THAAD反导系统作战效能研究

高桂清，张　祥，窦全海

(火箭军工程大学，西安　710025)



THAAD反导系统作战效能研究

高桂清，张祥，窦全海

(火箭军工程大学，西安710025)

摘要：为评估THAAD反导系统的作战效能，首先通过分析影响该系统作战效能的主要因素，建立了评估体系，并利用幂函数法建立了定量评估模型；然后采用AHP法求解了各指标权重，为研究其作战效能提供了参考依据，对其他反导系统作战效能评估也有一定意义。

关键词：THAAD；作战效能；判断矩阵；幂函数

本文引用格式：高桂清，张祥，窦全海.THAAD反导系统作战效能研究[J].兵器装备工程学报，2016(7):17-19.

Citationformat:GAOGui-qing,ZHANGXiang,DOUQuan-hai.StudyonWarfighterEffectivenessofTHAADSystem[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(7):17-19.

纵观现代战争，备受推崇的是弹道导弹，其进攻性强、射击精度高、突防能力强、杀伤力和毁灭性较强，因而各国都相继发展。THAAD反导系统作为美国全球导弹防御系统的子系统，近几年美国加速扩大其全球部署，甚至还鼓动纵容日本、台湾乃至菲律宾都部署THAAD，用以包围我国[1]。因此，THAAD反导系统具体作战效能到底有多大，成了我们需要研究和解决的重点问题。本文从反导系统作战效能的影响因素进行分析、综合，构建其作战效能的评价指标体系，然后通过幂函数法建立效能指数模型，对THAAD反导系统的作战效能进行定量评估，进而得到有价值的参考结论。

1THAAD反导系统

末端高空区域防御导弹(TerminalHighAltitudeAreaDefense，THAAD)由美陆军研发，属导弹防御用导弹系列，可以称得上是美现役陆军最先进的地空导弹装备，主要任务为地基末端高层反导。由于可拦截高度高于“爱国者”系统，因此防御覆盖面更广大。系统采用推力矢量控制技术、红外导引头，以2 500m/s的速度飞向目标以摧毁弹头。发射车载弹量10枚，采用车载AN/TPY-2雷达，可以侦测1 000km空间范围内的来袭导弹。据相关军事报道，美国已拥有3个THAAD导弹连，亚太和中东是其重点部署的战区。近期，韩美欲将THAAD系统部署在韩本土，考虑THAAD系统雷达探测范围，我国大部分地区都将受其影响[2]。

1.1AN/TPY-2雷达

THAAD地基雷达(GBR)，也被称之为AN/TPY-2，是X波段相控阵固态雷达，它有着监视和远程火控能力，能将监视、火控、杀伤评估以及发射初始化的信息反馈给系统。该雷达由天线、主电源、操控人员等单元以及电子和冷却设备车组成。雷达作用距离为500km，可对目标进行识别和跟踪，瞄准情报在发射之前被立即上传到导弹，在飞行期间能继续不断更新。工频 f 为9.5GHz，波长μ为3.15cm，物理孔径面积d为9.2m2，含25 344个固态微波收/发模块，前向探测方位角为120°，探测仰角为90°，可由C-5和C-17运输机运输。AN/TPY-2雷达的任务是：对自身所能控制的区域进行目标搜索，一旦获取目标之后就自动转入跟踪状态，那么相应的状态评估体系也就因此建立，相应的一系列的目标数据分析就将产生，从而做出首次拦截杀伤评估以及是否进行二次拦截等的综合评估[3]。

1.2拦截弹

“萨德”系统的拦截弹是美国研制的一种用来防御弹道导弹的动能拦截弹，其组成是由一级固体助推火箭和作为弹头的动能杀伤器。该弹总长6.17m，发射质量约为800～900kg。动能杀伤器由：捕获和跟踪目标的中波红外导引头、信号处理机、采用激光陀螺的惯性测量装置和用于机动飞行的轨道与姿态控制推进系统等组成。就美国自身研制的动能拦截弹系列而言，“萨德”系统的拦截弹是最为优越的，唯独它能在大气层内(40～100km)高空拦截目标，也可以在大气层外(100～150km)拦截目标。它可以服务于美国及其盟友的部队、重点中心人口城市以及关键基础设施，同时又可以防御近、中、中远程弹道导弹的突袭，它200km的最大射程适合于拦截带有核生化弹头的弹道导弹，并且不会发生爆炸，且不对防御地带造成污染[4]。

1.3BM/C3I

BM/C3I主要由两部分组成：战术操作站(TOS)、发射控制站(LCS)。TOS和LCS都是由高机动多用途轮式车(HMMWV)搭载的掩体，由安装在拖车上的15kW电源(PU801)供电。两者采用相同的环境控制单元和气体颗粒过滤单元(GPFU)，用于提供对核生化(NBC)的防护。其功能主要有导弹连自身作战的协调、执行导弹连导弹作战、与特遣部队、邻近的高层和低层单元以及外部系统的协同，此外，还包括管理建制雷达和远程雷达，以便完成侦察、任务控制、减缓、避免饱和攻击、作战控制等功能。

2效能指数模型

目前，该模型指数的确定方法主要有模糊评价法、灰色决策法、层次分析法(AHP)等3种。就AHP而言，它是将定性和定量分析相结合的一种分析方法，该分析方法的优越性是：通过数量化来简化复杂系统的评价，对定量化数据信息需求少，只需要决策人员的经验进行判断。基于此，本文结合国内相关资料初步研究和分析THAAD系统作战效能评估模型，从对其效能影响的要素、程度出发分析，进而采用AHP分析思路进行评估[5]。

2.1构建指标体系

反导防御系统通常涉及卫星、雷达、通信、指挥和飞行控制等多个复杂系统。但有些系统和要素难以具体分析，只需关心对突防或拦截效能有直接影响的关键要素，比如：雷达所能探测到的最远距离，最大仰角，拦截目标数，另外还有导弹的制导方式、作战距离、高度、自身的杀伤力、导弹自身马赫数的极限等[6]。同时THAAD又具有以下特点：

1)THAAD的作战对象是末端高空区域来袭导弹。这里将其与PAC-2/3反导系统作比较得出：无论是从作战高度、覆盖面、杀伤力、发射距离等都具有很大的优越性，更为明显的是：拥有更多的作战时间，可以采取“射击—观测—再射击”的作战模式。这里举个例子：先发射1枚拦截弹拦截敌方来袭目标，如果拦截失败，将再发射1枚拦截弹进行2次拦截，2次拦截失败，那么可以把来袭目标交给PAC-3系统进行第3次拦截处理。因此要求THAAD的探测系统有着更强的目标探测能力，同样THAAD拦截弹的弹道设计、战斗部杀伤性能、导弹最大马赫数也都非常关键。

2) 在反导拦截作战环境中存在的作战实体众多，反导拦截弹应具有较强的目标识别能力。

3)THAAD拦截弹和来袭导弹速度很快，二者相对空间位置变化率大。为保证能及时更新来袭导弹位置信息，系统应具有高目标信息数据率和快速自适应能力。故据此可以建立THAAD作战效能评估体系，如图1所示。

图1　THAAD系统作战效能评估体系

2.2建立模型

按照上述指标体系，利用幂函数法建立以下综合评估模型：

(1)

式(1)中，E为THAAD系统作战效能，μ为指控系统能力指数(令其为常数)，x1～x9依次为：雷达最大探测距离、同时拦截目标数、探测仰角、制导方式因子、拦截弹作战距离、高度、杀伤方式因子、战斗部质量、拦截弹最大飞行马赫数。应用层次分析法[7]，通过专家咨询，以雷达最大探测距离取值为1，其他性能指标与雷达最大探测距离相比，分别为(5，3，7，1，9，7，3，5)，进而将所有性能指标两两比较，得到判断矩阵A如下：

定义相容性指标：

(2)

其中C和λmax分别为判断矩阵的相容度和最大特征值，K为矩阵阶数。通过Matlab7.0求解矩阵A，得λmax=9.381 3，代入式(2)求得C=0.047 7，由表1可知，当K=9时，RI=1.45，C/RI=0.032 9<0.1，符合相容性指标，一致性检验通过。

表1　平均随机一致性指标

参考文献在[8-9]有相应的模型，可以采用特征向量法求解，本文在这里不再详述。表2中∏表示对矩阵A的行元素求积，∏1/9表示对矩阵A的行元素求积的结果开9次方根，经归一化处理后，得到各项性能指标如表2所示。

表2　行元素求积与开九次方根

μ1=0.020 4,μ2=0.087 7,μ3=0.041 3,μ4=0.182 6,μ5=0.020 4,μ6=0.336 1,μ7=0.182 6,μ8=0.041 3,μ9=0.087 7。

因此THAAD反导系统作战效能指数模型为：

将各指标性能参数代入指数模型中，便可求出THAAD反导系统的作战效能，同理，对不同的反导系统而言，可以假设各项性能指标对其影响一定，当对其固有能力计算时，没必要进行各项指标的无量纲化，直接将各种物理量代入模型当中求解，便于直观的分析不同反导系统的作战能力。采用AHP法分析时，专家的选取对模型优劣影响因素较大，为了保证模型的质量，可以成立专家组，用有效评分专家得出权重的平均值作为各项性能指标的指数。

3结束语

本文给出了THAAD反导系统作战效能分析的思路和初步的模型结构，所建立的模型既考虑专家经验，又保证模型具有客观性，这样结合评估模型及其相关指数的计算方法，对该系统作战效能的评估也有参考价值，但是，就这9项能力指标而言，要想全面反映其THAAD的作战效能还是不够的，就实际影响因素而言，指控系统以及其他因素等对该作战效能也有着深远的影响，后续还需要综合其他影响因素作进一步深入研究。

[1]刘洪引.周边弹道导弹发展战略及威胁分析[J].飞行导弹，2014(5):14-17

[2]华家军,朱群松.对美军“THAAD”武器系统的认识与思考[J].空军工程大学学报(军事科学版)，2012，12 (3):25-27

[3]李永峰. 美国弹道导弹防御系统发展研究[J].飞航导弹，2014(2):47-50

[4]岳松堂,田志刚.无缝隙拦截[J]. 现代兵器， 2014(2):10-18

[5]吴智辉,张多林.AHP法评估地空导弹武器系统效能[J].战术导弹技术，2003(4):8-12

[6]郭锡监,高桂清.PAC-3反导系统作战效能研究[J].现代防御技术，2007，35(2):17-22

[7]李源,杨建军. 基于AHP的防空导弹武器系统作战训练效能评估研究[J].战术导弹控制技术，2008，30(2):50-52

[8]彭峰生,廖振强. 基于幂指数模型的自行高炮系统效能分析[J].南京理工大学学报，2007，31(6):731-734

[9]高桂清,朱亮,张矛.导弹部队首长机关战术训练效果评估[J].火力指挥与控制，2015，36(8)：63-66

(责任编辑周江川)

收稿日期：2016-01-21；修回日期：2016-02-23

作者简介：高桂清(1969—)，男，教授，主要从事作战指挥运筹分析研究。

doi:10.11809/scbgxb2016.07.004

中图分类号：TJ761.7

文献标识码：A

文章编号：2096-2304(2016)07-0017-03

StudyonWarfighterEffectivenessofTHAADSystem

GAOGui-qing,ZHANGXiang,DOUQuan-hai

(RocketForceUniversityofEngineering，Xi’an710025,China)

Abstract:To evaluate the warfighter effectiveness of the THAAD system, the assessment system was developed by analysing the major factors that influence the system, and the model of quantitative evaluation was set up by adopting power function. Based on AHP we solved the estimation of the indicators, which provides valuable references for studying the war fighter effectiveness and is also meaningful to evaluate the war fighter effectiveness of other missile defense systems.

Key words:THAAD；warfighter effectiveness；judgment matrix；power function

【装备理论与装备技术】