浅析中口径舰炮武器系统防空作战效能

    张轶群

    

    

    

    摘要：中口径舰炮武器系统是舰艇防空力量的重要组成部分，为应对海上冲突，应充分发挥武器效能，通过降低系统反应时间，研究复合式弹药，改变抗导方式等方法，提高中口径舰炮武器系统防空作战效能。

    关键词：中口径舰炮；防空；作战效能；仿真

    中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0201-02

    在信息化条件下的海上作战中，空中目标对水面舰艇的威胁越来越大，防空作战是舰艇部队的主要作战任务之一。当前舰艇防空主要依靠防空导弹系统以及近防火炮系统，为应对海上冲突，水面舰艇需要深入发掘自身潜能，充分发挥各武器系统的作战效能。中口径舰炮除了拥有较强的对海作战、对岸火力支援能力以外，其防空作战的能力也不容小觑。通过分析中口径舰炮防空作战效能，对提高舰艇综合防空作战能力具有重要意义。

    1提高中口径舰炮武器系统防空作战效能的意义

    防空作战一直是当前各国海军的难题，由于水面舰艇隐蔽性不强，机动能力较弱，当有反舰导弹来袭时舰艇往往处于非常被动的地位，在1967年的中东战争中，埃及导弹艇发射的“冥河”导弹击沉了以色列的“埃拉特”号驱逐舰。在1982年的英阿马岛海战中，阿根廷的“超级军旗”战机发射的飞鱼导弹击沉了英国当时最先进的“谢菲尔德”号导弹驱逐舰，因此舰艇部队都非常重视防空反导作战。

    对于来袭的反舰导弹，目前抗击的方式主要有三种，当目标距离较远时发射防空导弹进行抗击，当目标进入到舰炮武器射程以内时采用舰炮武器系统进行抗击，当目标进入到舰艇附近时采用发射干扰弹的方式进行抗击。中口径舰炮武器系统对空作战距离通常为1千米至25千米之内，是舰艇防空力量的一个重要组成部分。

    中口径舰炮武器系统防空作战效能是其对空中目标抗击能力的指标，具体是指中口径舰炮武器系统在规定条件规定时间内完成对空中目标抗击的概率。

    1.1中口径舰炮武器防空作战的流程

    中口径舰炮武器系统抗击空中来袭目标通常分为三个阶段，一是发现目标阶段，这一阶段舰艇对空搜索雷达发现目标，判定目标类型和威胁指数并将目标参数传送给舰炮火控雷达；第二阶段是舰炮火控雷达跟踪阶段，火控雷达稳定跟踪目标，解算射击提前角等信息；第三阶段火控雷达指引舰炮对目标达成抗击。

    1.2中口径舰炮武器防空作战效能计算方法

    中口径舰炮武器防空是通过火炮对来袭导弹的持续射击来摧毁导弹的，其作战效能参数由火炮对导弹的命中概率来，计算方法为：

    其中PN为发射N发弹药对来袭导弹的命中概率，Pi为单发炮弹的命中概率，N为发射的弹药数。

    1.2.1单发炮弹命中概率的确定

    中口径舰炮通常是利用弹丸爆炸产生的碎片来命中摧毁目标的，这种方式叫空炸射击。此时的单发炮弹对目标的命中概率为：

    上述式中，Ω为空炸的有利炸点区，f（x，y，z）为炸点分布的密度函数，G（x）为炸点落于有利炸点区的坐标毁伤定律。

    空炸射击有利炸点区Ω的函数用极坐标表示时为：

    

    炸点分布密度函数f（x，y，z）一般采用正态分布，其在直角坐标系中表示为：

    假定来袭导弹被命中ε个小弹片就会击落，而弹丸爆炸时产生的有效小弹片数为M，则G（x）函数可以表示为：

    其中S0为目标在弹道垂直面上的投影面积，λ（R）为距离炸点R处的破片流密度。

    1.2.2中口径舰炮武器对目标发射的弹药数量的确定

    中口径舰炮武器对目标发射的弹药数取决于中口径舰炮的发射速率以及抗击时间：

    其中λ为舰炮发射速率，V为来袭导弹的飞行速度，T1为舰炮武器系统的反应时间，Smin为舰炮武器对来袭导弹的实际抗击距离，Smin由对空搜索雷达发现目标的最远距离与舰炮武器的最大射程来确定：

    其中S1为对空搜索雷达的最大发现距离，S2为舰炮武器的最大射程，S1的函数表示为：

    其中ha为对空搜索雷达天线的高度，hb为来袭导弹的飞行高度。

    1.3系统仿真

    以来袭的鱼叉式反舰导弹为例，假设其飞行速度为V=300米/秒，飞行高度15米，仿真计算得某型中口径舰炮对导弹的命中概率PN如图所示：

    2 提高中口径舰炮抗导效率的方法与途径

    由仿真计算可知，中口径舰炮抗导的难度较大。一方面是由于反舰导弹飞行速度快、飞行高度低、雷达反射面积小，搜索雷达发现目标的距离较近，导致中口径舰炮能够达成抗击的距离较近，抗击时间较短，另一方面是由于中口径舰炮射速较低，导致发射的弹丸数偏少。为了提高中口径舰炮的抗导效率，既要想方设法减少中口径舰炮的反应时间，以增加抗击导弹的时间，又要改变直接命中目标的抗击思路，在抗导方式上下工夫，以提高中口径舰炮抗导成功的概率。

    2.1加强操作训练，减少系统反应时间

    反导作战中人的因素对反导能否成功影响很大，操作手需要在火控计算机的配合下从众多的目标中发现并判明来袭导弹，完成跟踪解算以及射击前的准备工作。由仿真计算可知，由于中口径舰炮的对空的最大射程是不变的，减少系统反应时间，就能提高中口径舰炮发射的弹丸数，进而提高抗导效率。在平时的训练当中，通过对快速小目标的跟踪训练，不断提高操作人员操作的熟练程度，减少系统反应时间，进而提高中口径舰炮对导弹的抗击概率。

    2.2采用复合弹药，提高单发命中概率

    中口径舰炮相对于小口径火炮不具备反导优势的主要原因是射速偏低。如美国的“密集阵”近防系统最大发射速率能达到4500发/分，而通常的中口径舰炮，单管发射率只能达到约50发/分，在发射率上难以与小口径炮相抗衡。由仿真计算可知，如果射速不变，只有提高单发炮弹的命中概率，才能有效提高抗导的效率。

    一是采用定时引信的预制破片弹，该种炮弹利用计算机解算弹丸到达目标附近时的飞行时间，炮弹发射后引信按照装订的时间引爆弹丸，预制破片弹爆炸时在目标周围产生大量弹丸碎片，对导弹形成杀伤，从而大大提高了单发炮弹对导弹的命中概率。

    二是采用无线电引信的预制破片弹，该种炮弹利用多普勒效应，炮弹发射后引信能够发射出无线电波探测其与导弹的距离，当弹丸与导弹达到合适的距离时，引信触发，形成大量碎片杀伤导弹。

    在实际的防空作战中，将定时引信与无线电引信的预制破片弹按一定的比例合理配置，形成复合弹药，就能进一步提高中口径舰炮对导弹的命中概率。

    2.3利用水幕反导，抗击低空导弹

    掠海飞行的导弹飞行高度较低（通常3米到15米），根据仿真计算可知，飞行高度越低，雷达能够发现目标的距离越近，同时由于导弹贴海飞行，海面杂波对炮瞄雷达的稳定跟踪影响较大，舰炮很难对目标进行持续抗击。

    既然舰炮直接命中目标难度较大，对于掠海飞行的导弹可以改变抗击思路，采用水幕反导，由火控计算机控制炮弹在来袭导弹飞行的航路上爆炸产生一系列的水柱，水柱直接击落导弹或者使导弹偏离飞行方向，从而达到间接抗击的效果。

    3结束语

    本文对中口径舰炮武器系统防空作战效能进行了介绍，详细分析了影响防空作战效能的各个方面并进行了仿真计算，最后根据仿真结果提出了提高中口径舰炮防空作战效能的方法与途径。

    中口径舰炮武器系统是水面舰艇防空力量的重要组成部分，通过减少系统的反应时间，研究高性能弹药以及创新防空作战的样式对提高舰艇综合防空作战效能具有重要意义。

    参考文献：

    [1] 刘苏洋，韩瑞新，蒋云，等.现代海军作战模拟[M].北京：解放军出版社，2011.

    [2] 王连柱，张圣云，杨绍清.大中口径舰炮水面拦阻概率计算[J].舰船论证参考，2003（3）.