类“标枪”导弹两栖登陆反装甲作战弹道仿真分析*

傅调平，邓宏彬，王 锋

（1.海军陆战学院，广州 510430；2.北京理工大学机电学院，北京 100081；3.解放军66058部队，北京 100074）

类“标枪”导弹两栖登陆反装甲作战弹道仿真分析*

傅调平1，邓宏彬2，王 锋3

（1.海军陆战学院，广州 510430；2.北京理工大学机电学院，北京 100081；3.解放军66058部队，北京 100074）

两栖登陆作战在战术上是最复杂、最危险的作战行动，登陆部队需要面对抗登陆方坚固的海岸防御背水抢滩作战，其危险性和困难可想而知。“工欲善其事，必先利其器”，在兵器上的优势成为克服不利地理条件，形成火力优势的关键。类“标枪”反装甲导弹装备是两栖登陆作战中单兵反装甲作战的主要武器，仿真技术是类“标枪”反装甲导弹武器系统优化设计和性能研究的必要手段。介绍了单项仿真与综合仿真相结合的仿真方法，给出了类“标枪”反装甲导弹的弹道模型，利用Matlab编程语言进行了仿真验证，对改善导弹的弹道性能具有明显的实用价值。

类“标枪”反装甲导弹，两栖登陆作战，弹道仿真，Matlab编程

引言

现代两栖登陆作战中，仅靠火力支援舰难以满足两栖登陆作战所需的支援火力，现代军事技术的发展使单兵反装甲导弹的战术技术性能得到很大的提高，实现了“发射后不管”的自引导攻击功能，在情况不明的复杂地形中，缺乏对陆上目标的引导信息，陆战士兵使用类“标枪”反装甲导弹仍可以实现对敌方海岸防御阵地装甲目标及水泥工事进行毁灭性的打击。

装备应用研究是部队装备形成战斗力的前提和保障，其成效如何将直接影响和制约部队战斗力的发挥和作战使用［1］。类“标枪”反装甲导弹是登陆部队单兵反装甲作战的主战兵器之一，类“标枪”反装甲导弹装备应用研究是两栖登陆作战中使用、装备发展的重要内容。本文分析了类“标枪”反装甲导弹在两栖登陆作战中的战术特点，阐述了类“标枪”反装甲导弹装备仿真研究的意义，建立了类“标枪”反装甲导弹的弹道仿真模型，对该型导弹的弹道特性进行了仿真研究，其研究结果对类“标枪”反装甲导弹的装备应用具有较高的参考价值，同时表明对改善类“标枪”反装甲导弹的弹道性能具有较好的实用价值。

1 类“标枪”导弹两栖登陆作战仿真

1.1 类“标枪”导弹两栖登陆作战应用的战术特点

现代两栖登陆作战主要包括兵力输送、直接火力准备和火力支援、突击上陆以及巩固和扩大登陆场等阶段。美国“标枪”反装甲导弹作为一种便携式的单兵反装甲导弹，全武器系统由导弹和发射装置组成，重22.5 kg，弹径114 mm，弹长957 mm，弹重11.8 kg，射程2 000 m。其主要特点是重量轻、体积小、方便快速，可以在有限的空间范围内进行发射。它的导引头采用热成像，灵敏度高、抗干扰能力强。采用的攻击方式主要有攻顶攻击和直接攻击，其两级串联战斗部对装甲目标有较大的毁伤概率。根据类“标枪”反装甲导弹的特点，其在两栖登陆作战中主要体现出以下战术特点：

（1）隐蔽突然性。类“标枪”反装甲导弹不同于重型反装甲武器，主要由几名登陆士兵携带，相比于车载式反装甲导弹，其暴露的可能性较低，受到敌方攻击的概率较低，从而有效地保护了己方目标的安全。其次，它所占的空间相比于车载式反装甲导弹，空间占用小，有利于在复杂地形中机动作战。

（2）攻击目标多样性。两栖登陆作战中，必然遇到敌方滩头障碍与海岸永备工事的阻挡，同时，抗登陆方的机械化部队也可以机动到不同的地方组成相互的火力支撑点。如果登陆部队不能在突击上陆过程中形成火力压制，势必给登陆部队造成较大伤亡。类“标枪”反装甲导弹作为一种便携式的反装甲导弹，受敌方滩头障碍的影响较小，可以迅速突击到导弹发射阵位，利用其直接攻击和攻顶攻击两种攻击方式，既可以对可见的敌方目标实施直接攻击，也可以实现对敌方战壕或隐蔽阵位内的目标实施攻顶攻击。打击目标既可以是敌方的装甲目标，还可打击敌方的武装直升机等空中目标，具有较灵活的攻击目标多样性。

（3）命中概率高。大多数的反装甲导弹采用的是直接瞄准，往往对固定目标的打击比较有效，而对机动目标打击的成功概率较小，有些反装甲导弹采用无线电制导或激光制导等制导装置，往往需要不间断的目标指示，一旦发射阵位遭受破坏，就意味着此次导弹攻击失败。类“标枪”反装甲导弹具有“发射后不管”的自引导攻击能力，即使在目标方位较模糊的情况下，也可以发射导弹，利用导弹自带的制导装置主动寻找攻击目标，大大提高了打击目标的毁伤概率。

（4）战场生存能力强。类“标枪”反装甲导弹具有较强机动性和隐蔽性，可以有效地保护己方目标。根据其方便携带的特点，可以根据需要设立一定数量的类“标枪”反装甲导弹发射阵位，从而保持火力支援的持续性。为突击上陆和巩固登陆场提供持续的火力支援。

（5）战场保障要求低。在登陆作战中，空中打击和舰炮火力支援是必不可少的火力支援方式，其战场保障要求较高，往往需要给出敌方工事的精确位置或者海岸防空火力基本摧毁，不仅如此，空中火力支援等待时机较长，不利于寻找薄弱点，快速登陆上岸。类“标枪”反装甲导弹对战场保障要求相对较低，只需几名陆战士兵就可以携带一个类“标枪”反装甲导弹，给予阵地上的敌方目标直接火力打击，方便快速。

根据以上分析，类“标枪”反装甲导弹在两栖登陆作战中，具有实用的战术价值和广泛应用前景。

1.2 类“标枪”导弹仿真研究的意义

武器装备的仿真一般包括作战仿真和性能仿真。其中作战仿真是人们用各种方法对实际作战环境、军事行动和作战过程的描述和模仿，它在战略战术的制定、武器系统的论证、作战、训练以及军事学术等方面都具有十分重要的价值［2］。类“标枪”反装甲导弹装备仿真研究是类“标枪”反装甲导弹形成战斗力的关键环节。

导弹装备仿真研究的内容包括战场环境分析、作战对象分析、导弹装备技术分析、导弹作战性能分析、导弹作战效能分析等。其研究成果包括作战理论、战术思想、战法训法、条令规则等。

类“标枪”反装甲导弹装备仿真研究的基础是研究导弹的装备技术性能和作战性能，其内容包括研究导弹飞行弹道以考核导弹自控终点散布特性，研究导弹搜捕方式和搜捕体制以考核导弹的捕捉特性，研究导弹自导命中规律以考核导弹的自导命中特性，研究导弹对目标的毁伤效果以考核导弹的毁伤特性。

1.3 仿真方法

类“标枪”反装甲导弹装备应用仿真通常有单项仿真和综合仿真两种仿真方法。单项仿真，采用问题分解策略，将导弹作战使用过程进行分解，根据研究目的合理界定问题范围，明确仿真起点与终点，将其他相关过程或相关因素作为系统输入进行处理，针对核心问题独立建模仿真。该方法常用于类“标枪”反装甲导弹某一战术技术性能指标的仿真研究。

综合仿真，则强调系统分析策略，将要考查的指标放到导弹作战使用的全过程中进行系统研究，要求首先建立完整的导弹作战过程的仿真模型，而后在实际作战想定中去考查评价导弹的相关性能指标。该方法常用于类“标枪”反装甲导弹综合作战性能评价和基本性能指标的仿真研究。

单项仿真多采用通用编程语言编制针对某一特定导弹装备应用问题的仿真条件，具有明显的针对性和非通用性。综合仿真多借助于现成的通用作用仿真平台通过二次模型开发来丰富和完善作战流程和仿真模型进行仿真研究。

本文利用类“标枪”反装甲导弹的总体参数，建立导弹的闭环控制刚体弹道模型，并采用Matlab编程工具进行全弹道闭环数字仿真。

2 类“标枪”导弹弹道仿真模型

2.1 弹道模型

导弹空间的运动，主要包括导弹质心的平移运动和绕质心旋转运动，导弹质心瞬时位置主要由3个位置自由度描述，导弹在空间瞬时姿态的3个转动自由度描述，利用动力学定量建立导弹质心动力学方程组式（1）和导弹绕质心转动的动力学方程组式（2）。

其中，控制力矩为：

脉冲力矩为：

运动学方程为：

质量流量方程为：

补充方程为：

其中，ϑp为俯仰角；ϑy为偏航角；ϑr为滚动角；θp为弹道倾角；θy为弹道偏角；θr为偏斜角；α为攻角；β为侧滑角；v为导弹速度；p为推力；Fc为最大控制力；Ky、Kz分别为舵机输出的俯仰、偏航预加指令系数；Fx、Fy、Fz分别为阻力、升力、侧向力；ωx4、ωy4、ωz4分别为弹体在x、y、z方向的角速度；Jx4、Jy4、Jz4分别为弹体在x、y、z方向的转动惯量；xp为相对弹尖的舵位置；xG为相对弹尖重心位置；Mx4、My4、Mz4分别为俯仰、偏航、滚动力矩；Mcx4、Mcy4、Mcz4分别为控制力引起的俯仰、偏航、滚动力矩；m.f（t）为质量秒流量；Miz为脉冲力矩；a'为开启中心角；Ki为修正系数；N为脉冲推力喷管数；F为单喷管一周平均推力；Fi为单喷管瞬时推力；G为导弹重力；m为导弹质量；Xi为一对脉冲［3-4］。

2.2 制导模型

（1）测角仪传递函数

其中，W（S）为测角仪传递函数；ε（S）为角偏差；uε（S）为角偏差信号；kε为放大系数；Tε为时间常数；S表示算子。

（2）距离交换

将角偏差uε信号转换成线偏差信号uy

其中，R（t）为距离函数；ku为距离交换系数。

（3）微分校正

（4）重力补偿

其中，j为导弹滚轮数。

（5）坐标变换

综合重力补偿后，为产生极坐标控制指令，将直角坐标转换为极坐标：

（6）开启中心角θ'与开启中心角信号uθ对应

（7）指令系数和控制力

对于单极性指令，指令系数为：

（8）旋转弹指令交连

由于导弹旋转，弹体接受的实际指令为：

其中，λ为陀螺预装角，td为舵机延迟时间。

3 仿真运行与结果分析

通过对类“标枪”反装甲导弹在预加指令下的有关数据来进行全弹道仿真，目的是通过预加指令弹道的研究来了解导弹的某些飞行特性，如速度、加速度、转速和射程等；并以预加指令弹道为基准，分析导弹系统中各参数变化对飞行特性的影响。

参考类“标枪”反装甲导弹总体参数，用Matlab分别进行固定目标平飞弹道仿真和固定目标掠飞弹道仿真。

3.1 固定目标平飞弹道仿真

根据所建立的模型和类“标枪”反装甲导弹参数进行平飞情况下的弹道仿真，曲线如图1所示。

图1 平飞弹道典线

3.2 固定目标掠飞弹道仿真

根据所建立的模型和类“标枪”反装甲导弹参数进行掠飞情况下的弹道仿真，设定目标在2 000 m左右，9 s开始在自引导情况下导弹折转，曲线如图2所示。

图2 掠飞击顶弹道典线

3.3 仿真结果分析

由图1可知，各项弹道和控制参数与类“标枪”反装甲导弹基本相同，验证了模型的正确性。具有较平直的平飞弹道和稳定的弹道参数，说明类“标枪”反装甲导弹在改变平飞弹道高度和取消末端导弹折转控制的情况下，实现了掠飞和平飞的兼容。

由图2可知，掠飞与平飞弹道仿真结果相比，导弹折转前各项弹道和控制参数基本相同，导弹飞行稳定。导弹开始折转后，弹道高度y由2.32 m下降为1.90 m，降低了42 cm；弹道方向偏差z由-0.20 m改变为-0.21 m，说明在此期间，主要是改变弹体姿态，而不是改变弹道。

通过以上固定目标平飞弹道仿真和固定目标掠飞弹道仿真研究，类“标枪”反装甲导弹既可以采用平飞方式，配以触发引信攻击目标侧面，也可以采用掠飞方式，配以近炸引信攻击目标顶部。类“标枪”反装甲导弹的自引导受制导装置的影响，改善导引头的探测引导性能，类“标枪”反装甲导弹的弹道性能会得到进一步的改善，利用上述模型，可以进一步仿真研究参数变化后的弹道性能评估。

4 结论

未来两栖登陆作战中，面对复杂的岛礁地形，重型车载式反装甲导弹武器系统难以快速机动，限制了战术应用，而类“标枪”反装甲导弹系统具有“发射后不管”的特点，可在发射前或发射后锁定攻击目标，两栖登陆作战中具有广阔的战术应用前景。

类“标枪”反装甲导弹在折转前掠飞和平飞弹道基本相同，导弹飞行稳定。在导弹折转过程中，主要是进行弹体姿态的调整，验证了类“标枪”反装甲既可以掠飞攻顶，也可以直接平飞攻击。应用本仿真软件可进行导弹系统参数优化、性能评估、弹道计算等研究，能够为导弹总体方案论证、系统优劣评定和系统作战应用等提供科学的依据。

［1］朱敏杰，王精业.离散系统仿真技术在装备作战仿真中的应用［J］.计算机仿真，2001，18（6）:22-25.

［2］中国人民解放军总参谋部兵种部.作战模拟基础［M］.北京:解放军出版社，1994.

［3］于天朋.反坦克导弹建模与仿真研究［J］.战术导弹技术，2004（5）:57-59.

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［5］侯春龙，卫 翔，齐新战.装备仿真软件开发平台的分析与设计［J］.机械工程与自动化，2012（3）:38-40.

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［8］王丽红，赵岩峰.浅谈反坦克导弹［J］.飞航导弹，2004（3）：31-33.

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［10］徐建志，姜灿树，孙永侃.基于仿真的反舰导弹装备应用［J］.火力与指挥控制，2005，30（增刊）：167-169.

Application Simulation of Similar Javelin Anti-armor Missile Weapon System in Amphibious Landing Operation

FU Tiao-ping1，DENG Hong-bin2，WANG Feng3
（1.Naval Command Academy，Guangzhou 510430，China；
2.School of Mechatronical Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China；
3.Unit 66058 of PLA，Beijing 100074，China）

The amphibious landing operation is a complicated and dangerous operation，landing force are faced by firm shore defense of anti-landing operation and back toward the sea，its danger and difficulty are obvious.“Sharp tools make good work”，the priority of weapon is the key of compensate on terrain and priority on firepower.The similar javelin anti-armor missile is a major portable antiarmor weapon，simulation technique is an essential method on system priority and performance research of similar javelin anti-armor missile.It introduced the simulation method to integrate analytic simulation with synthetic simulation，a ballistic simulation model of similar javelin anti-armor missile was built，using Matlab procedure language to certify the valid of the model，it proves to be useful for improve the ballistic performance of the missile.

similar javelin anti-armor missile，amphibious landing operation，ballistic simulation，Matlab programming

TJ811

A

1002-0640（2014）11-0008-05

2013-09-05

2013-11-07

国防基础科研基金资助项目

傅调平（1975- ），男，江西丰城人，博士，副教授。研究方向：作战仿真，海军战术。