近程反导舰炮武器系统射击试验供靶需求分析＊

朱绍强 李相民 李 丹

（1.海军航空工程学院 烟台 264001）（2.天津市全红电子装备新技术发展有限公司 天津 300385）

1 引言

为使近程反导舰炮武器系统（CIWS）设计定型试验具有接近实际使用的目标背景，靶场专项研制了FFY1拖靶。其外型、结构尺寸、目标特性均仿“MM－38”型反舰导弹，作为试验的主要用靶［1～2］。但FFY1拖靶与“飞鱼”类反舰导弹在飞行速度、飞行高度以及航路捷径等方面存在较大差异。这些差异给CIWS设计定型试验带来了很多问题。本文通过仿真计算分析，说明了这些差异所造成的影响，并提出“有必要对‘飞鱼’类反舰导弹进行拦截试验”。

2 FFY1拖靶应用分析

FFY1拖靶由轰－五飞机拖带，飞行速度为150～160m／s，靶上控高系统定高指标为5m。试验使用时，考虑到安全性等因素，FFY1拖靶的实际航路参数及“飞鱼”类反舰导弹的飞行参数主要差别如表1［3］所示。

表1 “飞鱼”类反舰导弹与FFY1拖靶飞行参数区别

从表中可以看出，相比之下，FFY1拖靶飞行参数：

1）飞行速度低，150～160m／s；

2）飞行高度偏高；

3）捷径dj≠0；

4）匀速直线飞行。

以下分析计算这些差别对射击结果的影响：

2.1 飞行速度低的影响

设目标匀速直线飞行，相对高度15m，径向进入（捷径dj＝0）：

1）目标速度150m／s，命中点距离1400m～300m时，目标飞行时间t＝3.667s。弹丸到相遇点D＝1400m时，飞行约1.2s，到达相遇点D＝300m时，飞行约0.2s。即：从开火到停火，火炮的累计射击时间长度约4.66s，按射速4200发／分计算，射弹数约为320发。

2）仿真计算结果：全航路至少命中一发概率P1＝0.64［4］。

3）若命中区段和射弹数（320发）不变，由于拖靶飞行速度150m／s，必须把射速降到2100发／分，连续射击时间9.3s。但这种方案是不可行的。一方面，CIWS连续射击时间最长5s；另一方面，2100发／分射速时精度低，不是CIWS的战斗射速。

4）如果目标速度Vm＝150m／s、径向进入，射速4200发／分，一个航次连续射击320发，则射击区段为850m～300m。与Vm＝300m／s相比在射击区段内，目标每移动一个靶位平均受弹数增加一倍（由1发增加到2发），又因为近距离上射击诸元精度高（线量误差小），所以这种射击试验条件下的全航路至少命中一发概率明显提高。

仿真计算结果：全航路至少命中一发概率P1＝0.80［5］。

5）结论：如果在一个航次上发射炮弹数固定（例如320发）、最近相遇点距离300m不变，则目标速度越低，最远相遇点距离越小，射击区段上命中目标概率提高16%。

2.2 飞行高度偏高的影响

如果相遇点距离D＝1400m～300m：目标飞行高度H＝5m时，目标高低角ε＝－0.331°～－0.15°；H＝15m时，ε＝－0.08°～1.5°。

CIWS装在试验舰时，雷达天线高程h≈10m，D＝1400m～300m，H＝15m时，ε＝0.2°～0.95°。

从目标高低角变化范围可知：在战斗舰艇上，即使目标飞行高度H＝15m。在2000m～300m距离内，雷达主波瓣仍照射在水面，而且距离越大，ε值越小。因此从考虑雷达捕获、跟踪目标性能角度出发也是可以的；装在试验舰时，目标飞行高度 H＝15m，D＝300m时，ε≈0.6°；D＝370m时，ε≈0.5°；即：D＝374m时，雷达主波瓣的下边缘已照射到水面上。所以，只要目标飞行高度不超过15m，从考虑雷达的跟踪性能来说（条件略好些）是可以接受的。对射击结果没有影响。

结论：目标飞行高度不同主要影响雷达跟踪的质量，对射击结果的影响可不考虑［6］。

2.3 航路捷径不为零的影响

射击试验时，假设其他条件不变，由于dj≠0会造成命中概率有较大变化，这是因为：一个航次射弹数确定后，dj不同，上限命中点距离DTK不同，影响命中概率；另一方面，目标受弹面积A值随dj不同变化较大，也影响弹丸命中目标的概率［4］。具体分析计算如下：

目标在垂直射线方向的横向宽度L和受弹面积A［10］：

表2 dj为不同值时DTK、A、L数据表

dj为不同值时的DTK、A、L值如表2所示。

不同航路捷径时目标受弹面积A值及曲线如图1所示。

图1 目标受弹面积曲线图

相应数据表如表3所示。

表3 数据表

从以上计算可见：航路捷径的不同使目标受弹面积变化很大，这样在同一命中距离上，将会提高弹丸的命中概率，尽管目标尺寸变大导致跟踪雷达的跟踪精度降低（目标闪烁），命中概率要相应降低些，但综合结果的命中概率将是增大的。

仿真计算结果（未考虑目标闪烁）：

射速4200发／分，一个航次连续射击320发。

Vm＝300m／s，射击区段1400m～300m时：

Vm＝150m／s，射击区段（900～670）m～300m时：

结论：在近命中点距离300m不变、一个航次连续射击320发不变的条件下，航路捷径越大，命中目标的概率越大。

2.4 综合影响的计算

概略计算一发命中概率：

设：命中点距离500m；只考虑射击诸元误差，且经校射后诸元的系统误差为零，随机误差服从正态分布，σγ＝2.75mrad，σφ＝2.75mrad。

dj＝0m时，目标受弹面积A＝0.101m2，等效成正方形边长a＝0.317m。

目标协方差矩阵：

误差协方差矩阵：

综合协方差：

一发命中概率：

命中点距离500m：

可见：在命中点距离500m处的一发命中概率：dj＝0m时，P＝7.72×10－3；dj＝300m时，P＝8.25×10－2，提高一个数量级。

仿真计算结果

计算条件：目标飞行高度15m，速度150m／s、300m／s、t种航路捷径；按系统及单机精度指标（未考虑航路捷径增大对跟踪精度的影响）计算全航路至少命中一发概率结果如表4所示。

表4 全航路至少命中一发概率结果表

2.5 分析结论

仿真计算结果表明：由于射击用靶的飞行速度低，试验时航路有一定的捷径（dj≠0），导致射击效果将有明显变化；如果考虑目标尺寸变大而导致跟踪雷达的跟踪精度降低，命中概率要相应降低，但综合结果的命中概率是增加的。

3 结语

从上面试验条件分析可以得到以下结论：

从系统使命出发，由于FFY1拖靶的航路参数与实战中可能打击目标的航路参数差别较大，导致命中概率不同，尤其FFY1拖靶的速度偏低，射击区段小，不利于考核武器系统在全拦击段（1400～300m）上的射击精度；航路捷径的大小既影响系统跟踪精度又影响目标受弹面积，进而影响命中概率。所以，有必要对速度300m／s左右的目标进行射击试验，为部队使用提供参考。

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