中大口径舰炮在要地防御作战中阻拦射击应用研究

王志恩,王德伟,林 琳

(1.海军装备部装备技术合作中心,北京 100841;2.江苏自动化研究所,江苏 连云港 222061)

海军要地是海军兵力生存和作战的依托,是海军兵力休整、待机、补给、维修和备战的主要地点,在军事战略中具有举足轻重的作用。海军要地港口是以母港为中心,多个辅助港、洞库和岸上设施相结合而形成的驻泊体系,要地内战斗部位易遭受伪装成民用船只的快速小目标的袭击。此类目标通过高速机动的方式接近要地,具有隐蔽性强、破坏威力大等特点,对海军兵力构成严重的威胁[1]。而海军在要地内的主要战斗力通常使用机枪等小口径武器实施自卫,存在射程近、威力小和命中率低等缺点。而中大口径要地防御舰炮武器系统配备火控系统,可以在较远的距离上发现目标并对其进行射击,可对威胁目标形成强大的威慑,有效提高舰艇在要地内的安全性。根据“慎用火力”的武器使用原则,本文对中大口径舰炮阻拦射击的火力应用进行研究,提高了作战行动的有效性[2]。

1 阻拦射击及分类

1.1 阻拦射击

阻拦射击是指使用要地防御舰炮武器系统在敌快速小目标航路前方设置一道或数道火力网,以阻止目标前进,限制敌行动或迫使敌改变企图的射击方法[3]。

阻拦射击既是警告射击的升级,又是火力封锁、阻止目标继续行动的一种战斗样式,以阻拦效果最大为目标。阻拦射击是要地防御武器系统的重要使用方式之一,将在要地防御中发挥越来越重要的作用。

1.2 阻拦射击分类

按照使用方式,阻拦射击可以分为固定阻拦射击和活动阻拦射击。固定阻拦射击仅一个阻拦射击点,对其射击直至目标突破阻拦点或离开阻拦点,则停止射击。活动阻拦射击是在敌航路上选定若干阻拦点逐次构成数道火力网,当目标通过一个阻拦点后,及时将火力转向下一个阻拦点,阻拦射击直至目标离开阻拦区域或收到停火命令为止。

2 阻拦射击的方法

固定阻拦射击与活动阻拦射击的区别是固定阻拦射击仅计算一个阻拦点,活动阻拦射击则在目标航路上计算多个阻拦点。固定阻拦射击的计算原理与活动阻拦射击计算其中一个阻拦点的原理相同。

2.1 阻拦射击计算原理

阻拦射击时,在目标航路前方设置若干个阻拦射击点MZLi,对每个阻拦射击点射击直至目标通过,转入下一个阻拦射击点射击,如图1所示。

图1 阻拦射击示意图

阻拦射击一般方法是:

1)火控系统实时求解目标运动要素,并根据目标运动要素求解阻拦射击点坐标和阻拦射击诸元。

2)舰炮开始射击后,保持射击诸元不变,按照阻拦射击方案控制舰炮对阻拦点进行射击。

3)在控制舰炮射击的同时,实时求取目标提前点Μq,并判断其是否通过当前阻拦点。当目标提前点通过阻拦点时,控制舰炮停止射击,重新计算新的阻拦射击点和相应的阻拦射击诸元。

4)舰炮开始对新的阻拦点射击时,保持阻拦射击诸元不变,按照阻拦射击方案控制舰炮对阻拦点进行射击。

5)重复步骤3)、4),直至停止阻拦射击或转为其他射击方法。

2.2 阻拦射击点的选择要求

为了获得对目标较好的阻拦射击效果,阻拦射击点的选择要满足以下要求:

1)阻拦射击点要在目标运动前方的航路上;

2)向阻拦点射击的首发弹丸落在目标前方的概率不小于75%[4];

3)在目标冲过阻拦点时间内,能够被一定持续时间(T)发射的弹丸形成水幕阻拦。

3 阻拦射击模型

在目标航向为Cm的情况下,按照设置阻拦射击点的要求,确定阻拦射击点的原理如图2所示。

图2 阻拦射击修正量计算示意图

图中:

Mq为目标提前点。阻拦射击时,弹丸飞到阻拦点MZL时,目标正好运动到提前点Mq。

qm为目标舷角。

Edx、Ezx分别为目标在提前点Mq处的距离和方向分布概率误差,由射击诸元误差、舰炮随动系统误差和弹着散布误差三部分组成,单位米。

MZL为阻拦射击的阻拦点。

ΔdZL、ΔβZL分别为阻拦射击距离、方位修正量。

根据阻拦射击点的选择要求1)和2),在目标航路前方,选取目标分布1倍概率误差散布椭圆与目标航线的交点MZL为阻拦点。该点到椭圆中心距离为R。取目标分布1倍概率误差散布椭圆上的点,弹着落在目标航路前方的概率为75%。

假设阻拦射击持续时间为T、目标航速为Vm,则在阻拦射击期间目标运动航程为TVm,因此,阻拦射击点到目标提前点的距离应满足Dq-ZL=max{R,TVm}。这样在满足要求3)情况下,加强了要求2)。

所以,将Dq-ZL按目标舷角分解为纵向和横向分量便得到阻拦射击修正量(ΔdZL,ΔZZL),并将ΔZZL转换为角量(ΔβZL)。目标提前点坐标加上阻拦射击修正量即可得到阻拦点坐标(dZL=dq+ΔdZL,βZL=βq+ΔβZL)[7]。

目标分布1倍概率误差椭圆的长半轴为Edx,短半轴为Ezx,椭圆方程为

(1)

设目标分布1倍概率误差散布椭圆与目标航向线Cm的交点为MZL,该交点到椭圆中心的距离即为航程R,由式(1)可得

(2)

目标航线上阻拦点距离Dq-ZL是指阻拦点到误差散布椭圆中心(目标提前点)的距离,在射击时间T、目标速度Vm已知的情况下,目标航线上阻拦点距离模型为

Dq-ZL=max{R,TVm}

(3)

将阻拦点距离Dq-ZL按目标舷角qm分解为纵向分量和横向分量,得到对海阻拦射击修正量(ΔdZL,ΔZZL),将方向修正量由线量转换为角量(ΔdZL,ΔβZL)。

阻拦射击修正量为:

(4)

(5)

综合式(4)和式(5)可得

(6)

式中:

ΔdZL为阻拦射击距离修正量,单位为m;

ΔβZL为阻拦射击方向修正量,单位为mrad;

qm为目标舷角,单位为°。

将阻拦射击修正量与提前点坐标(dq,βq)相加,即可获得阻拦点坐标(dZL,βZL)。

阻拦射击阻拦点坐标为

(7)

将式(6)代入式(7),得阻拦点坐标模型为

(8)

式中:

dq为目标提前点距离,单位为m;

βq为目标提前点方位,单位为mrad;

dZL为阻拦点距离,单位为m；

βZL为阻拦点方位,单位为mrad。

4 实例计算

假设要地舰炮防御武器系统计算得出目标提前点的距离Mq为10 000 m,方向βq为30°,目标航向Cm为180°,航速为40 kn,目标舷角为30°。某型大口径单管舰炮在10 000 m距离上的1倍散布概率误差为Edx=130.68 m,Ezx=32.3 m,代入式(2),则目标分布1倍概率误差散布椭圆与目标航向线Cm的交点MZL到椭圆中心的航程R=59.386 7 m。设该型舰炮阻拦射击决策为:高射速(90发/min),射击两组,每组发射4发,组间隔时间3 s[6],射击持续时间为7 s。水柱升起时间为2～3 s，本文取水柱升起时间为3 s[5]。取T=射击持续时间+水柱升起时间=10 s,则TVm=10×40×0.514 444=205.777 6 m,因此,Dq-ZL=205.777 6 m,由公式(6)可得阻拦射击修正量为

由式(8)可得阻拦射击阻拦点坐标为

5 结束语

要地区域内驻泊的舰艇等装备易遭受伪装成民用船只的快速小目标的袭击。要地防御舰炮武器系统设置阻拦射击功能非常必要,对于临近要地区域的民用舰船等目标,进行阻拦射击,迫使其改变企图,可避免冲突升级,保卫要地区域海军兵力和装备的安全。

本文根据“慎用火力”的武器使用原则,在要地防御作战任务中,重点分析了中大口径舰炮对海上快速小目标进行阻拦射击的方法,提出了阻拦射击的计算模型,为要地防御舰炮武器系统实施火力威慑提供了新的方法,提高了作战行动的有效性。