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空空导弹对F—22A的杀伤概率研究

范文

温泽华+赵华超+陈辛

摘要： F-22A是目前国际上最先进的战斗机之一，研究 F-22A目标的易损性，提高空空导弹对F-22A的毁伤效能是对抗F-22A首先要考虑的问题。本文构建了F-22A的易损性模型，利用现有的杀伤效能分析软件，给出了全空域交会条件下空空导弹对F-22A的杀伤概率。

关键词：空空导弹； F-22A；易损性；杀伤概率

中图分类号： TJ760.1文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）05-0008-04

Abstract： F22A is one of the most advanced fighters in the world currently. Research on the vulnerability of F22A， and improving the damage effectiveness of airtoair missile against F22A， is the first problem to be considered against F22A. In this article， the vulnerability model of F22A is constructed. By using the existing damage effectiveness analysis software， the kill probability of the airtoair missile against F22A under the whole airspace rendezvous condition is given.

Key words： airtoair missile； F22A； vulnerability； kill probability

0引言

F-22A是美国空军现役的第四代战斗机，是具备高隐身性能、高机动性、超音速巡航和完善电子系统的高技术装备的先进战斗机，其在超视距空战、格斗空战、对地攻击和信息战能力上明显超过了现役的第三代改进型战斗机。依靠这些先进性能，凭借领先于其他对手的全面隐身技术， F-22A成为国际上最先进的战斗机。如何有效对抗F-22A以争夺制空权是研究的当务之急。

1模型建立

通过查阅国内外相关资料[1-3]，构建F-22A的易损性模型，然后采用某型空空导弹的引战配合模型进行杀伤概率计算。

1.1空空导弹对飞机的杀伤概率模型

空空导弹的单发杀伤概率是指在武器系统正常工作的条件下，单发导弹摧毁目标的概率。影响导弹单发杀伤概率的因素包括导弹的制导精度、引战配合效率、战斗部的威力以及目标易损性等[4]。

1.2可靠导弹单发杀伤概率

式中： Ps为总的杀伤概率； D为系统可靠性； Pr为系统探测目标概率； Pl为导弹系统成功发射的概率； Pi为导弹截获目标的概率； Pd为导弹将战斗部运送到目标附近的概率； Pf为引信系统有效工作的概率； Pk为探测到目标条件下使目标达到既定毁伤程度的概率。

由式（1）可知，空空导弹的杀伤概率与许多系统性能有关，式（1）中的后三项被称为可靠导弹单发杀伤概率。

航空兵器2016年第5期温泽华等：空空导弹对F-22A的杀伤概率研究在研究杀伤概率的过程中会出现许多不确定性的因素和随机过程，因此，在导弹的杀伤概率仿真过程中采用了蒙特卡罗方法。为了实现式（1）积分过程的仿真，计算单发空空导弹对给定目标的杀伤概率，可以把空空导弹摧毁空中目标这一事件（A）发生的概率分解成五个部分，即在任意一次弹目遭遇计算中用五个随机事件表示：

式中： A1为导弹直接命中目标； A2为导弹战斗部爆炸所产生的气状产物在扩散过程中形成的冲击波杀伤给定目标； A3为密集的破片流毁伤目标结构； A4为至少有一个目标正常工作必不可少的舱段被杀伤； A5为至少有一组组合舱段被杀伤。

1.3导弹与目标的交会模型

以引战配合作为仿真的起点，通过给出目标高度Ht、目标速度Vt、导弹速度Vm、交会角χ、目标翼平面和攻击平面之间的夹角αH等一系列交会条件进行仿真[5]。弹目交会示意图如图1所示。

1.4导弹的引战配合模型

仿真所采用的引信模型、引信延时模型、战斗部模型均为某型空空导弹的模型。

1.5F-22A的易损性模型

目标易损性是指在战斗过程中，目标被发现并遭受到攻击，从而造成目标损伤的难易程度。研究目标的易损性不仅可以提高战场目标在弹药作用下的抗毁伤能力及生存能力，而且对武器弹药系统的论证、研制、效能评价、靶场验收、目标防护的设计与改进、战场指挥、弹药使用、各种战场目标的操纵和防护都具有非常重要的意义[6]。

1.5.1F-22A剖面图及使用材料

F-22A的剖面图[7]与材料使用分布如图2所示。 F-22A所用材料的密度与强度极限见表1[8]。图2F-22A的剖面图与材料使用分布图

1.5.2飞机等效模型

等效模型是指在一定的毁伤手段下，寻找一种结构来模拟目标易损性或毁伤特性。目标的等效方法一般是建立相对应的目标毁伤等效靶。如果目标部件或舱段的等效靶能被导弹战斗部的破片所穿透，则可认为能够毁伤该部件或舱段[9]。

建立等效靶，先要确定所选等效靶的材料，一般用目标蒙皮或部件壳体的材料作为等效靶的材料，或者选取某种抗侵彻性能比较熟知的材料。本文选择硬铝作为F-22A的等效靶材料。其次要确定所选取等效靶的厚度，要把不同材料之间的厚度进行等效，通常是用强度等效理论，即等效厚度可根据原部件的本体材料与等效目标材料的强度极限比进行折算得到，即

1.5.6F-22A的毁伤树模型

采用毁伤树分析法来分析F-22A的毁伤。毁伤树分析法是一种自顶向下的分析方法，从其一不希望发生的事件（毁伤）开始，然后分析是哪个事件或哪些事件组合引起这一不希望发生的事件。 F-22A的毁伤树模型如图7所示。

2对F-22A杀伤概率的仿真结果分析

要得到空空导弹对F-22A的杀伤概率，需分别对低空上射和高空下射的迎头、尾后、侧向全空域交会状态进行仿真[10-12]。导弹与目标的交会条件如表2所示。

3结论

在空空导弹战斗部毁伤的条件下， F-22A的目标易损性与三代机并无太大区别。空空导弹在全空域交会条件下能够有效攻击第四代战机F-22A，且具有较高的杀伤概率。

参考文献：

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[7] 杰伊·米勒. “猛禽”F-22——新一代主力战机 [M].北京：科学普及出版社， 2009.

[8] 魏志毅.F-22飞机目标易损性研究报告[R].南京：南京航空航天大学， 2014.

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[10] 李晓明，李永强，曲文忠.基于仿真的空空导弹武器系统作战效能评估研究[J].航空兵器， 2012（6）： 57-61.

[11] 何正文，张新伟，吕红超.反辐射导弹战斗部多元毁伤效能研究[J].航空兵器， 2010（2）： 47-50.

[12] 杨凯达，赵文杰，李成.目标毁伤效果评估技术研究进展[J].国防科技， 2014， 35（1）： 29-34.

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