抗时三种武器在目标周围360°范围攻击效率P,极坐标箭头为目标正方向。

图2 不考虑对抗攻击效率

图3 考虑对抗攻击效率

从结果得到如下结论:

a)仿真结果与实际训练结果一致,模型基本成立,普通炸弹由于攻击距离短,易受到火力对抗而降低攻击效率;导弹易受到电子对抗而降低攻击效率;

b)考虑对抗情况,一般分严条件、宽条件两种情况,本文针对最坏情况采用严条件,在这种情况下,激光制导炸弹作战效率较高、普通炸弹其次。考虑目标不同方向的防卫火力强弱不同,对火力对抗较强方向攻击时,这个方向攻击效率较低,与实际情况相符。

[1] 罗继勋.航空武器装备作战效能评估与系统优化[M].北京:国防工业出版社,2004.

[2] 罗继勋.机群对地攻击分析动力学模型的建立及仿真[J].火力与指挥控制,2000.

[3] 佟惠军.空对面主动雷达导弹末制导段弹道仿真[J].弹箭与指导学报,2004.