[doc]舰载主副炮抗击多目标协同使用研究

舰载主副炮抗击多目标协同使用研究
第32卷第11期
2010年11月
舰船科学技术
SHIPSCIENCEANDTECHN0LOGY
V o1.32,No.11
Nov.,2010
舰载主副炮抗击多目标协同使用研究
由大德,徐德民
(1.西北工业大学航海学院,陕西西安710072;
2.海军大连舰艇学院导弹与舰炮系,辽宁大连116018)
摘要:为解决水面舰艇主炮和副炮分别抗击远近2批不同目标出现的火力冲突问题,文章通过分析特定的
作战流程,研究武器弹道变化的速度特性,分析2种武器的火力以及满足火力协同使用的方法,得出避免火力冲突
的火力兼容条件.仿真得到相应的火炮发射临界时问,从而使防空作战连贯有效,对水面舰艇实际防空反导作战具
有重要指导意义.
关键词:主炮和副炮;协同使用;火力区;火力兼容
中图分类号:E925.91文献标识码:A
文章编号:1672—7649(2010)11—0076—03DOI:10.3404/j.issn.1672—7649.201 0.11.015
Analysisoftheship-basedmain-gunandvice-gunfightingin coordinationinresistingmultipletargets
YOUDa—de一,XUDe—min.
(1.V oyageCollege,NorthwestIndustrialUniversity,Xian710072,China;
2.DepartmentofMissileandShipborneGun,DalianNavalAcademy,Dalian 116018,China)
Abstract:Inordertosolvetheproblemofthefirepowerconflictwhenthemain —gunandvice-gunin thesurfaceforceresisttwolotsofdifferenttargetsfromfarandneardistanceres pectively,thearticleanalyses
thespecificoperationalflow,itresearchescharacteristicsofvelocitythatwea pons-trajectorychanges,it analysesthefirepowerdistrictofthetwokindsoftheweapons,itanalysesthem ethodthatbeperfectforthe
firepowercollectiveservice,andthenitreachesthefirepowercompatiblecon ditionsthatrefrainsfrom
firepowerdistrict,itreachescorrespondingcriticaltimethatthegunlaunches bymeansofthesimulation,SO thenitmakestheantiaircraftdefensemoreandmorecoherentandeffective,itp
rovidesimportantmaster significanceforthesurfaceforcetodotheairdefenseandanti—missileoperati ons.
Keywords:main—gunandvice—gun;collectiveservice;firepowerdistrict; firepowercompatible.
0引言
水面舰艇的防空武器自身有火力区,目标进入其
火力区,防空武器才能保证在杀伤区对其进行有效抗
击.如果有2批目标分别处于主炮和副炮的火力区,
在抗击拦截过程中就会出现2种防空武器的火力冲
突问题,使用顺序问题以及2种武器的火力衔接问
题….从火力兼容的角度分析如何协同使用主炮和
副炮抗击多批目标,研究最优的火力使用流程,解决
可能出现的火力冲突和相互干扰,使防空作战的过程
紧凑,连贯.
1主炮与副炮的协同使用分析
无论主炮还是副炮,通常炮弹在发射后,其飞行
弹道受到很多因素的影响.为了方便求解,在对炮弹
弹道进行仿真时,可将众多因素归结为1个参数,称
收稿日期:2010—05—18;修回日期:2010—06—10
作者简介:由大德(1962一),男,教授,硕士生导师,从事舰炮武器系统与战斗使用的教学与研究.
第11期由大德,等:舰载主副炮抗击多目标协同使用研究?77? 为弹道符合系数c?..当初速及射角0.确定后,如果
能再知道弹道系数c.值,则可利用c.,和0.通过已
知的弹道方程公式计算出相应的弹道诸元和一系列
需要的参数值.
以时间为自变量的炮弹弹道微分方程表示为:
一CO×H
x(y)×G)u,(1)
面dw=一
Co×()×G()一g,(2)
=
,
(3)盂,j)
=u,(4)”,斗
_______________________——
(y)=厢×√.(5)
式中:C.为弹道系数;H(Y)为气重函数;r=
288.9;r(Y)为标准温度随高度Y变化函数;G()为
阻力函数;为弹丸速度.
水面舰艇主炮和副炮的弹丸在出膛后,由于没有
动力系统,其速度都是逐渐降低的.但是由于弹丸质
量和受到的各种阻力大小都不同,其速度降低的程度
也不相同.根据前面假设主炮和副炮参数通过弹
道方程,可以求出主炮和副炮的速度随时间变化曲线,如图1所示
鲁
靶
被
图1主炮和副炮速度变化曲线
Fig.1Thevariationcurveforthevelocityofmain—gun andvice—gun
如果有相同方位的2批目标分别位于主炮和副
炮的火力区范围内,且不考虑二者可能相互产生的火力冲突,主炮和副炮同时发射进行抗击.假设二者以不同的发射高低角射击,通过弹道方程可以得到二者的水平射程随时问变化情况,如图2所示.
由仿真结果可以看出,在发射的起始段,主炮弹
丸和副炮弹丸在水平射程上基本重叠,二者基本是同1
l
鲁
1
1
弹丸飞行时间,
图2主炮弹丸与副炮第1枚弹丸的水平射程累加曲线Fig.2Thehorizontalrangeaccumulationcurvethatthe main—gunprojectilesandthefirstprojectileof thevice—gun
步飞行,在射击方向相同的情况下,这会产生严重的
火力冲突.并且由于副炮的射速快,弹丸密度大,形
成的弹幕可以直接与同时发射的主炮弹丸发生严重的碰撞,不仅主炮的弹丸有可能被拦截,副炮本身的
弹幕也会受到破坏.因此,主炮和副炮绝对不可以同
时发射.
2火力区分析
主炮和副炮不能同时发射,那么在对抗2批目标
时,就存在武器优先使用和后续火力的衔接问题.
研究主炮和副炮的优先使用首先要分析2种武器的火力区参数.
如果主炮与副炮的相关参数包括杀伤区近界与
远界,弹丸初速度,则根据上述参数,由弹道方程可以
分别求得主炮,副炮弹丸至杀伤远界和近界所用的飞行时问.
假设主炮与副炮的相关参数已知:主炮杀伤区近
界D,=1.1km,杀伤区远界D=19km,弹丸初速
度Vp:855m/s;副炮杀伤区近界D,=0.47km,杀
伤区远界D,=3.9km,弹丸初速度V=885m/s.
计算得到对应主炮,副炮杀伤区近界和远界的飞行时间分别为:主炮t,J=1.35S,tPy=50.14;副炮tF,
=
0.61S,tFy=9.55s.
假设来袭目标导弹的速度为Vm=300m/s,则
可求出主炮和副炮的火力区参数(近界和远界): SPJ=DP』+V×tPJ1.505km,
SPr=DPy+V×tPy=34.042km,
SF:=DFj+v×tFJ=0.653km,
SFy=DFy+Vm×tFy=6.765km.
主炮与副炮持续抗击时间:
78?舰船科学技术第32卷
=20.4s.
假定给定参数:主炮的单管射速为30发/min,允
许连射发数为30发,间隔60s;副炮单座炮的射速为4000发/min,最大允许连续发射400发,冷却时间为30s.
由于主炮允许连续发射时问为t.=60s,副炮允
许连续发射时间f=6s.可以反推出主炮和副炮的
实际有效火力区远界:
Is,Pr=SP,+Vm×tl=19.505km,
sy=S,+Vm×t2=2.453km.
如果先后2批目标属于同一型号的导弹,那么根
据对本舰的威胁程度,从作战角度上讲应该首先用副炮抗击据我舰近的导弹目标.
副炮在第1批目标到达就可以开始发射,发
射时间持续为6s,目标被拦截或突防,然后应该抗击第2批目标.
一
副炮火力区
:兰::./第1批导弹标:一一主炮火力区:
4-÷一+一::’_÷一+一F
2.4534.25312.25319.505
Sm
图3主炮与副炮的火力区分析
Fig.3Thefirepowerdistrictanalysisofthemain—gun andvice-gun
图3是主炮和副炮协同抗击2批目标的火力区
分析.当第1批目标刚好到达副炮的火力远界c时作为火力分析的起始点,之前所有的作战态势在此均不考虑.副炮对第1批目标进行抗击,持续抗击6s
后就需要进行冷却.无论抗击效果如何,副炮均不能
对同批目标再做任何火力抗击.
下面分析第1批目标到达c点的时候,针对后
续的第2批目标存在以下3种情况:
1)当第2批目标处于CD段,则在副炮抗击第1
批目标结束后,第2批目标已经进入副炮的火力区. 副炮没经过冷却,不能进行拦截抗击.
2)当第2批目标处于DE段,则在副炮抗击第1
批目标结束后,第2批目标在满足火力兼容的条件下用主炮抗击.副炮冷却需要30s,即使目标进人副炮的火力区,也不能用副炮抗击,只能用主炮持续抗击到最后.
3)当第2批目标处于EF段,则在副炮抗击第1
批目标结束后,第2批目标在满足火力兼容的条件下可以用主炮抗击.同时副炮可以经过30s的冷却时间,当目标进入副炮的火力区时,可以在满足火力兼容的条件下使用副炮进行抗击.
需要解决的关键问题是,在副炮抗击第1批目标
结束后,如果可以使用主炮抗击第2批目标时需要满足火力兼容的条件.
3协同抗击的火力兼容分析
由于2批目标的来袭方向基本一致,所以不能从
射击方向上避开火力冲突问题,只能调整射击时
间,所调整的射击间隔时间就是2种武器在特定作战流程时满足火力兼容的临界时间.在副炮发射
后,后续发射的主炮弹丸只要刚好追不上副炮弹丸, 就可以满足火力兼容的要求.以第1批目标刚进入副炮的火力远界作为起始点,研究当副炮抗击持续6s后,再使用主炮抗击的临界时间.
主炮与副炮在任意射角的水平射程累加曲线都
可以通过弹道方程求解得到.如果副炮抗击结束后, 间隔一定的时间后再使用主炮抗击,仿真计算时主炮的发射角度从1.～25.,则结果如图4所示.
暑
被
图4主炮与副炮同时发射的水平射程累加曲线Fig.4Thehorizontalrangeaccumulationcurveofthe main--gunandvice-?gunshootatthesametime
由仿真结果可知,如果主炮在副炮射击结束后立
即开火射击,则2种弹丸存在明显的追击问题,是不满足火力兼容要求的.如果副炮抗击结束后,延迟某个时间(本例为1s)后再用主炮进行后续的抗击,就
可以避免火力冲突问题,(下转第96页)
96?舰船科学技术第32卷
为:
Ec=c[E(D3IF0,F1,,2,,3,D1,D2),
E(D2l,0,F1,F2,F3,D1),E(D1lF0,F.,F2,F3),
E(F0,Fl,F2,F3)].
式中,[]为认知域的决策误差链聚合函数.
4.3航空反潜体系认知域时效性指标度量
根据质量转换的数学描述,可用时序链来描述每
一
个子域的时效性指标.因此,认知域的时效性指标为:
Tc=[(D,lF.,F,F,F,,D,,D),
(D2IF0,F1,F2,F3,D1),
(DJ,F,,F3),(Fo,F,F2,F,)].
式中,.[]为认知域的时序链聚合函数,如果决策
处理时间为串行,则该函数为和函数.
5结语
本文通过对认知域效能评估中完整性,准确性和
时效性指标的研究,给出了航空反潜网络化体系认知域的效能模型.在认知域,还有很多工作有待于进一步完成,例如,对于上述模型的仿真验证工作,建立决策质量和态势感知之间的关系,以及整理态势感知与指挥员努力之问的关系等.下一步还将对航空反潜
网络化体系物理域的作战效能进行分析.
参考文献:
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(上接第78页)
因此可以将该时间作为主炮在副炮之后发射满足火
力兼容的临界时间.
4结语
本文针对主炮与副炮协同抗击2批目标的特定
作战态势,研究了火力优先使用问题.通过分析2种
武器的火力区,对2个目标可能出现的情况进行了分
析,并提出了抗击应对措施.最后通过弹道方程,求
解满足火力兼容的条件,得到相应的临界时问,对实
际防空反导作战的武器使用具有一定的指导意义.
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