协同作战模式舰空导弹水平杀伤区研究*

王义涛 ，梁海明 ，，邹光根

（1.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116001；2.解放军91257部队，浙江 舟山 316000）

0 引言

现代海上空袭作战中，超声速、掠海、末端机动反舰导弹成为水面舰艇编队的最大威胁。由于目标难于探测、跟踪，交战时间非常短促，极大地限制了防空反导武器，尤其是舰空导弹的拦截纵深，使水面舰艇反导压力日益增大。从目前世界军事强国有关防空反导作战发展的趋势来看，编队内各舰艇和武器系统协同作战是未来编队防空的一种主要模式［1］。作为反舰导弹的主要硬抗击武器，舰空导弹武器系统在编队防空反导作战中起着重要作用。杀伤区是反映武器系统性能的一个重要指标。因此，研究协同作战模式下的舰空导弹水平杀伤区对于编队防空反导任务具有重要意义。

1 舰空导弹水平杀伤区

1.1 单舰平台的舰空导弹水平杀伤区确定

单舰平台作战模式，舰空导弹的发射节点和探测制导节点都由本舰完成，因此，在计算过程中可以把发射节点和制导节点作为为同一点计算。以发射平台为圆心，建立如下页图1所示坐标系，其中X轴表示目标航路捷径，Y轴表示目标来袭的反方向，O为舰空导弹发射平台在水平面的置，R是雷达最远制导圆半径，雷达制导距离一般为探测距离的0.7倍［8］。Rmin为杀伤区近界到发射点的距离，单舰水平杀伤区最远边界由虚线和雷达最远制导圆的下半段圆弧组成。其中虚线表示舰空导弹与目标的相遇点所组成的连线。

本文在计算水平杀伤区最远边界时做如下假设：

1）舰空导弹和目标在飞行过程中运动方式均为匀速直线飞行；

2）在计算过程中制导距离和精度不受舰空导弹的飞行距离限制；

3）不考虑从发现目标到发射导弹的延时和跟踪目标的时间延时。

计算方法如下：在A点，舰载雷达探测到目标后，舰空导弹和目标分别以速度Vd和VT运动，经时间t在B点相遇。此时：

设舰空导弹速度与目标运动速度的比值为k，即：

首先确定目标最大航路捷径，取相遇点B的坐标为（x，y）。当 x2＋y2=R2时，可求得目标最大航路捷径，即C点的横坐标xc和D点的横坐标xD。并且此时ΔOCE是等腰三角形。

当xD≤x≤xC时，在三角形ΔOXA中，根据几何关系可以列出如下关系式：

由式（1）和式（4）可以得出：

将式（2）带入式（5），等式化简可得出相遇点连线的约束方程：

杀伤区范围为由式（7）所表示的曲线所围阴影部分，如图2所示：

因此，由式（6）可以确定x，y的关系，进而可以得出导弹杀伤区边界如图2所示。所以，由相遇点B的连线、最大航路捷径xc、xD和雷达最远制导圆的下半段圆弧可以确定水平杀伤区的最远边界。

1.2 影响舰空导弹杀伤区的因素

杀伤区的边界位置与目标的性能，舰空导弹武器系统的性能和设计条件等方面的因素有关。具体来说这些影响因素主要有一下几种：

1）舰空导弹单发毁伤目标概率；

2）目标的飞行性能、辐射或反射特性以及易损性等；

3）雷达等探测器探测性能；

4）导弹飞行的弹道特性和机动能力；

5）导弹制导回路的参数和引导方法；

6）导弹战斗部和引信的类型、特性以及引战配合特性的优劣；

7）射击条件。

在编队协同作战的情况下，多传感器协同探测、跟踪目标，雷达组网协同制导降低了舰空导弹制导误差，提高了舰空导弹的单发杀伤概率。舰空导弹整个作战过程中，制导误差决定了实际弹道与理论弹道之间的偏差，并进一步影响了导弹的杀伤概率。导弹的单发杀伤概率为：

其中，制导误差规律f（y，z）、引信引爆概率φ2（y，z）都与制导误差有关。据统计分析，在各种误差中，雷达探测误差影响中、末交接班精度的比例占60%以上，是主要误差源［6］。而在协同作战的情况下，只要组网的传感器足够多，能够覆盖整个作战空间，舰空导弹的制导精度和制导距离基本不受距离限制，雷达组网的探测能力也有很大提高。

2 协同作战舰空导弹水平杀伤区

2.1 协同作战模式的分类

协同作战模式分为4类［3］：提示交战、远程数据交战、远程发射交战、前传作战。这4类的具体交战方式为：

提示交战：远程传感器探测到目标，本地平台得到精确提示，本地平台利用自身的传感器探测跟踪目标，发射拦截武器，如图3所示。

远程数据交战：远程传感器探测跟踪目标，把目标火控级数据信息传给本地平台，本地平台利用远程数据发射引导拦截武器，如图4所示。

远程发射交战：远程平台探测跟踪目标，本地平台接受远程平台探测到的目标火控级数据，发射拦截武器，远程平台控制引导武器拦截目标，如图5所示。

前传交战：远程平台探测跟踪目标，本地平台发射引导拦截武器，制导中段进行制导交接班，远程平台控制引导拦截武器拦截目标，如图6所示。

2.2 协同作战舰空导弹杀伤区分析

单舰平台的舰空导弹杀伤区是基于舰空导弹发射节点和制导节点在同一平台的基础上进行研究的，协同作战模式下的舰空导弹发射节点和制导节点不一定在同一平台，并且目标数据的获取也不一定是同一平台上的传感器获得的数据，因此，协同作战模式下的舰空导弹杀伤区得到扩展［4］。

2.2.1 提示交战方式

与单舰平台作战方式相比，提示交战方式获得了目标来袭的精确提示，武器发射准备时间比较充分。但发射与制导仍只由本舰执行，因此，提示交战方式的舰空导弹水平杀伤区与单舰平台的舰空导弹水平杀伤区基本一致。

2.2.2 远程数据交战方式

远程数据交战方式是利用远程传感器探测到的目标火控级数据信息，雷达最远制导圆R增大。因此，舰空导弹的水平杀伤区得到扩展，舰空导弹的杀伤概率因获得精确目标提示而提高。相比单舰平台来说，杀伤区范围变大，边界确定方法仍与单舰平台一致。

2.2.3 远程发射交战

远程发射交战模式，舰空导弹的发射节点和制导节点不在同一平台，杀伤区的确定则由制导节点的最远制导圆确定。具体计算方法如下［5-6］：首先以发射节点所在位置为圆心，建立如图7所示的坐标系。

计算方法类似于单舰情况，首先确定目标最大航路捷径，即C、D两点的横坐标。此时，在ΔO1EC中有如下几何关系：

上式可以确定两个xC值，正直为xC，负值为xD。因此，可以确定航路捷径范围［xD，xC］。当x在［xD，xC］取值时，设相遇点B 的坐标为（x，y）。由图中的几何关系可得：

将Vd=k*VT带入上式，可得：

因此，由上式可以确定相遇点的坐标。杀伤区的另一部分为协同制导圆的下半圆的一段圆弧。方程为

由A、B式和xD，xC可以确定出远程发射模式下的舰空导弹杀伤区边界，杀伤区范围为由式（13）表示的曲线所围阴影部分，如图8所示。

2.2.4 前传交战

研究前传交战模式下的舰空导弹杀伤区，可以通过研究舰空导弹的作战过程入手。在开始阶段，本地发射平台发射舰空导弹，本地平台进行制导，这一阶段可以看作是单舰作战情况下的舰空导弹杀伤区问题；然后，制导平台进行制导交接，舰空导弹由制导平台进行制导，这一阶段可以看作远程发射模式下的舰空导弹杀伤区问题。因此，前传交战模式下的舰空导弹杀伤区可以由单舰作战模式和远程发射模式的舰空导弹杀伤区合成［6］。取本地平台的制导圆半径为R，制导平台的制导圆半径为R1。杀伤区范围为由式（14）表示的曲线所围阴影部分［7］，如图 9 所示。

3 仿真计算及结果分析

以前传作战模式为例，给出仿真初始条件：发射舰舰载雷达安装高度均为h1=25 m，反舰导弹飞行高度h3=25 m；地球半径为6 370 km，单舰发射的杀伤区近界半径r=3 km；制导平台雷达性能与发射平台一致。L=30 km，α=π/3。由上述模型得舰载雷达跟踪制导距离为R=R1=36.69 km；舰空导弹与目标的速度之比k=3；舰空导弹有效射程为120 km，大于雷达平台探测半径。

按照建立数学模型的过程，绘出两舰前传作战模式下的水平杀伤区，通过Matlab程序仿真计算得出前传作战模式下的舰艇杀伤区边界和探测圆边界，如图10所示。由图10可得前传交战模式下的航路捷径范围为［-36.1 59.5］，而单舰作战模式下的航路捷径范围为［-36.2 36.2］，相比之下航路捷径范围增加了32%。杀伤区范围也明显增大。杀伤区的上部表示为舰空导弹迎面拦截目标，下部为舰空导弹追击目标。

4 结论

协同作战扩展了舰空导弹的杀伤区范围，增加了舰空导弹的拦截纵深，为编队防空作战提供充足的准备时间，可以最大限度地发挥舰空导弹的射程优势，提高了编队防空能力，增强了编队的生存能力。本文梳理了协同作战的几种作战模式，并分别给出了不同作战模式的舰空导弹武器系统的水平杀伤区边界确定方法。研究成果对今后的编队防空作战指挥决策和编队协同预警探测的研究具有重要意义。

参考文献：

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［7］张林，刘新科，马良.网络化协同制导条件下的舰空导弹作战效能分析［J］.战术导弹技术，2015（1）：26-30.

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