對抗條件下反艦導(dǎo)彈突擊效能評估

李建華 ，王光源，毛世超，2，章堯卿

（1.海軍航空大學(xué)，山東煙臺264001；2.92852部隊，浙江寧波315033）

當(dāng)前世界主要國家的海軍主戰(zhàn)艦艇均具備了打擊水面艦艇、反艦導(dǎo)彈、飛機(jī)等平臺的能力，形成了區(qū)域、點、末端和電子防御的遠(yuǎn)中近多層防御體系。水面艦艇反導(dǎo)裝備戰(zhàn)技性能的提升和反導(dǎo)防御手段的多樣化，使反艦導(dǎo)彈的突擊能力受到了嚴(yán)重的制約。尤其在水面艦艇以編隊形式遂行任務(wù)的情況下，密集的火力攔截和復(fù)雜的電磁干擾進(jìn)一步加強(qiáng)和完善了編隊的反導(dǎo)防御系統(tǒng)，使反艦導(dǎo)彈突擊作戰(zhàn)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1-3]。

導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的火力打擊是突擊敵水面艦艇編隊作戰(zhàn)的具體實施環(huán)節(jié)。面對日趨復(fù)雜的戰(zhàn)場態(tài)勢，傳統(tǒng)的反艦導(dǎo)彈攻擊水面艦艇難以實現(xiàn)作戰(zhàn)企圖。為有效突破艦艇編隊的防御體系打擊水面艦艇，未來反艦導(dǎo)彈須在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上提高體系突擊能力。信息技術(shù)的應(yīng)用，使反艦導(dǎo)彈在突擊作戰(zhàn)的過程中可得到預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、衛(wèi)星等多渠道的信息支援，從而降低反艦導(dǎo)彈對發(fā)射初始條件的要求，增強(qiáng)突防過程中的反攔截能力、抗干擾能力和復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的適應(yīng)能力，減小導(dǎo)彈自控飛行終點散布誤差，縮短導(dǎo)引頭開機(jī)時間，提高反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力[4]。

當(dāng)前，反艦導(dǎo)彈與水面艦艇的攻防對抗作戰(zhàn)日趨復(fù)雜激烈，對抗節(jié)奏不斷加快，精度不斷提高，毀傷能力不斷增強(qiáng)[5]。因此，為更好地實現(xiàn)作戰(zhàn)企圖，掌握反艦導(dǎo)彈的運用時機(jī)和方法，需對反艦導(dǎo)彈的突擊效能進(jìn)行定量分析。本文在分析反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機(jī)后與反導(dǎo)作戰(zhàn)體系對抗的基礎(chǔ)上，建立了評價指標(biāo)體系。針對影響反艦導(dǎo)彈突擊效能的影響因子多、量綱不統(tǒng)一、部分影響因子難以量化的特點，采用層次分析法和模糊綜合評判法確定各子指標(biāo)的能力值，并運用指數(shù)法對反艦導(dǎo)彈的突防作戰(zhàn)效能進(jìn)行綜合評估。指數(shù)法具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點[6]，適用于宏觀分析和快速評估，在專家經(jīng)驗和裝備自身戰(zhàn)技指標(biāo)的基礎(chǔ)上，有效避開了不確定因素的影響，增強(qiáng)了評估的準(zhǔn)確性。

1 建立評價指標(biāo)體系

從反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)目標(biāo)和作戰(zhàn)任務(wù)來分析，其作戰(zhàn)主要包括發(fā)射階段、巡航階段和自尋的攻擊階段。在信息化作戰(zhàn)體系的支撐下，反艦導(dǎo)彈較易完成可靠發(fā)射和隱蔽接敵的任務(wù)，但是在自尋的階段，反艦導(dǎo)彈需完成搜索、跟蹤和攻擊目標(biāo)的任務(wù)，這一階段時間短、節(jié)奏快，信息化作戰(zhàn)體系在其突擊過程中難以發(fā)揮有效的支援作用，反艦導(dǎo)彈面臨著巨大的威脅，極易被敵方反導(dǎo)防御系統(tǒng)攔截。因此，本文研究反艦導(dǎo)彈突擊能力的重點放在反艦導(dǎo)彈自尋的攻擊階段。反艦導(dǎo)彈順利完成突擊水面艦艇的過程為：反艦導(dǎo)彈自控飛行結(jié)束后，導(dǎo)引頭開機(jī)搜索目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)后，對其進(jìn)行識別并選擇最終攻擊目標(biāo)，在導(dǎo)引頭的引導(dǎo)下，導(dǎo)彈憑借自身技戰(zhàn)術(shù)能力。對水面艦艇防御體系進(jìn)行突防，直至命中毀傷目標(biāo)。

反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機(jī)距離一般為30～70km。此時，反艦導(dǎo)彈有可能進(jìn)入水面艦艇的對空有效殺傷區(qū)域，面臨著水面艦艇遠(yuǎn)、中、近、末端火力打擊和有源、無源設(shè)備的干擾。本文結(jié)合導(dǎo)彈順利完成突擊任務(wù)的過程，總結(jié)提出了影響反艦導(dǎo)彈突擊效能的指標(biāo)主要包括目標(biāo)捕選能力、突防能力、命中能力和毀傷能力，細(xì)化分析導(dǎo)彈的突防過程，進(jìn)一步提出了影響子指標(biāo)的主要因素。其中，影響其捕選能力的因素主要為反艦導(dǎo)彈的自控終點散布誤差、搜捕扇區(qū)的覆蓋能力、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力、識別能力和選擇能力，散布誤差越小，扇區(qū)覆蓋范圍越大，目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、識別和選擇能力越強(qiáng)，則導(dǎo)彈的捕選能力越強(qiáng)；影響導(dǎo)彈突防能力的因素主要為導(dǎo)彈的隱身能力、對艦載防空火力系統(tǒng)、有源和無源干擾的突防能力；影響命中能力的因素主要有導(dǎo)彈的雷達(dá)跟蹤能力、導(dǎo)彈機(jī)動能力和抗目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)規(guī)避的能力；影響毀傷能力的主要有導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部類型、引戰(zhàn)工作模式和彈目遭遇位置。根據(jù)這些影響因素建立反艦導(dǎo)彈突防效能的評價指標(biāo)體系[7-11]，見圖1。

圖1 反艦導(dǎo)彈突擊效能評價體系Fig.1 Evaluation system of anti ship missile penetration effectiveness

2 構(gòu)建反艦導(dǎo)彈突擊作戰(zhàn)效能評估模型

2.1 評估問題限定

反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機(jī)后的突擊效能以突防與攔截對抗的相關(guān)技戰(zhàn)術(shù)機(jī)理為基礎(chǔ)。因此，對反艦導(dǎo)彈的突擊能力評估問題做出如下限定：

1）不考慮導(dǎo)彈發(fā)射平臺（如導(dǎo)彈載機(jī)）的突防能力，只在反艦導(dǎo)彈自身突防的技術(shù)戰(zhàn)術(shù)特性基礎(chǔ)上，對反艦導(dǎo)彈的突擊能力進(jìn)行評估。

2）不考慮自然環(huán)境和導(dǎo)彈工作狀態(tài)異常對突擊能力的影響，只考慮對抗雙方武器系統(tǒng)的技術(shù)特點和戰(zhàn)術(shù)運用對反艦導(dǎo)彈突擊能力的影響。

2.2 子指標(biāo)能力計算模型

2.2.1 反艦導(dǎo)彈突擊評估因素域U

由圖1反艦導(dǎo)彈突擊作戰(zhàn)效能評價指標(biāo)體系得：

2.2.2 評估等級域V

結(jié)合ui(i=1,2,3,4)中各子指標(biāo)的參數(shù)特點，確定其評估等級域為：

2.2.3 單因素評價模糊關(guān)系矩陣R

對構(gòu)成各個單因素進(jìn)行模糊評價[12]，建立單因素評判的模糊矩陣：

式（3）中，rij(0≤i≤m,0≤j≤n)為評判對象中的第i項因素對V中等級vj的隸屬度值。

2.2.4 評判因素權(quán)向量

由評價指標(biāo)體系確立的關(guān)系，采用專家打分法分層次構(gòu)造目標(biāo)捕選能力、突防能力、命中能力和毀傷能力的判斷矩陣。選擇標(biāo)度系統(tǒng)引用數(shù)字1～9及其倒數(shù)為標(biāo)度，應(yīng)用1～9的比較標(biāo)度法對指標(biāo)體系各層進(jìn)行兩兩比較，即可構(gòu)造各層指標(biāo)的比較判斷矩陣：

式（4）中：aij為第i項指標(biāo)與第j項指標(biāo)的比值。

運用Matlab求出判斷矩陣A最大特征根λmax及其對應(yīng)的特征向量W=(ω1,ω2,…,ωm)，并進(jìn)行一致性檢驗[13-14]。

2.2.5 模糊綜合評判

對模糊子集R與各因素權(quán)重W進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成模糊評判向量：

2.2.6 能力值

將評判等級與分?jǐn)?shù)結(jié)合，計算能力值的評分為：

2.3 突擊效能評估模型

反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機(jī)后，捕選目標(biāo)、突防、命中目標(biāo)、毀傷目標(biāo)4個環(huán)節(jié)均不可或缺，任一環(huán)節(jié)指標(biāo)為零都會導(dǎo)致反艦導(dǎo)彈突擊失敗，即突擊效能為0。因此，建立反艦導(dǎo)彈突擊作戰(zhàn)效能評估的指數(shù)模型為：

式（7）中：ξ為修正系數(shù)；α、β、γ、δ為權(quán)重指數(shù)，由各指標(biāo)在反艦導(dǎo)彈突擊過程中的作用來確定其重要性的權(quán)值，計算方法參照2.2.4。

3 仿真分析

3.1 反艦導(dǎo)彈突擊效能子指標(biāo)的能力值

假設(shè)有3種反艦導(dǎo)彈a、b、c，分別對其突擊水面艦艇目標(biāo)的效能進(jìn)行仿真評估，各型導(dǎo)彈的戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)[15-16]如表1所示。

表1 反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Anti-ship missile technical indicators

利用層次分析法，對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行分配，采用模糊綜合評判法求解子指標(biāo)的能力值，以影響反艦導(dǎo)彈突擊效能的第一個子指標(biāo)的目標(biāo)捕選能力值的計算為例，說明子指標(biāo)能力值的計算方法。對指標(biāo)體系中目標(biāo)捕選能力的5個影響因素，通過專家咨詢，將各指標(biāo)兩兩比較，得出如下判斷矩陣：

通過Matlab計算，得到矩陣A1的最大特征根為：λ1max=5；對應(yīng)的特征向量為：

進(jìn)行一致性檢驗，結(jié)果為0，判斷矩陣A1具有滿意的一致性。根據(jù)表1給出的導(dǎo)彈戰(zhàn)技術(shù)性能指標(biāo)和專家對反艦導(dǎo)彈a的打分評判情況，得到目標(biāo)捕選能力的模糊綜合評價指標(biāo)為：

根據(jù)式（5）求得模糊評判向量：

歸一化得：

根據(jù)式（6）計算得反艦導(dǎo)彈a的目標(biāo)捕選能力值為：Ca捕選=0.788 8。

同理，可分別計算求得導(dǎo)彈a、導(dǎo)彈b、導(dǎo)彈c的目標(biāo)捕選能力值、突防能力值、命中能力值和毀傷能力值，如表2所示。

表2 反艦導(dǎo)彈子指標(biāo)的能力值Tab.2 Capability value of anti ship missile guide

3.2 反艦導(dǎo)彈的突擊效能

邀請4位專家組成評審小組，通過評審一級指標(biāo)，應(yīng)用1～9的比較標(biāo)度法，得到反艦導(dǎo)彈突擊能力的比較判斷矩陣：

Matlab算出判斷矩陣D的權(quán)重向量為：

(α,β,γ,δ)=(0.200 0,0.300 0,0.233 3,0.266 7)；最大特征根為：λmax=4。

判斷矩陣D的一致性檢驗結(jié)果為CR=0＜0.1，因而判斷矩陣具有滿意的一致性。

令修正系數(shù)ξ=1，則由式（7）得：

同理可得：

通過比較可知，反艦導(dǎo)彈c的突擊作戰(zhàn)能力最強(qiáng)，其次是導(dǎo)彈a，導(dǎo)彈b的突擊能力最差。

3.3 運用TOPSIS法驗證模型的有效性

根據(jù)表2反艦導(dǎo)彈a、b、c各子指標(biāo)的能力值，確定理想點A*和負(fù)理想點A-為：

根據(jù)文獻(xiàn)[17-18]的TOPSIS算法，計算出各反艦導(dǎo)彈能力值與理想點、負(fù)理想點的距離與理想點的相對逼近程度排序，如表3所示。

表3 反艦導(dǎo)彈突擊能力排序Tab.3 Order of anti ship missile

根據(jù)排序結(jié)果，反艦導(dǎo)彈的突擊能力c＞a＞b，與基于指數(shù)法的突擊效能模型計算結(jié)果一致，驗證了效能評估模型的有效性。

4 結(jié)束語

本文通過分析反艦導(dǎo)彈在導(dǎo)引頭開機(jī)后的主要工作流程，建立了反艦導(dǎo)彈突擊能力評估指標(biāo)體系，在反艦導(dǎo)彈技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)和作戰(zhàn)運用特點的基礎(chǔ)上，運用層次分析法確立了各子指標(biāo)影響因素的權(quán)重向量，并采用模糊評判法計算出各子指標(biāo)的能力評估模型，最后運用指數(shù)法建立反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能評估模型。通過對三型反艦導(dǎo)彈突擊能力的評估比較，提出了完善和加強(qiáng)反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的改進(jìn)意見，并運用TOPSIS法對評估模型的有效性進(jìn)行驗證。

該模型不僅能通過評估分析出現(xiàn)役反艦導(dǎo)彈突擊環(huán)節(jié)中存在的不足，使提升反艦導(dǎo)彈突擊能力的改造升級工作更具針對性，還可以對正在設(shè)計、研制的反艦導(dǎo)彈的突擊能力進(jìn)行評估，以便及時采取相應(yīng)的措施彌補(bǔ)其薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高導(dǎo)彈的突擊能力。