空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)效能分析?

魏嘉彧 李海軍 金子雯

（1.海軍航空大學(xué) 煙臺(tái) 264001）（2.91049部隊(duì) 青島 266102）

1 引言

20世紀(jì)末，美軍頒布《由海向陸——為美國(guó)海軍進(jìn)入21世紀(jì)做準(zhǔn)備》戰(zhàn)略白皮書(shū)，提出以支援近岸和陸上作戰(zhàn)作為自己的使命，隨后將近岸精確打擊作戰(zhàn)作為空海一體戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)樣式，凸顯了對(duì)近岸打擊能力的高度重視［1～2］。在此背景下，提高反艦導(dǎo)彈近岸打擊能力顯得越發(fā)重要，其中空艦導(dǎo)彈且有射程遠(yuǎn)、威力大、精度高等優(yōu)勢(shì)，相對(duì)岸艦、艦艦導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，平臺(tái)更機(jī)動(dòng)靈活，是打擊近岸艦船的一種重要武器［3］。

導(dǎo)彈武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估是從總體上對(duì)其在特定作戰(zhàn)條件下完成預(yù)定目標(biāo)能力的度量［4］。無(wú)論在戰(zhàn)時(shí)或平時(shí)的訓(xùn)練中，準(zhǔn)確掌握導(dǎo)彈武器系統(tǒng)效能將有助于導(dǎo)彈武器使用的有效性、科學(xué)性、靈活性［5］。特別是在近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，空艦導(dǎo)彈的效能評(píng)估在考慮導(dǎo)彈工作機(jī)理、戰(zhàn)技性能、固有特性的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)將復(fù)雜近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要素對(duì)作戰(zhàn)使用的影響納入效能分析方法選擇與指標(biāo)模型建立的理論前提，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空艦導(dǎo)彈運(yùn)用方法和時(shí)機(jī)的優(yōu)化，提高打擊效果。

本文在分析近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)空艦導(dǎo)彈的影響基礎(chǔ)上，建立了效能評(píng)估指標(biāo)體系，采用層次分析法和AHP法克服影響因素多、量綱不一致、部分影響因子難以量化的問(wèn)題，確定各子指標(biāo)的能力值，并采用指數(shù)法對(duì)空艦導(dǎo)彈的打擊近岸目標(biāo)效能實(shí)現(xiàn)快速綜合評(píng)估。

2 島岸環(huán)境分析

島岸環(huán)境與開(kāi)闊海區(qū)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境相比要復(fù)雜得多。島岸環(huán)境對(duì)空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)運(yùn)用形成空間上的限制之外，電磁環(huán)境復(fù)雜是其另一顯著特點(diǎn)，岸上的懸崖、建筑反射電磁波對(duì)雷達(dá)制導(dǎo)空艦導(dǎo)彈十分不利。同時(shí)近岸艦船目標(biāo)的船體部分與近岸地表的溫度相差不大，紅外輻射特性差異較小，當(dāng)艦船與島岸距離較小時(shí)，目標(biāo)的紅外圖像與島岸粘連，紅外成像導(dǎo)引頭很難將二者區(qū)分開(kāi)來(lái)。此外，在近島岸條件下，導(dǎo)彈攻擊末段導(dǎo)引頭開(kāi)機(jī)后除了將面臨島岸背景等復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境外，可能將面臨密集的敵我艦船目標(biāo)。因此一方面，目標(biāo)艦船利用復(fù)雜的島岸背景為掩護(hù)，迷惑空艦導(dǎo)彈進(jìn)攻，降低導(dǎo)彈命中概率；另一方面，目標(biāo)艦艇可以利用復(fù)雜的島岸背景為依托，發(fā)動(dòng)突然襲擊，構(gòu)成重大威脅，如圖1所示。

圖1 近岸目標(biāo)示意圖

根據(jù)單一艦船與島岸的相對(duì)位置以及島岸的形態(tài)對(duì)島目關(guān)系進(jìn)行分析，主要存在四類(lèi)情形，如圖1所示。將目標(biāo)附近島岸切線定義為島岸線，Ⅰ類(lèi)目標(biāo)位于流線型島岸一側(cè)，目標(biāo)所處位置島岸線與島岸僅一個(gè)交點(diǎn)D1，且目標(biāo)機(jī)動(dòng)方位一側(cè)受限，此時(shí)空艦導(dǎo)彈成功捕獲目標(biāo)相對(duì)容易；Ⅱ類(lèi)目標(biāo)位于島礁附近，島礁的大小、形態(tài)與艦船相似，極易導(dǎo)致目標(biāo)選擇錯(cuò)誤；Ⅲ類(lèi)目標(biāo)與Ⅱ類(lèi)目標(biāo)相反，島岸呈月牙形，形成天然的港灣，目標(biāo)位于島岸線D2D3內(nèi)側(cè)，極大地提高了捕獲目標(biāo)難度，特別是雷達(dá)制導(dǎo)方式的空艦導(dǎo)彈；Ⅳ類(lèi)目標(biāo)位于峽谷形島岸之間，隱蔽性強(qiáng)，導(dǎo)致搜捕難度最大，但同時(shí)目標(biāo)艦船的機(jī)動(dòng)區(qū)域和視線范圍受到較大的限制，容易面臨封鎖。

3 效能指標(biāo)體系構(gòu)建

空艦導(dǎo)彈自控飛行結(jié)束后，進(jìn)入自導(dǎo)飛行階段，導(dǎo)引頭開(kāi)機(jī)搜索目標(biāo)，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的疑似目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和選擇，鎖定攻擊目標(biāo)后，憑借自身技術(shù)性能對(duì)目標(biāo)防空體系甚至島岸防御體系進(jìn)行突防，最終導(dǎo)彈成功命中毀傷目標(biāo)?？张瀸?dǎo)彈完成近岸目標(biāo)打擊任務(wù)的作戰(zhàn)能力T主要表現(xiàn)在目標(biāo)捕選T1、島岸突防T2、命中毀傷T3三個(gè)方面：目標(biāo)捕選能力受導(dǎo)引頭目標(biāo)探測(cè)能力、選擇能力以及導(dǎo)彈自控飛行散布影響，自控飛行散布越小，導(dǎo)引頭搜索范圍越符合預(yù)定要求；突防能力影響因素主要為導(dǎo)彈飛行速度、機(jī)動(dòng)能力以及隱身性能；影響命中毀傷的能力主要為導(dǎo)彈命中目標(biāo)的部位、戰(zhàn)斗部性能以及命中概率。戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)運(yùn)用的影響主要體現(xiàn)在電磁、水文、氣象方面，提出戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)因子M以完善效能指標(biāo)體系。根據(jù)影響因素的分析，空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)效能評(píng)估指標(biāo)體系自上而下分為三個(gè)層次，模型如圖2所示。

圖2 空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)指標(biāo)體系

4 打擊近岸目標(biāo)作戰(zhàn)效能建模

依據(jù)空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)作戰(zhàn)流程分析以及效能指標(biāo)體系的建立，提出空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)作戰(zhàn)效能評(píng)估模型：

其中E為空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能，M為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)因子。

4.1 作戰(zhàn)能力建模

4.1.1 打擊能力評(píng)估因素集

由圖2空艦導(dǎo)彈突擊作戰(zhàn)效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系得近岸目標(biāo)打擊任務(wù)的作戰(zhàn)能力，式中

4.1.2 評(píng)估備擇集

4.1.4 單因素綜合評(píng)價(jià)矩陣R

對(duì)構(gòu)成各個(gè)單因素Tk進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，由m個(gè)指標(biāo)的隸屬度權(quán)重構(gòu)成的隸屬度權(quán)重評(píng)價(jià)矩陣：

rij(0≤i≤m，0≤j≤n)表示指標(biāo)i隸屬于等級(jí)vj的隸屬度值。

4.1.5 模糊綜合評(píng)判

單因素Tk模糊評(píng)判向量B=P·R，歸一化處理后與指標(biāo)分?jǐn)?shù)結(jié)合，得到能力的評(píng)估為

4.1.6 作戰(zhàn)能力效能評(píng)估模型

不同制導(dǎo)體制空艦導(dǎo)彈打擊島岸目標(biāo)的目標(biāo)搜捕、島岸突防、命中目標(biāo)為三個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)，根據(jù)指數(shù)法構(gòu)建空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力模型為

l為修正因子，環(huán)節(jié)作戰(zhàn)效能，αk為T(mén)k對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。

4.2 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)能力建模

空艦導(dǎo)彈對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)能力用適應(yīng)因子M表示。在近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，各種環(huán)境因素對(duì)于空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)運(yùn)用的影響程度有差異。通過(guò)采用AHP法，歸一化確定電磁、水文、氣象三方面因素的權(quán)重，用線性加權(quán)和法得出

式中：ut為指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；Ft為專(zhuān)家打分值。

5 應(yīng)用示例

以?xún)尚涂张瀸?dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)為例，目標(biāo)艦船在流線型島岸區(qū)域，導(dǎo)彈技戰(zhàn)術(shù)性能以及近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)因子如表1所示。

表1 空艦導(dǎo)彈綜合技戰(zhàn)術(shù)性能表

計(jì)算得到戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)因子M1=0.8387，M2=0.7689。

在近岸目標(biāo)作戰(zhàn)能力效能計(jì)算過(guò)程中，以目標(biāo)搜捕能力T1={ }t11，t12，t13計(jì)算為例，對(duì)目標(biāo)捕選能力的三個(gè)影響因素進(jìn)行互相比較，構(gòu)造判斷矩陣：

利用Matlab得到λmax=3.0000為A1最大特征根，W1=(0.1826，0.3651，0.9129)為特征向量。一致性檢驗(yàn)得CR=0，則判斷矩陣滿(mǎn)足一致性。采用dephi法依據(jù)導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)性能表對(duì)導(dǎo)彈a進(jìn)行評(píng)判，目標(biāo)搜捕能力隸屬度權(quán)重評(píng)價(jià)矩陣得到對(duì)應(yīng)單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)為

歸一化計(jì)算得到模糊評(píng)判向量B1=（0.5023，0.2170，0.1659，0.1158，0）。再根據(jù)式（2）的空艦導(dǎo)彈得到目標(biāo)捕選能力為C1=0.81128。同理可計(jì)算得到空艦導(dǎo)彈a、b的能力和三個(gè)作戰(zhàn)環(huán)節(jié)的權(quán)重，綜合作戰(zhàn)性能如表2所示。

表2 空艦導(dǎo)彈綜合作戰(zhàn)能力值

取修正因子l=1.0，得

運(yùn)用TOPSIS法［7］進(jìn)行效能模型驗(yàn)證。由表2作戰(zhàn)能力值得出指標(biāo)的正負(fù)理想點(diǎn)分別為

表3 空艦導(dǎo)彈近岸綜合作戰(zhàn)效能排序

由排序驗(yàn)證結(jié)果可得導(dǎo)彈a打擊近岸目標(biāo)能力優(yōu)于導(dǎo)彈b，與效能模型結(jié)果相符，效能評(píng)估模型具有有效性。

分析結(jié)果表明：

1）空艦導(dǎo)彈a相較與導(dǎo)彈b在技戰(zhàn)術(shù)性能上稍有劣勢(shì)，但由于導(dǎo)彈a采用毫米波/紅外復(fù)合制導(dǎo)體制，對(duì)于近岸復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，水文、氣象適應(yīng)能力稍弱，綜合看來(lái)導(dǎo)彈a近岸戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，使得其打擊近岸目標(biāo)更具優(yōu)勢(shì)。

2）利用AHP法確定的打擊近岸目標(biāo)三個(gè)環(huán)節(jié)權(quán)重中，目標(biāo)捕選效能權(quán)重最高，突防與命中毀傷依次，表明研究近岸目標(biāo)打擊時(shí)可著重提高導(dǎo)彈目標(biāo)捕選能力以提高打擊效果。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)能力評(píng)估問(wèn)題，將近岸島目相對(duì)關(guān)系歸納為四類(lèi)，充分考慮作戰(zhàn)流程與影響因素，建立打擊近岸目標(biāo)指標(biāo)體系。采用AHP法和指數(shù)法對(duì)空艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能分析，克服了導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)數(shù)據(jù)較少，部分指標(biāo)難以量化的問(wèn)題。最后利用TOPSIS法對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。該效能評(píng)估模型指出目標(biāo)捕選為空艦導(dǎo)彈打擊近岸目標(biāo)時(shí)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，并表明復(fù)合制導(dǎo)體制較強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)能力使得其在打擊近岸目標(biāo)時(shí)更具優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)設(shè)計(jì)、研制空艦導(dǎo)彈提出針對(duì)性建議。