高原条件下空地制导弹药使用影响因素分析

2024-06-09王皖阳刘旭鹏王新全

中国军转民 2024年8期

王皖阳刘旭鹏王新全

按照地理学概念，高原是指海拔高度超过1000 米的地域，其特殊的地理条件形成了特殊的高原气候，主要特点是气压低、空气密度小、含氧量低、气温低、昼夜温差大、绝对湿度低、太阳辐射强。这些不利的环境因素，对空地制导弹药作战使用、装备保障的各个方面都可能造成一定的影响。本文从高原环境特点入手，分析空地制导武器在高原条件下的使用影响和限制，为作战使用研究和装备适应性改进提供支持。

一、高原环境特点

（一）低压缺氧

大气压力和空气密度随着海拔升高而下降，海拔每升高1000 米，相对大气压力下降约12%，空气密度下降约10%，含氧量也随之降低。根据测量数据可知，海拔3600 米，含氧量约为海平面的64%左右；海拔4300 米，含氧量约为海平面的59%左右；海拔4500米，含氧量约为海平面的56%左右。

（二）气温低

一般情况下，海拔高度每升高1000 米，温度会下降6.5摄氏度。在海拔4000 米处，年平均气温仅为5 摄氏度左右。另外又由于空气密度低，大气热效应降低，导致昼夜温差大，通常可达12 摄氏度。同时，高原气候变化明显，每年10 月至翌年5 月为干季，受西风带控制，降雪多且积雪时期长。每年6 月至9 月为湿季，受印度洋暖湿季风影响，降水天数多、降水量大，以雷雨天气为主，降水量占全年降水量的80%～90%。

（三）气候干燥

西藏地区2010-2020 年平均年降水量约为270 毫米（最高值为东南地区的5000 毫米，最低值为西北地区的50 毫米），而同期全国平均年降水量约为630 毫米。据测算，高原上每天通过呼吸排出的水分约为1.5 升，通过皮肤排出的水分约为2.3 升，在不出汗的前提下，达到平原地区人体所有体液排出总和的2 倍。

（四）光辐射强

由于宇宙间的电离辐射，紫外线强度随着海拔升高而升高，在海拔3600 米处，辐射强度达到了海平面的3 倍。西藏地区年平均日照时间可达3000小时，比内地平均日照时间高出1倍。

（五）地形复杂

西藏地区属高原地貌，以纵横延展的山系为骨架，加上以湖盆为中心的向心状水系，地形地貌多样，基本上可分为极高山、高山、中山、低山、丘陵和平原六种类型，此外还有冰缘地貌、岩溶地貌、风沙地貌、火山地貌等。

二、空地制导弹药使用影响因素

（一）对任务和航路规划的影响

西藏地区具备典型的高原特点，一方面海拔高、多山，其中海拔4000 米以上的地区占总面积的86%，而3000 米以下的地区仅占5.5%，且大多地区地形复杂，短距离范围内海拔高度落差可能很大；另一方面不同地理区域气候差异较大，沙尘、云雾、大风等恶劣气象条件时有发生。这些条件，都使得导弹在任务设计和航路规划上受到诸多限制，可供发射的区域比较有限。一是受导弹发动机自身能力影响，中、远距离巡航导弹高原使用受限。巡航导弹在空中能够实现中、远距离巡航，主要依托弹载巡航发动机提供持续飞行所需动力，巡航导弹使用的主要是涡轮或涡扇发动机，存在着低温点火和低温工作的可靠性问题，同时高海拔条件下空气不足，弹载航油的燃烧率必定下降，造成发动机的推力有所下降，导弹的爬坡能力和机动能力都会受到较大影响，这就限制了带有巡航发动机的导弹的发射高度和巡航海拔高度。二是受高原地形复杂影响，中、远距离巡航导弹中制导阶段使用受限。部分导弹的中制导阶段，是通过弹载无线电高度表在飞行过程中不断对沿途高度进行测量和地形匹配实现的，而为满足弹载无线电高度表对高度的测量需要，导弹巡航高度应该保持在相对地面100 ～500m 的范围内，但西藏地区多山，大多地区地形复杂，短距离范围内海拔高度落差可能很大，影响了导弹地形匹配的准确性。

（二）对目标选择的限制

一是受目标与背景对比度要求影响，电视制导导弹使用受限。高原山地环境中，由于积雪、林地、草原等地域相互交错，图像画面会呈现小区域反差大，而大区域内反差小的特点，目标周围灰度类似区域给制导系统带来极大干扰。无论是电视捕控指令制导还是电视自动跟踪制导，均需要飞行员通过导引头摄取的电视图像搜索、判定、识别目标，其间，无论是人还是导弹自身均需要从背景中识别目标。这就要求目标与背景有一定的对比度和一定的特征信息，而高原条件下使用，尤其是冬季，一片没有明显特征信息的雪域或荒漠背景，会严重影响目标的搜索、识别与锁定：一方面由于背景单一没有可供飞行员参考的特征信息不利于发射前飞行员找寻、锁定目标；另一方面目标与背景对比度不够明显导致导引头难以稳定地自动跟踪目标，导致脱靶量过大。二是受高原强光照影响，电视及激光制导导弹使用受限。高原尤其是冬季高原，强烈的光照强度，使得雪域背景或建筑物等反射的光照亮度远大于平原地区，在任务规划中，对航路的选择和对目标攻击部位、角度的选择，除了要考虑规避空中的太阳外，还需要考虑规避背景及目标反射的太阳光线。高原地区春夏季气候变化快，云层低，极易在投弹过程中对激光引导波束遮挡，造成激光照射或测距失败。受上述两方面不利因素影响，将导致在雪域高原上使用可能对攻击目标的背景要求和攻击航路、角度选择更为苛刻。

（三）对弹载火工品低温低压起动的影响

制导弹药上的火工品较多，涉及到液压冷却系统起动、助推发动机点火、助推发动机抛掷、巡航发动机点火、引信起爆等工作环节，其作用至关重要[1]。一旦失效会影响制导弹药的动力、制冷和毁伤作用等。且弹药上的火工品为一次性使用产品，地面无法测试其性能好坏。尤其对于远程奔袭的弹药，长期高空带机飞行，充分冷却，会不会影响火工品的正常作用是一个潜在问题。比如，导弹上有烟火点火器、烟火作动筒等一系列火工品器件，特别是烟火作动筒，由于它在导弹中部外缘，直接受到弹上边缘气流气压影响，在西藏地区低温低压环境下动作的可靠性，直接关系到导弹发射的成功。

（四）对武器命中精度的影响

高原作战弹道、弹道落角及射程的影响。考虑高空风切变和导弹操作能力下降的影响，随着高度的增加空气密度减小、气温下降马赫数增加[2]。制导炸弹的空气动力学系数与高原气温和空气密度有关，在高原飞行状态下，制导炸弹的高原阻力曲线和平原阻力曲线差别较大，对制导炸弹的飞行距离影响很大。使用过程中受高原大风、多云、沙尘等不利天气条件和攻击航路、角度限制较多，命中率降低，打击效果不理想。在瞄准点选取上，要合理规划攻击路径，由于高原云层低，尽量避开云区选择进入投放区域；激光制导炸弹在云层上无法接收到激光反射信号，无法捕获目标，炸弹穿过云层后方可探测和捕获目标，为保证炸弹有足够的探测和制导时间，建议炸弹投放时云底相对目标的高度不低于2000m。在选择攻击方向时应避开20°太阳夹角限制，若在进攻方向无法选择时，可在攻击时段上进行选择，以避开相应的限制条件[3]。

（五）对弹药毁伤效果的影响

高原作战对战斗部威力影响较大，整体式爆破战斗部的毁伤元素主要包括战斗部动能、爆炸冲击波、预制破片。高原环境与低海拔地区环境相比，主要体现在由于海拔升高，温度、气压的下降。高原环境对冲击波传播的主要影响因素有空气的压力、温度和密度等，其中空气的压力和温度参数对冲击波的影响较为显著。对不同战斗部类型会造成不同的影响。对于钻入目标内部的侵彻战斗部影响微乎其微，对于破片攻击的杀伤战斗部可能会有利，而对于依靠爆轰波杀伤目标的爆破战斗部，空气稀薄将会降低其攻击效果[4]。