基于毁伤机理的常导反舰作战发射弹量计算*

2021-06-26韩光松曾筱晓李昭锐

火力与指挥控制 2021年5期

韩光松，曾筱晓，李昭锐

（国防大学联合作战学院，石家庄 050084）

0 引言

常规导弹作战筹划中，发射弹量的计算需要综合考虑打击目标的特性、导弹部队的作战能力、敌我双方对抗强度等，筹划结果直接影响着火力打击的毁伤效果，决定了战役发展进程［1-2］。唐宝国等［3］根据机场各主要子目标的材料、抗毁特性选取相应的毁伤效果指标，构造不同作战条件下侵彻爆破子母弹毁伤机场目标的耗弹量算法模型。张红文等［4］将机场看作一个系统目标，各子目标的受损都会在不同程度上影响其保障能力，根据机场保障能力与其各串、并联子系统的关系，建立给定弹量摧毁机场最大保障能力的非线性整数规划模型，基于遗传算法求解火力方案。郑斌等［5］以命中概率、毁伤概率、期望毁伤目标数、耗弹量为评价指标，建立了末敏弹对集群目标射击效力评估的模型。吕志远等［6］基于数值仿真建立了子母弹战斗部对跑道目标毁伤效能评估方法，该方法能够提供母弹瞄准点发射弹量和跑道类目标毁伤概率等参考数据。这些研究针对陆上固定目标，假设弹头落点服从均匀分布，通过大量仿真计算确定满足毁伤标准的发射弹量，其计算方法遵循面积比例法的基本思想，不用考虑二次毁伤带来的影响。

随着作战任务的拓展，大中型水面舰船成为常规导弹打击的重点目标。由于航母打击大队具备强大的攻防兼备能力，这些水面舰船上集中部署了大量先进的武器系统，并搭载了大量易燃易爆物品，这些因素导致先前用于分析常规导弹打击陆上固定目标的毁伤机理、毁伤标准等不适用于研究常导打击水面舰船的发射弹量计算［7-8］。如何计算常导反舰作战的发射弹量意义重大，一是常规导弹价值昂贵，二是战时我方可能需要同时应对多个航母打击大队，必须着眼敌方高强度介入的情况。本文首先分析目前两种常用的发射弹量计算方法的不足，研究大中型水面舰船的毁伤机理，提出常导反舰作战发射弹量的计算方法。

1 反舰作战发射弹量计算方法适用性分析

目前，反舰作战发射弹量主要有两种计算方法，下面分析这两种方法的适用性。

1.1 基于饱和攻击法计算发射弹量

冷战时期，前苏联海军总司令戈尔什科夫海军元帅提出“饱和攻击”战术打击美军航母打击大队。饱和攻击是指在极短的时间内，从空中、水面和水下，由不同方向向同一目标发射超出航母打击大队防御能力的反舰导弹，使其防空系统在短时间内处于无法应付的饱和状态，以达到提高反舰导弹突防概率和摧毁目标的目的。

据公开资料报道［9］，俄罗斯依然沿用了“饱和攻击”战术的思想。美军航母打击大队主要采用“标准”-2 导弹拦截俄反舰导弹，“标准”-2 飞行末段为半主动雷达制导，需要AN/SPG-62 火控雷达照射来袭目标，“提康德罗加”级导弹巡洋舰一次最多齐射16枚，“阿利·伯克”级导弹驱逐舰一次最多齐射12 枚。根据俄罗斯海军的计算，对付“尼米兹”级航母打击大队，“三位一体”饱和攻击至少要一次性发射90 枚以上的反舰导弹。近几年，美军使用“标准”-6 导弹逐步替代“标准”-2 导弹，“标准”-6 为主动雷达寻的，没有照射雷达的限制，航母打击大队在370 km的范围内几乎可以提供无限的防空火力通道，依靠饱和攻击航母打击大队火力通道的方法不再适用［10］。

如果我军也采用“饱和攻击”战术突击敌方航母打击大队，常导反舰作战面临的主要威胁来自“宙斯盾”舰发射的“标准”-3 导弹。“标准”-3 的发射不受火控雷达的限制，“宙斯盾”系统每秒发射1枚导弹，目前导弹巡洋舰基本用于防空作战，每个航母打击大队最低配置4 艘可用于反导作战的导弹驱逐舰。按照这个标准计算，针对同一批来袭目标，在“宙斯盾”系统“标准”-3 拦截范围内，这段时间航母打击大队每秒发射4 枚导弹，可以连续发射上百枚拦截弹，因此，实战中航母打击大队火力通道难以饱和。

饱和攻击的目的是对大中型水面舰船形成实质性损伤甚至击沉，然而常导反舰作战的目的是使航母打击大队丧失作战能力，并非击沉航母。迄今为止被击沉的所有航母均不是由于饱和攻击战术，因此，饱和攻击战术并不适合对航母打击大队进行打击。

1.2 基于面积比例法计算发射弹量

面积比例法，假设弹头落点服从均匀分布，根据目标的物理面积，结合战斗部毁伤半径与毁伤要求仿真计算成爆弹量。发射弹量计算公式可表示为：

其中，C成表示成爆弹量，p发表示发射可靠性，p飞表示飞行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

这种计算方法存在明显的不足：一是成爆弹量的计算沿用了固定目标的毁伤机理，如机场跑道、建筑物等，将大中型水面舰船当作一块钢板，忽略了目标毁伤机理的特殊性，这显然是不合适的；二是常导反舰作战本质是与航母打击大队反导体系的对抗过程，导弹突防概率应该根据战场实际对抗强度确定。

因此，以上两种方法的计算原理并不适合海上高端冲突中常导反舰作战，且发射弹量的计算结果非常大，与常规导弹部队的作战能力并不相称。事实上，美军航母打击大队不可能装备如此多的完全用于防御的“标准”-2、“标准”-3 与“标准”-6 导弹，这样将丧失进攻性作战能力。

2 常导反舰作战毁伤机理分析

常导反舰作战主要通过火力硬摧毁的方式毁伤航母，科学计算发射弹量需要首先弄清常导反舰作战的毁伤机理。

2.1 现代航母的抗沉性试验

2005 年，美军对退役的常规动力航母“美国”号进行了一次抗轰炸试验，航母历经25 d 的狂轰乱炸才沉入大西洋底。美国海军专家称，航母舰队模拟战争试验证明，虽然人员损伤不可避免，但是可以断言解放军无法在两周之内有效击沉美军航母。这个结论显然是不科学的，因为试验过程中，一是“美国”号航母作为靶船，没有搭载战机和弹药，也没有燃料，是一个纯粹的铁疙瘩；二是“美国”号航母担负着测试新型导弹、鱼雷性能的任务，轰炸试验是一项接一项，需要对每个轰炸项目进行评估，并没有往航母的要害打；三是“美国”号航母的水密隔舱门在试验过程中全部打开。

实战中航母面对的是多方向多层次连续攻击，“尼米兹”级航母上有航空煤油约9 000 t，弹药约3 000 t，舰载机约90 架，稍不留神就会走火爆炸。因此，“美国”号航母抗轰炸试验不具备实战意义，但是可以证明现代航母抗沉性好。美国国防科学委员会认为，“尼米兹”级和“福特”级航母是美国海军唯一能生存的水面舰艇，其先进的设计特征，如装甲飞行甲板、双层船身、隐蔽的弹仓、减震结构等，都是确保航母能够承受导弹和鱼雷多轮打击而不被击沉。

2.2 常导反舰作战毁伤机理

常导反舰作战不需要完全摧毁或击沉航母，仅需让航母打击大队失去战斗力即可。如果一枚导弹垂直命中飞行甲板，虽然航母本身还可能处于运转状态，但已无法起降舰载机而丧失作战能力，主要原因包括两方面：

一是航母是一个搭载易燃易爆物品的作战平台，被称为“世界上最危险的4.5 英亩”，飞行甲板上不仅有准备挂载的炸弹、导弹等危险品，而且每一架舰载机都是一个潜在的燃烧弹，油箱里装满了燃烧值极高又非常不稳定的航空煤油，一旦发生连环爆炸，将会对飞行甲板甚至是航母本身构成灭顶之灾。从近些年美军航母发生的一些重大事故可以看出，一旦导弹命中航母甲板将引发大面积火灾和一连串爆炸，二次毁伤成为导致航母受损的主要原因。

二是航母上密集部署了大量先进系统，如舰岛、指控中心、飞行甲板、弹射器、光学助降系统、拦阻装置、机库、升降机等，这些设备极大地增加了航母的脆弱性，一旦其中一项受损，航母的作战能力将大幅度降低或完全丧失。

因此，常导反舰作战的关键是导弹命中航母，只要一枚导弹命中必将导致航母丧失作战能力，航母打击大队不得不退出战斗。基于此，常导反舰作战考虑的是导弹命中概率，而不是命中精度［11］，效果评估通常不需要划分毁伤等级。

3 常导反舰作战发射弹量计算

通过对常导反舰作战毁伤机理进行分析，发现反舰作战在于精确打击而不是狂轰乱炸，因此，发射弹量的计算尤为关键。

3.1 科学设计导弹的瞄准点，牢牢锁定移动目标

常导作战筹划时，计算发射弹量需要首先确定导弹瞄准点。考虑到航母打击大队是移动目标群，常导火力范围应覆盖航母及其掩护幕舰所在海域；其次要降低“宙斯盾”舰处于某一最优阵位时对反舰弹道导弹的威胁。我们提出下面的瞄准点设计方案，尽可能将航母及其掩护幕舰“伏击”在包围圈内。

基于多种侦察手段定位敌方航母的具体位置，以航母的位置坐标为中心，记为点O，以反舰导弹机动变轨范围L km 为变长，构设等边DABC，3 个顶点为瞄准点，反舰导弹火力覆盖区域如图1 所示，分别构成三重伏击区、二重伏击区与一重伏击区。

图1 反舰导弹瞄准点设计方案

通过计算可以得到：

航母从三重伏击区到二重伏击区至少机动

航母从三重伏击区到一重伏击区至少机动

航母从三重伏击区逃出伏击区域至少机动

图2 作战区与瞄准点配置关系

按照兰德公司的假设［12］：从最后的目标定位到导弹发射，C4ISR 有15 min 的额外延迟时间，再加上15 min 的导弹飞行时间，航母平均径向速度50 km/h。通过计算得到，目标定位点与导弹命中点之间最大距离为25 km。

基于现代导弹技术，反舰导弹机动能力可以远远大于14.4 km；此外航母面临威胁时将高速机动规避打击，不可能完全沿直线航行，因此，航母不可能逃出所设计的伏击区域，瞄准点设计方案是科学合理的。

3.2 精确计算常导发射弹量，确保有效毁伤目标

基于前面设计的瞄准点，常导反舰作战发射弹量的计算可以采用公式：

其中，ceil（·）函数的取值为不小于该数的最小整数，3 表示瞄准点个数，p发表示发射可靠性，p飞表示飞行可靠性，p突表示突防概率，p命表示命中概率。

图3 发射弹量随突防概率变化关系

2015 年9 月14 日兰德公司发布研究报告《中美军力对比：兵力、地理、力量平衡的变化（1996-2017）》，针对反舰弹道导弹发射弹量的计算，以导弹杀伤半径、目标定位圆概率误差、武器杀伤概率为关键输入数据，系统评估了中国军队使用反舰弹道导弹打击和瘫痪美军水面舰艇的能力。关键输入数据如下：导弹杀伤半径表示导弹瞄准点与命中点之间的最大距离，兰德公司预测为25 km～40 km。目标定位圆概率误差表示发射时目标实际位置与瞄准点之间的误差，兰德公司预测超视距雷达的目标定位圆概率误差为22 km～178 km。武器杀伤概率表示目标在导弹瞄准点杀伤半径范围之内，导弹击中目标的可能性。

兰德公司得出结论［12］：如果反舰弹道导弹搜索半径与其雷达定位精度之比达到1.2，导弹命中率60%，只需要齐射6 枚导弹即可达到80%的毁伤概率。即使美军舰队反导系统能将反舰弹道导弹命中率降低到20%，也只需要齐射21 枚。

可以发现，本文所提算法的计算结果与兰德公司得出结论基本一致。因此，常导反舰作战发射弹量计算的关键：一是科学确定毁伤机理，二次毁伤与脆弱性成为大中型水面舰船受损的主要原因；二是根据敌我双方对抗强度确定合适的突防概率。