一种中大口径舰炮弹幕反导技术探索∗

谢保军 胡 江 钱 佳 赵亚东

（海军大连舰艇学院导弹与舰炮系 大连 116018）

1 引言

在舰艇反导作战中，舰炮作为一种末端防御武器，按照口径可分为两种：小口径舰炮和中大口径舰炮，其中，小口径舰炮具有射速高、反应快的特点，在末端反导作战中起着非常重要的作用。目前国内针对小口径舰炮防空反导问题的研究较多［1～4］，如现在广泛装备在舰艇上的转管炮，射速能达到每分钟几千甚至上万发。而针对中大口径舰炮的研究往往聚焦在对海或者对岸射击问题上［5～8］，对中大口径舰炮防空反导问题的研究还比较匮乏。中大口径舰炮的射速一般都不超过每分钟两百发，虽然也具备一定的反导能力，但是由于反应速度慢、射速低等原因，其反导能力相比小口径舰炮而言要明显弱一些。

目前，舰炮对空中目标射击普遍采用的是一种所谓的追踪射击法［9］，如图1所示。其原理是每次发射的射击诸元（包括表尺距离、表尺方向和引信装定量等）实时由仪器计算或从事先计算好的战斗射表中查得，使炸点（弹着点）不断追随目标的运动而相应移动，以期每次发射的弹丸均在相应的提前点与目标“相遇”而杀伤目标。射击过程中需要不断保持对目标的瞄准跟踪，并根据目标现在坐标连续不断地计算每次发射的射击诸元。

图1 追踪射击法

目前，世界各大国都在争相研发和装备新型超音速反舰导弹，如我军某型反舰导弹攻击速度可达2Ma～3.3Ma，“布拉莫斯”攻击速度可达2Ma～3Ma，“锆石”攻击速度可达4Ma～6Ma。目前在服役的中大口径舰炮反导的有效射程通常不超过10000m。也就是说，这些反舰导弹在舰炮有效射程内的飞行时间只有不到15s。舰炮在如此短的时间内能够发射的弹丸数量也十分有限。如某型单130mm舰炮按照最高射速25rds/min使用追踪射击法射击，能够发射的弹丸也不超过7发。发射弹丸的数量直接决定了毁伤概率的高低，数量越少，毁伤概率越低。因此，中大口径舰炮按照现有的射击方法已经难以满足对超音速反舰导弹的防御要求。

针对中大口径舰炮反导存在的问题，探索提出一种基于弹幕构建的中大口径舰炮反导方法，根据反舰导弹具有的典型攻击路径，设法在其攻击路径前方构建弹幕。利用这种射击方法，一方面可以使舰炮反导射击时间提前，发射的弹丸数量更多，另一方面可以降低射击误差，提高舰炮对反舰导弹的毁伤概率。

2 弹幕反导机理

2.1 典型反舰导弹攻击特征

反舰导弹典型的攻击过程大致都有四个阶段：发射阶段、巡航阶段、超低空掠海飞行阶段和末端攻击阶段［10］。其中，超低空掠海飞行阶段的弹道高度通常在几米到十几米不等，进入超低空掠海飞行阶段时与目标的距离通常在几公里到十几公里不等。这个数值的大小由反舰导弹的具体型号决定，也就是说，一旦确定了反舰导弹的型号，其弹道特征也基本可以确定，而且反舰导弹的超低空掠海飞行阶段所处的区域也正好是舰炮的反导区域。

2.2 反导弹幕的构建

当舰艇确定了来袭反舰导弹的型号，就可以根据其弹道特征设法在其攻击路径前方提前构建一个弹幕，实现对反舰导弹的拦截。

弹幕的构建方法如图3所示，当火控雷达在较远的距离（通常是2倍～3倍的舰炮射程）探测到反舰导弹向我方舰艇接近时，舰炮通过火控系统计算出射击诸元，并向反舰导弹攻击路径方向持续地发射多发弹丸，当弹丸到达一定空间位置打开减速伞开始减速下降。在射击过程中，舰炮需要不断地调整射击诸元，使先后发射的弹丸在到达既定射击距离时的弹道高度呈递减的状态，如图4所示。打开减速伞的弹丸就会以一个近乎相同的匀速下降，按照事先计算好的射击诸元，最终能够使不同时间发射的弹丸都能够同时下降至某一空间位置，并在反舰导弹攻击路径的前方聚集形成弹幕，如图5所示，再通过遥控引爆或者自爆的方式实现对反舰导弹的拦截。

图2 典型反舰导弹攻击弹道

图3 弹幕构建流程

图4 弹幕射击法

图5 弹幕示意图

需要指出的是，弹幕射击法需要使用具备减速功能的预制破片弹，可以通过在传统弹丸的基础上加装减速伞的方式实现。这种在弹丸上加装减速伞的技术在悬浮电视侦查弹［11］以及末敏弹［12］等弹种上已经得到应用，从技术上而言，完全可以实现。

3 射击效力与误差分析

下面对弹幕射击法与传统的追踪射击法在反导中的毁伤概率进行对比分析。

假设不考虑射击诸元误差和引信延时误差的影响，那么弹丸的散布概率符合正态分布，其概率密度函数为

式中，z为弹丸在方向上的散布，h为弹丸在高度上的散布，σz为弹丸在方向上的散布均方差，σh为弹丸在高度上的散布均方差，那么单发弹丸对反舰导弹的毁伤概率为

式中，S为单发弹丸在方向和高度上的毁伤域。

假设舰炮发射n发弹丸对反舰导弹进行拦截，可以将每一发弹丸看作是相互独立的，那么n发弹丸的毁伤概率为［13］

从上式可以看出，舰炮对反舰导弹的毁伤概率取决于弹丸的毁伤域、弹丸在方向和高度上的散布均方差以及发射弹丸的数量这三个因素。其中，弹丸的毁伤域不管采用哪一种射击法都可以认为是相同的，那么毁伤概率就可以认为主要由弹丸的散布概率误差和发射的弹丸数量这两个因素决定。其中弹丸的散布概率误差大小与射击距离有直接的关系，以某型舰炮为例，其方向和高度上的散布误差与射击距离可以认为近似存在比例关系，如图6所示。

图6 弹丸散布概率误差与射击距离的关系

在射击误差大小方面，从图6可以看出，弹丸散布概率误差的均方差大小随着射击距离的增大而增大，传统的追踪射击法从目标进入远界开始持续射击到目标接近到近界，其射击的弹道散布概率误差也因此呈现由大到小的一个变化过程。如果采用弹幕射击法，那么弹幕构建的距离可以选择在一个相对较近的固定距离上，从而可使其总体弹道散布概率误差处在一个较低的水平。

在发射的弹丸数量方面，传统追踪射击一次反导可发射的弹丸数量由反舰导弹从射击远界到射击近界的飞行时间决定。而弹幕射击可以在射击远界之前开始射击，提前构建弹幕，持续射击时间更长，一次反导能够发射的弹丸数量也越多。

4 结语

以上在只考虑弹道散布概率误差以及一次反导可发射弹丸数量两个因素情况下，对弹幕射击法与传统的追踪射击法进行了比较分析。经分析可知，弹幕射击法相比传统的追踪射击法具有总体弹道散布误差小和一次反导可发射弹丸多的优点，通过提前在反舰导弹攻击路径前方构建弹幕，实现“炮弹等导弹”的目的。另外，在复杂电磁环境下，弹幕射击在反舰导弹攻击过程中可以不实时跟踪其飞行轨迹，而是根据导弹典型攻击路径提前计算射击诸元，因此对探测设备的要求更低，抗干扰能力更强。