基于子母弹技术的反舰导弹作战毁伤效果仿真探讨*

李 强,谢春思,盖 强

(海军大连舰艇学院,辽宁大连 116018)

0 引言

随着制海权在各国占据越来越重要的地位,水面舰艇编队的发展日益成熟,为夺取制海权,发展具有精确打击能力的反舰导弹意义重大。基于复杂的国际环境和武器装备发展趋势,子母弹应运而生,它能提高常规战斗部的有效利用率和毁伤效果[1],在未来高技术局部战争中不可或缺。子母弹是一种在母弹头内装备一定数量的相同或不同类型的战斗部的子弹头,并在预定高度将子弹头从母弹头里抛撒出来,形成一定散布面积与散布密度的作战效果的武器[2]。由于子母弹具有较高的效费比,较大毁伤面积,一种(或多种)子弹对不同母弹的高度通用性及反集群目标的能力[3],子母弹技术广泛应用于反机场、反坦克群和反航空母舰等水面舰艇。子母弹具有“打了不用管”的能力,能够形成一定的威慑力,提高反舰导弹的有效命中率,适用于反舰武器装备。文中对基于子母弹技术的反舰导弹作战毁伤效果进行仿真,运用蒙特卡罗法模拟其对水面舰艇的毁伤效果。

1 目标模型

导弹驱逐舰的满载排水量一般在万吨以内,以某型导弹驱逐舰为例,舰长156.5 m,宽20.4 m。为简化计算,假设目标各个重要部位具有规则的几何形状,具体参数如表1所示。

表1 驱逐舰各关键部位的模拟参数

建立各子目标的模型如图1所示。

图1 驱逐舰重要部位模型

图中1为直升机起降平台;2为直升机机库;3为垂直发射系统;4为“密集阵”近防系统;5为舰桥指控系统;6为舰艏。

1.1 坐标系的建立

为便于描述驱逐舰上各类子目标的分布情况及几何特征,简化目标的模型,建立驱逐舰模型的坐标系,如图2所示。以模型的几何中心点O点为坐标原点,以主轴方向为X轴,以与之垂直方向为Y轴建立X-O-Y直角坐标系。

图2 驱逐舰各重要部位在直角坐标系中的分布

1.2 构建重要目标的数学模型

对X-O-Y直角坐标系中的子目标,直升机起降平台、舰桥指控系统、直升机机库、垂直发射系统、“密集阵”近防系统、雷达、鱼雷发射管、舰炮和舰艏,分别构建数学模型来描述各子目标的二维几何形状及在各自坐标系中所处的位置。

直升机起降平台模型:

直升机机库模型:

垂直发射系统模型:

“密集阵”近防系统模型:

舰桥指控系统模型:

舰艏模型:

各模型中,参数单位为m。

2 子母弹散布模型

2.1 母弹命中点的散布模型

设瞄准点与模型中心点重合,符合二维正态分布,在没有系统误差存在的情况下,弹着点以O点为散布中心,散布的二维正态分布密度函数为[4-5]:

(1)

式中：σx、σy分别是x、y的均方差,且有：

(2)

(3)

第i枚母弹的命中点坐标为[6]:

(4)

(5)

(α1,α2)为[0,1]区间上均匀分布的一组随机数。

2.2 子弹命中点的散布模型

若母弹命中点为坐标原点,子弹散布服从圆分布[7-8],则子弹命中点的坐标为：

xij=xi+Rξ1cos(2πξ2)

(6)

yij=yi+Rξ1sin(2πξ2)

(7)

式中:(xij,yij)为第i枚母弹的第j枚子弹命中点坐标,(xi,yi)为第i枚母弹的命中点坐标,(ξ1,ξ2)为均匀分布的一组离散随机数。

3 毁伤效果仿真

假设母弹命中点为坐标原点,通过建立的数学模型,得到目标区域各子目标被命中的子弹数。统计整个目标区所有目标的毁伤情况得到目标的毁伤效果。假设某子母弹战斗部的射击参数为:射击精度CEP为20 m,子弹装弹数为200枚,抛撒半径为50 m,单枚子弹对甲板的毁伤半径为0.5 m。图3为子母弹在目标上的落点分布仿真效果图。

图3 子母弹在目标上落点分布仿真

由图3可知,在不考虑系统误差的情况下,子母弹在以瞄准点为中心散布,基本能够覆盖该舰艇的重要部位达到毁伤效果。

为了对子母弹攻击下的驱逐舰各关键部位毁伤效果进行评估,简要分析各部位的易损性。一般来说,直升机起降平台作为直升机的起降区,在子母弹的打击下毁伤后难以正常起降直升机,以平均毁伤面积作为毁伤指标;直升机机库、舰桥指挥系统、垂直发射系统、“密集阵”近防系统和舰艏等部位不但暴露一定大小的面积,而且遭受子母弹打击即毁伤,因此以毁伤概率或单元毁伤个数为毁伤指标。表2给出了子母弹攻击下驱逐舰各关键部位的毁伤效果。

表2 仿真1 000次时子母弹攻击下驱逐舰各关键部位的毁伤效果

由表2可知,直升机起降平台、直升机机库和“密集阵”近防系统所占的比重小,子母弹攻击毁伤效果一般;舰桥指挥系统、垂直发射系统和舰艏由于所占比重大,子母弹击中即能够有效的摧毁舰艇的指挥、发射以及机动能力。

4 结束语

文中建立了以某型水面舰艇为研究对象的数学模型,运用蒙特卡罗法对基于子母弹技术的反舰导弹落点进行了分析,对其毁伤效果进行了仿真与探讨。仿真结果表明,子母弹能够在对水面舰艇的打击中有效毁伤其重要部位。从毁伤效果可以看出,对于不同重要程度的部位,目标面积较小的“密集阵”近防系统较难被击中,毁伤效果不明显,而舰桥指控系统较易被击中,鉴于其重要的指挥控制功能,得到了较好的毁伤效果,进而使水面舰艇失去重要功能,抑制其作战能力。研究结果对基于子母弹技术的反舰导弹毁伤效能评估能提供一定的参考。