基于ExtendSim的高炮群作战效能仿真分析*

邱一文，季新源，黄 鹏

(1.空军空降兵学院，广西 桂林 541003;2.解放军94643部队，福建 漳州 363000)

现役某型高炮存在射程近、高度低、命中率小以及自动化程度低的缺陷，仅仅依靠高炮防空已难以适应现代防空作战的需求，如何利用现有装备解决部队作战能力瓶颈问题成为部队的迫切需求。通过某型信息交换器，以网络或专线接入方式连接到高炮指挥信息系统，可实现某型火控雷达之间、火控雷达与指挥信息系统之间互通情报信息，这极大拓展了部队作战能力提升的空间。为了更好地分析评估火控雷达组网条件下高炮群的作战效能，本文构建了抗击敌空袭目标的仿真流程及模型，通过计算机仿真辅助研究人员进行相关研究。

1 防空作战一般流程

高炮部队抗击敌空袭是指部队从接到敌情报直到战斗结束的全部战斗过程。根据战斗的进程其抗击敌空袭的一般程序，可分为四个阶段:第一步，进入临战状态，组织搜捕目标;第二步，正确判断情况，定下射击决心;第三步，掌握开火时机，适时转移火力;第四步，做好再战准备，组织战评总结。本文主要对前三个阶段进行研究分析，为便于建立仿真模型，将此三个阶段简化成三个步骤。

1)组织对空侦察

在上级或远方空情进行敌情报知后，部队进入战斗状态。高炮群组织目标指示雷达和火控雷达对目标进行搜捕。当某一部雷达发现目标时，通过组网技术高炮群内其余雷达即能发现跟踪该批目标。

2)确定射击决心

根据敌方空袭方向以及作战手段，判断是否满足射击条件、是否组织抗击，确定火力单元负载情况、抗击目标优先权等相关决心。

3)组织对空射击

组织各火力单元对空袭目标进行射击，并观察各火力单元射击结果。

2 防空作战仿真流程设计

根据上述简化后的高炮部队抗击敌空袭目标的程序，可得抗击敌空袭一般仿真流程如下:

1)生成空袭目标流。并赋予进入范围、进入距离、速度、敌电子干扰掩护种类等属性。

2)根据空袭目标进入范围判断进入前方防区区段。进入某防区区段后，该营所属雷达搜索目标。判断雷达是否能发现并跟踪目标，若能发现目标则进入火力打击单元，若不能发现则进入后方防区或抗击失败。

3)火力单元进行射击。判断是否构成射击条件，若不构成射击条件，则目标突防，抗击失败;当构成射击条件时，将进一步判断火力单元是否空闲，若空闲，抗击成功，否则抗击失败。

4)统计各项数据。统计抗击目标数，突防目标数等相关数据，分析数据结果，评估作战效能。

根据上述流程，得到以3个营为单位的扇形配置高炮群抗空袭仿真流程框架图如图1所示。

图1 高炮群扇形配置抗空袭仿真流程框架图

3 基于ExtendSim的防空作战仿真模型

仿真软件ExtendSim采用直观明了的模块化建模方式，能对服务系统进行良好的仿真实现。现采用该软件建立仿真模型，对火控雷达组网条件下的高炮群作战效能进行仿真分析。

3.1 空袭目标流产生模块

通过产生模块“Create”产生1000批次，强度为20秒/架次的敌空袭目标流。通过设置属性模块“Set”分别赋予空袭目标流进入范围、进入距离、电子干扰掩护种类、速度等参数，如图2所示。

图2 产生空袭目标流模块示意图

3.2 进入防区判断模块

为了更好地对保卫要地进行防卫，各火力单位均有其重点防区。因此，各火力单位将根据空袭兵器的进入范围进行有选择的抗击。如图3所示，通过读取属性模块“Get”读取目标进入范围属性，并通过选择模块“Decision”和分流模块“Select Item Out”对目标进行分流。

图3 进入防区判断模块示意图

3.3 雷达捕住目标判断模块

当目标进入某个火力单位时，首先应判断火控雷达是否能捕住目标。如图4所示，通过读取属性模块“Get”读取目标进入范围、干扰掩护种类属性，在方程模块“Equation”中编程计算空袭目标是否进入雷达探测范围，“是”则进入处理模块“Activity”进行处理，“否”则目标突防。

3.4 火力打击判断模块

当目标在雷达捕捉模块判断为“是”并进行处理后，目标即进入火力打击判断模块。如图5所示，通过读取属性模块“Get”读取目标进入距离、干扰种类和速度属性，在方程模块“Equation”中编程计算火力单元是否对空袭目标构成射击条件，“是”则目标经第一分流模块进入第二分流模块，“否”则目标突防。当目标进入第二分流模块后，火力单元进行忙闲判断，若火力单元“闲”则目标进入处理模块“Activity”进行处理，若火力单元“忙”则目标突防。

图4 雷达捕住目标判断模块示意图

图5 火力打击判断模块示意图

3.5 建立仿真模型

将各功能模块进行封装，对模块中需重点考查的参数单独设定输入区域，以便随时更改参数进行相关灵敏度分析。如图6所示为扇形配置高炮群作战效能仿真分析模型。

图6 基于ExtendSim的高炮群抗空袭仿真模型

4 仿真实例

4.1 作战想定

假设保卫要地为点目标，且已划定我高炮群防御重点为90°范围内的扇形区域。敌空袭目标主要为音速内的常规飞机类目标和超音速的导弹类目标，且常利用远距离电子支援干扰进行掩护，某型干扰机性能参数及该机干扰条件下某型火控雷达自卫距离可见参考文献［1］。某型高炮由于技战术性能受限，其主要作战任务为末端防御，因此其配置距离在保卫要地10km范围内。为了简化仿真模型，以高炮营为单位建立火力单元模块。在可实现的配置间隔3km范围内，计算得出典型三角配置的高炮营最大火力范围可近似为半径为7532.05m的圆。现高炮群有扇形配置和线性配置两种方案，如图7、图8所示，扇形区域为高炮群重点防御范围，深灰色阴影部分为高炮营火力范围，浅灰色阴影部分为某型火控雷达在某型干扰机远距支援干扰条件下的探测范围［1］。

以扇形配置高炮群为例，建立仿真模型，分析高炮群作战效能。已划定我高炮群防御重点为90°范围内的扇形区域，因此，可在前方阵地配置2个营兵力(1营、2营)，且营火力中心点距离保卫要地9km。此时，防空态势如图9所示，防御正面宽度为18km，且1营重点防御L1段区域，2营重点防御L2段区域，图中黑色阴影部分为高炮营火力范围，浅灰色阴影部分为火控雷达干扰条件下的探测范围。此时，若空袭目标在支援干扰条件下通过防御区域，则雷达探测失败的几率将随干扰强度增大而增大。

图7 重点防区内高炮群扇形配置示意图

图8 重点防区内高炮群线形配置示意图

在后方阵地配置1个营兵力(3营)，且营火力中心点距离保卫要地5.5km。此时，防空态势如图10所示。

4.2 仿真结果

参照上文扇形配置仿真模型，本文构建线形配置下高炮群作战效能仿真模型，并输入相关参数，分别运行得出以下仿真结果。

4.2.1 扇形配置模型仿真结果

1)经过软件仿真计算得出，在雷达组网情况下，若空袭目标为1000批次、强度20秒/架次的常规飞机类目标，3个高炮营共抗击577批目标，可抗击概率为0.577;若空袭兵器为导弹类目标，3个高炮营共抗击313批目标，可抗击概率为0.313;若空袭兵器为混合类目标(混合飞机类和导弹类的目标流)，3个高炮营共抗击371批目标，可抗击概率为0.371。

图9 扇形配置前方阵地防空态势图

图10 扇形配置后方阵地防空态势图

2)通过统计仿真数据得出，在雷达未组网情况下，若空袭兵器为常规飞机类目标，前方阵地火力单元(1营和2营)因射击时间过短无法构成射击条件的批次为398批，但雷达组网后，探测范围相对增加的情况下，后方阵地能对所有突防目标构成射击条件，极大提高了高炮群整体作战效能;若空袭兵器为导弹类目标，前方阵地无法构成射击条件的批次为717批，通过组网后，后方阵地能对其中249批构成射击条件，高炮群整体作战效能提高了0.88倍;若空袭兵器为混合类目标，前方阵地无法构成射击条件的批次为654批，通过组网后，后方阵地能对其中282批构成射击条件，高炮群整体作战效能提高了0.82倍。

4.2.2 线形配置模型仿真结果

1)经过软件仿真计算得出，在雷达组网情况下，若空袭目标为1000批次、强度20秒/架次的常规飞机类目标，3个高炮营共抗击816批目标，可抗击概率为0.816;若空袭兵器为导弹类目标，3个高炮营共抗击522批目标，可抗击概率为0.522;若空袭兵器为混合类目标，3个高炮营共抗击579批目标，可抗击概率为0.579。

2)通过统计仿真数据得出，在雷达未组网情况下，若空袭兵器为常规飞机类目标，1营因射击时间过短无法构成射击条件的批次为203批，但雷达组网后，2营和3营能对所有突防目标构成射击条件，极大提高了高炮群整体作战效能;若空袭兵器为导弹类目标，前方火力单元无法构成射击条件的批次为674批，通过组网后，2营和3营能对其中456批构成射击条件，高炮群整体作战效能提高了1.4倍;若空袭兵器为混合类目标，1营因射击时间过短无法构成射击条件的批次为621批，通过组网后，2营和3营能对其中438批构成射击条件，高炮群整体作战效能提高了1.16倍。

4.3 结果分析

1)由上述仿真结果可得，防御重点为90°且配置区域在10km范围内的扇形防区内，高炮群线性配置比扇形配置的可抗击概率高20%以上。产生此结果的原因是，通过火控雷达组网，线性配置能更好地增大雷达配置纵深，实现在尽量远的距离上提供空情，前伸了高炮群的警戒线，相对增大了火控雷达的探测范围，使高炮群能对更多数量的空袭目标构成射击条件，从而提高了高炮群的可抗击概率。

2)若敌空袭兵器为常规飞机类目标，通过火控雷达组网，高炮群能较好地完成防空作战任务;若敌空袭兵器为导弹类目标，由于目标速度快，火力单元很难对其构成射击条件，通过雷达组网增大配置纵深，高炮群的整体作战效能提高非常明显;若敌空袭兵器为混合类目标，通过雷达组网，高炮群的整体作战效能提高也很明显。

3)通过模块“History”统计所有空袭兵器发现，在高炮群未能抗击的目标中，电子干扰掩护强度较高的突防目标占总突防目标的70%～80%。这是因为某型火控雷达因其性能所限，在敌电子干扰掩护较强时雷达自卫距离较小，在目标速度较快的情况下，难以构成射击条件用雷达诸元法对其进行抗击。

5 结束语

本文通过软件ExtendSim对一定作战条件下不同典型配置的高炮群作战效能进行了仿真分析，仿真结果符合实际情况，这为下一步研究如何优化火控雷达和高炮群配置提供了研究思路和理论支撑。

［1］杨涛.组网雷达系统“四抗”效能评估方法研究［D］.长沙:国防科学技术大学学位论文，2008:23-25.

［2］解放军总参兵种部.地面防空作战模拟［M］.北京:解放军出版社，2001.

［3］解放军总参炮兵部.高炮射击理论［M］.北京:解放军出版社，1987.

［4］田棣华，肖元星，王向威，等.高射武器系统效能分析［M］.北京:国防工业出版社，1991.

［5］秦天保，王岩峰.面向应用的仿真建模与分析使用ExtendSim［M］.北京:清华大学出版社，2011.