直升机载空空导弹体系贡献率评估

2021-07-30王维强任宏光高忠长

弹箭与制导学报 2021年3期

王维强,任宏光，高忠长

(1 中国空空导弹研究院，河南洛阳 471000；2 陆军航空兵研究所，北京 101100)

0 引言

贡献率(或贡献度)作为经济领域衡量贡献大小的指标[1]，指有效或有用成果数量与资源消耗及占用量之比[2]。在军事领域，贡献率还是一个较新的概念，目前仍处于探索阶段，对体系贡献率的研究主要集中在基本概念和评估方法上。体系贡献率是对评估对象对体系内各系统作战能力及整个体系作战能力的影响作用或涌现效应的度量[3]。体系作战能力是指“以指挥信息系统为纽带和支撑，使各种作战要素、作战单元、作战系统相互融合，将实时感知、高效指挥、精确打击、快速机动、全维防护、综合保障集成为一体，所形成的具有倍增效应的作战能力”[4]。因此，新型武器系统的体系贡献率重点衡量新型武器装备加入作战体系后使作战体系内各系统以及整个作战体系在实时感知、高效指挥、精确打击、快速机动、全维防护、综合保障等方面的提升程度，概要来讲新型装备在未来作战中要“好用”且能“打赢”，提升作战体系的战斗力。

1 空空导弹作战体系特征

1.1 作战场景分析

武装直升机在局部战争中主要执行以下作战任务[5]：

1)对地面移动及固定目标攻击任务；

2)对直升机编队的护航任务；

3)超低空域的战场拦截任务；

4)武装直升机间空中格斗任务；

5)火力支援、机降掩护任务。

在执行以上攻击及护航任务时，武装直升机极有可能面对敌武装直升机的威胁，因此，武装直升机还应具备对空攻击和对空自卫能力，主要体现在以下2个方面：

1)超低空拦截对空攻击

武装直升机根据综合情报信息，在敌可能来袭的主要方向，拦截或阻击来犯之敌，形成区域警戒防护屏障，确保被掩护目标的安全。利用机载火控雷达、稳瞄、头盔等传感器感知信息，使用空空导弹对敌直升机进行远距离攻击，以实现歼敌/驱敌目的。

2)编队护航对空自卫

配装有空空导弹的武装直升机伴随机群遂行作战，主要为编队护航，在编队遭遇敌直升机攻击或运输直升机实施纵深机降战役行动时，极有可能与敌直升机遭遇，发生近距格斗的概率较高，此时利用头盔、平显发现并锁定目标，使用空空导弹对敌直升机进行快速攻击，夺取超低空制空权。

1.2 作战体系特征分析

体系贡献率的研究需要从作战体系入手，把握作战特点和体系特征，合理量化体系贡献率的评估指标，进而提出科学、有效的评估方法[6]。根据对直升机作战场景的分析，武装直升机在超低空战场拦截、编队护航等大的任务背景下，还需要执行对空攻击、对空自卫等作战任务。

2 空空导弹体系贡献率分析

2.1 模型框架构建

在“能力-任务”二维框架下开展武器装备体系贡献率评估[6]，任务维是指评估对象所支撑的使命任务集，任务所对应的典型作战场景和作战效能指标要求。能力维是指评估体系贡献率所对应的体系能力指标以及相应的指标要求。

空空导弹作为载机对空作战的武器装备，其体系贡献率的重点在于衡量其列装、加入作战后使作战体系内各系统以及整个作战体系的提升程度，即：要对体系战斗力的提升做出贡献。现代信息化战争条件下的战斗力系统是一个复杂适应系统，装备对作战体系的贡献作用至少应包括功能、环境、结构、信息以及体系运行等角度[7-8]，是多个方面和多层次的，如图1所示。

图1 装备对体系的贡献评估框架

1)功能方面：主要体现在对体系作战能力和作战效能的贡献，包括打击能力、对抗能力、自我防护能力以及提高作战效率和效果、降低作战成本等。

2)环境方面：主要体现在作战适用性，包括可靠性、复杂战场环境适应性、可用性及人机结合性等方面。

3)结构方面：主要体现在对作战编成的灵活性、编队的小型化以及体系结构的精干化等。

4)信息方面：主要是指对作战体系信息化的贡献，包括引信的处理、利用以及互联互通等。

5)体系运行方面：主要是指新武器装备后，在体系运行中对执行多样化任务，与其他武装协同作战等方面，是否提升了装备的协同作战能力，是否为装备的组合运用提供了新的选项，是否催生了新的战术战法等。

2.2 空空导弹体系贡献率分析

2.2.1 作战能力贡献率

空空导弹作为载机进行空战的主战武器，其作战能力的提高是载机空战效能提高的关键。由作战环路可知，载机对空作战能力主要与其侦察定位能力、指挥控制能力以及空空导弹的性能相关。根据空空导弹作战模式和特点[9-10]，其作战性能主要体现在发射范围(包括攻击距离、攻击角度范围等)、导弹机动能力、作战准备时间、抗干扰能力、单发杀伤概率、连续快速发射能力以及同类导弹挂载量等方面。

装备A的体系贡献率计算模型为[6]：

(1)

由式(1)可知：装备体系贡献率评估有别于作战效能评估，它评估的是效能的增量。

由于体系贡献率指标为定量值，因此在评估时先进行新、旧作战体系对比，再进行归一化处理，如装备A的最大攻击距离为20 km，而不含装备A的原有体系的最大攻击距离为15 km，则装备A使体系最大攻击距离提升了1/3，新、旧体系的能力值分别为0.571 4和0.428 6。

2.2.2 战场生存力贡献率

载机生存力是指载机在执行作战任务时, 在不引起持久地削弱其完成指定任务能力的前提下, 躲避和承受人为敌对环境的能力[11]。国内多将载机生存力局限在载机的敏感性和易损性两个方面；而国外的研究者却认为载机的作战能力是影响载机生存力的一个重要因素[12]，因为只有生存，才能作战；同理，通过作战，消灭威胁后，自身的生存力也会大幅提高。

图2 载机与威胁间生存能力和作战能力关系

空战中，载机的作战能力[13-14]，可用成功击毁敌机的概率PA表示：

PA=PS·PD·PK

(2)

式中：PS为载机的生存力；PD为载机发现目标的概率；PK为机载武器杀伤目标的概率。

用PKSS表示载机在经受敌机一次攻击后“被命中且击毁”的概率，则：

PS= 1-PKSS

(3)

PKSS=Pa=Ps·Pd·Pk

(4)

式中：Pa为敌机的作战能力；Ps为敌机的生存力；Pd为敌机发现目标的概率;Pk为敌机机载武器杀伤的概率。

同理，Ps也可表示为：

Ps= 1-PS·PD·PK

(5)

由式(2)～式(5)可得：

(6)

载机的生存力与载机发现目标的概率和机载武器杀伤目标的概率正相关。此处的“概率”并不能简单的理解为单一的概率指标，由于实际交战的环境和场景是复杂的，此处的“发现目标的概率”和“杀伤目标的概率”应该包含了“OODA作战环”中的侦察能力、定位能力、指挥控制能力和作战打击能力。

2.2.3 作战适用性贡献率

空空导弹的作战适用性主要体现在对复杂环境的适应能力、较高的可靠性以及优良人机结合性等方面，就是不仅能用，还要管用、好用。主要包括以下几个方面的能力：

1)复杂适应能力：包括自然环境适应能力、战场环境适应能力以及电磁环境适应能力等。

2)可靠性：如挂飞可靠性等。

3)耐久性：包括挂飞寿命、通电寿命等。

4)“人机结合”能力：操作、使用是否方便，流程是否简化等。

5)装备兼容能力：是否与原有装备在使用模式、挂装接口、维护保障等方面有效兼容。

2.2.4 综合保障贡献率

空空导弹装备的综合保障能力一般包括使用可用度、能执行任务率、平均技术准备时间和平均发射前准备时间等度量。保障性设计特性参数包括平均修复时间、平均预防性维修时间、预防性维修间隔期以及故障检测率、故障隔离率、虚警率等[15]。为保证导弹系统的任务成功性和战备完好性, 在提高产品可靠性的基础上，还应尽量减少维修、维护时间，并具有快速检测能和较高的故障检测率和故障隔离率。