水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分方法

2015年6月现代防御技术Jun.2015第43卷第3期MODERN DEFENCE TECHNOLOGYVol 43 No. 3口史天防御体系与武器水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分方法郭锐,斗计华(海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘要:在分析水面舰艇单舰舰空导弹防空火力区的基础上,提出了编队舰空导弹防空火力区划分方法,对单纵队、单横队、方位队等典型队形的编队舰空导弹防空火力区的水平扇面进行划分,并给出主要扇面参数。研究结论可有效划分编队舰空导弹防空火力区,从而为充分发挥编队综合防空作战能力提供科学依据。关键词:水面舰艇编队;舰空导弹;防空火力区;防空队形doi:10.3969/j.isn.1009086x2015.03.004中图分类号:T762.3·3文献标志码:A文章编号:1009086X(2015)030020405Formation Ship to Air Missile Fire Zone Division MethodGUO Rui, dou Ji-huaDalian Navy Academy, Liaoning Dalian 116018, China)Abstract: Based on the proposed single ship ship to air missile fire zone method, formation ship toair missile fire zone division method is proposed, which can divide the plane sectors of the formation shijto air missile fire zone for representative orders such as single column, single row and azimuth order, andpresent the main parameters of the sectors. The formation ship to air missile fire zone can be effectivelyresearch results, and it can provide scientific gist for fully exerting the integrated airKey words: surface ship formation; ship to air missile; fire zone; aerial defense order0引言艇编队队形样式,提出了水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分方法,建立了相关数学模型,可有效用水面舰艇编队舰空导弹防空火力区决定了水面来划分编队舰空导弹防空火力区,从而充分发挥水舰艇编队舰空导弹武器系统对来袭空中目标的作战面舰艇编队舰空导弹协同防空作战能力。能力,其划分方法成为水面舰艇编队舰空导弹防空作战使用研究中的重难点问题之一。只有在编队舰1单舰舰空导弹防空火力区空导弹防空火力区划分合理的情况下,才能有效实单舰舰空导弹防空火力区是一个立体空域,其施编队舰空导弹协同防空作战。然而,目前国内外主要参数有还缺乏得到一致认可的水面舰艇编队舰空导弹防空1)单舰舰空导弹防空火力区水平扇面参数火力区划分方法-121。针对于此,本文结合水面舰单舰舰空导弹防空火力区的水平扇面主要参数收稿日期:2013-11-22;修回日期:2014-07-03作者简介:郭锐(1973-),男,安徽泗县人。副教授,博士,研究方向为海军战术、军事运筹通信地址:116018辽宁省大连市海军大连舰艇学院科研部Emal:segr@163.com郭锐,斗计华:水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分方法为水平扇面数量、水平扇面起始舷角、水平扇面终止不重合部分角度加上重合部分角度的一半。水面舰舷角、水平扇面的远界距离(设为r)。鉴于舰空导艇编队舰空导弹防空火力区的水平扇面划分如图2弹武器系统杀伤区远界斜距在不同高度上的值是不的实线所示。以下图均以右舷为例,左舷同理可得。同的,这里取舰空导弹武器系统杀伤区远界斜距在水平面投影的最大值(设为L,)。设Tr为舰空导弹武器系统作战反应时间,"n为来袭目标最大速度,A,则r可以表示为(1)航向线(2)单舰舰空导弹武器系统杀伤区参数主要包括单舰舰空导弹武器系统杀伤区近界斜图2单纵队情况下编队舰空导弹防空火力区的水平扇面划分示意图距平均值(设为D,)杀伤区近界最大高低角(设为Fig. 2 Horizontal sector division of formation ship-to-airB)、杀伤区低界(设为ha)、杀伤区高界(设为missile fire zone in single columnh,)2。单舰舰空导弹防空火力区在垂直平面的投影如图1所示,将该图在单舰舰空导弹防空火力区设单舰舰空导弹射界的最小右舷角为a1,最大的水平扇面内旋转,可得到单舰舰空导弹防空火力右舷角为a2,舰间距为相邻2舰O1,O2的防御远界弧分别为A1B1,A2B2,且这2条弧相交于P点作O1M1直线平分∠POB1,O2M2直线平分∠PO242。设∠M1O1B1=B,∠M2O2A2=y,∠P0,O2=0,则在△POO2中,6= arccos.。因此,B=2(arcco- Er T+2),y=0(arccosl2r-a1)。图1单舰舰空导弹防空火力区在垂直平面的投影(1)前导舰O1的舰空导弹防空火力区的水平Fig 1 Vertical projection of ship-to-air missilefire zone onboard single ship扇面为扇形A1O1M1,其角度区间为[ar1,a2-B(2)中间舰O2的舰空导弹防空火力区的水平扇面角度区间为M2O2M3,其角度区间为[α1+γ,2水面舰艇编队舰空导弹防空火力区B]水平扇面划分方法(3)殿后舰O3的舰空导弹防空火力区的水平21编队同一型号舰空导弹防空火力区水平扇面扇面角度区间为M4O3M3,其角度区间为[a1+y,划分方法编队同一型号舰空导弹防空火力区水平扇面划2.12单横队分时,要求编队中各舰舰空导弹武器系统型号是单横队情况下,由于编队各舰舰空导弹武器系样的。为了说明的方便,以下的示意图中显示的编统性能相同,应优先保障编队最右侧舰艇舰空导弹队舰艇数量均为3艘。武器负责右侧防御扇面,以及编队最左侧舰艇舰空2.1.1单纵队导弹武器负责左侧防御扇面,以此为原则划分水面单纵队情况下,2艘相邻舰艇舰空导弹防空火舰艇编队舰空导弹防空火力区的水平扇面,如图3力区之间有重叠区。由于该重叠区在右舷,且2艘的实线所示。相邻舰艇舰空导弹武器系统性能相同,则可按照2优先保障最右侧舰O1负责右侧防御扇面,其艘相邻舰艇各自负责重叠区一半的原则,划分水面舰空导弹防空火力区的水平扇面保持原有不变,为舰艇编队舰空导弹防空火力区的水平扇面。编队中扇形A1OB1,其角度区间为[ax1,a2]。由于舰O1与单舰舰空导弹防空火力区的水平扇面为与相邻舰艇舰O2的舰空导弹防空火力区之间的重叠区同时存22现代防御技术015年第43卷第3期航向线则有B4=-a1coa2-a,)。因此,扇形A2O2P的角度区间为[,~39+1,扇形0的角度区间为(228舰O3的舰空导弹防空火力区的水平扇面为与图3单横队情况下编队舰空导弹防空火力区的相邻舰O2不重合部分角度加上重合部分角度的水平扇面划分示意图1/4,其确定方法同舰O2的确定方法。Fig 3 Horizontal sector division of formation2.1.3方位队ship-to-air missile fire zone in single row方位队情况下,应优先保障编队最右侧舰艇舰空导弹武器负责右侧防御扇面,以及编队最左侧舰在于左舷与右舷,则可对左舷与右舷的重叠区同时艇舰空导弹武器负责左侧防御扇面,以此为原则划实施对半分,则舰O2的舰空导弹防空火力区的水分水面舰艇编队舰空导弹防空火力区的水平扇面,平扇面为与相邻舰O1不重合部分角度加上重合部如图4中的实线所示。分角度的1/4,其防御远界弧A2B2与舰O1的水平扇面始边、终边分别交于M,N点,则∠MO2P=∠Q02N=a∠MO2N航向线A设直线O2P与直线OM的交点为点P1,直线02Q与直线O1N的交点为点Q1。舰O1与舰O2的舰空导弹防空火力区之间的重叠区划分后,剩余的盲区为区域O2P1Q1。由于通常l值比r值小很多,4方位队情况下编队舰空导弹防空火力区的则区域O2P1Q1的面积很小,舰O2的舰空导弹武器水平扇面划分示意图可不考虑拦截进入区域O2P1Q1内的目标,而是由Fig 4 Horizontal sector division of formation舰O2的舰炮武器实施拦截。ship-to-air missile fire zone in bearin因此,舰O2的舰空导弹防空火力区的水平扇面为扇形A2O2P+扇形QO2B2。舰O1负责右侧防御扇面最大,其舰空导弹防设∠MO2O=1,∠NO2O1=B2,则∠MO2N=空火力区的水平扇面保持原有不变,为扇形B1+B。以舰O2为极点,右为极轴正方向建立极坐40B,其角度区间为[a1a2]。标系。设p为极坐标系中任意一点的极径,则O1A1舰O2的防御远界弧A2B2与舰O1的水平扇面直线方程可以表示为始边、终边分别交于M,N点,则舰O2的舰空导弹防空火力区的水平扇面为扇形A2O2M+扇形NMO2B2(2)sin[T -(n-a)] sin(舰O1与舰O2的舰空导弹防空火力区之间的01)重叠区划分后,剩余的盲区为区域MO2NO1。由于鉴于舰O2方程可表示为p=r,则O1=通常l值比r值小很多,则区域MO2NO1的面积很小,舰O2的舰空导弹武器可不考虑拦截进入区域arccosMO2NO1内的目标,而是由舰O2的舰炮武器实施拦0B1直线方程可以表示为截郭锐,斗计华:水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分方法23以舰O2为极点,O2O1为正方向建立极坐标系。设O2看O1的舷角为Q,∠MO2O1=6m。由于极径3应用事例p=r,因此,O2M直线方程可以表示为设由1号舰、2号舰、3号舰组成的水面舰艇编sin(Q-a队执行舰空导弹防空作战任务,这3艘舰艇的舰空sin(Q-a1-a),则有导弹武器系统性能相同,编队中心位置经纬度分别为33.4°N,123.4°E,编队航向为0°,舰间距为6lsin(Q-a,)BRI =o-ar-arcsin(4)km,r=27km,a1=15°,a2=150°,方位队与人字队因此,扇形A2O2M的角度区间为[a1,Q-6,]看齐角均为60°。根据已知数据和编队同一型号舰设∠01O2N=的,O2N直线方程可以表示为空导弹防空火力区的水平扇面划分方法,单纵队、单横队、方位队、人字队情况下水面舰艇编队舰空导弹sm(a2-0)=sm(a2-Q-0n),则有防空火力区的水平扇面划分仿真结果分别如图5a)lsin(a,-Q)~d)所示。6Q因此,扇形NO2B2的角度区间为[Q-6,a2]。舰O3的舰空导弹防空火力区的水平扇面确定方法同O2的确定方法。2.1.4人字队a)单纵队b)单横队人字队可看作是左右2个方位队,按照左侧方位队仅负责左侧防御、右侧方位队仅负责右侧防御的原则,根据方位队情况下编队舰空导弹防空火力区的水平扇面划分方法,划分编队各舰舰空导弹防空火力区的水平扇面。号舰c)方位队d人字队--2号舰2.2编队不同型号舰空导弹防空火力区水平扇面……3号舰划分方法图5各种情况下编队舰空导弹防空火力区的水面舰艇编队不同型号舰空导弹防空火力区水水平扇面划分仿真示意图平扇面划分方法步骤为Fig 5 Horizontal sector division simulation of formation第1步:将编队的一般队形分解为单纵队、单横ship-to-air missile fire zone in different condition队、方位队、人字队等队形;第2步:将编队中相同型号的舰空导弹武器系4结束语统归为一组;第3步:判断该组的队形,根据单纵队、单横队本文提出的水面舰艇编队舰空导弹防空火力区方位队、人字队等队形情况下的同一型号舰空导弹划分方法对水面舰艇编队舰艇数量没有限制,通用防空火力区水平扇面划分方法,对该组实施一次性性很强,其划分的水面舰艇编队舰空导弹防空火力的舰空导弹防空火力区水平扇面划分;区可有效界定编队分散指挥方式下,编队中各舰舰第4步:获得不同型号的舰空导弹防空火力区空导弹武器系统的防空火力立体空域。一旦某一个水平扇面后,对不同型号舰空导弹防空火力区水平目标进入到水面舰艇编队中单舰舰空导弹武器系统扇面的重叠区根据舰空导弹武器系统高度或距离的防空火力立体空域就由该舰舰空导弹武器系统性能指标,不同型号舰空导弹武器系统负责不同高拦截该目标,以充分发挥水面舰艇编队舰空导弹协度范围段或距离范围段的水平扇面。同防空作战能力,同时也为水面舰艇编队舰空导弹防空火力区划分提供了一种新的研究方法。24现代防御技术2015年第43卷第3期fectiveness Evaluation[ M]. Beijing: National Defense参考文献Industry Press, 20071]斗计华,郭锐,杨兴宝舰空导弹武器系统作战效能7]徐品高防空导弹体系总体设计[M].北京:中国宇评估[M].北京:海潮出版社,2010航出版社,1996DoU Ji-hua, GUO Rui, YANG Xing-bao. Ship-to-AirXU Pin-gao. Air Defense Missile System Design[M]Missile System Operational Effectiveness EvaluationBeijing: China Astronautic Publishing House, 1996[M]. Beijing: Ocean Press, 2010[8]苗东升.系统科学精要[M].北京:中国人民大学出[2]李廷杰,防空导弹武器系统射击效率[M].北京:北版礻社,2006京航空学院出版社,1987MIAO Dong-sheng. Systematical Science IntroductionLI Ting-jie. Air Defense Missile System Fire Effective[M]. Beijing: Renmin University Press, 2006ness[ M]. Beijing: Beihang University Press, 1987[9]曹晋华,程侃,可靠性数学引论[M].北京:高等教[3]余滨,段采字,军事运筹学[M].长沙:国防科技大育出版社,2006.学出版社,2008CAO Jin-hua, CHEN Kan. Reliability Mathematical In-YU Bin, DUAN Cai-yu. Military Operations Researchtroduction[M]. Beijing: High Education Press, 2006[M]. Changsha; National Defense Science and Tech-[10陈瑞源.防空导弹武器指挥控制通信系统[M].北nology University Press, 2008京:中国宇航出版社,19954]李廷杰导弹武器系统的效能及其分析[M].北京CHEN Rui-yuan. Air Defense Missile Weapon Com国防工业出版社,2000mand and Communication System[ M]. Beijing: ChinaLI Ting-jie. Missile System Effectiveness and analysisAstronautic Publishing House, 1995[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2000[11]王国玉,汪连栋.雷达电子战系统数学仿真与评估[5]朱宝鎏,朱荣昌,熊笑飞.作战飞机效能评估[M].北[M].北京:国防工业出版社,2004京:航空工业出版社,1993WANG Guo-yu, WANG Lian-dong. Radar ElectronicZHU Bao-liu, ZHU Rong-chang, XIONG Xiao-fei. AirWarfare System Mathematical Simulation and Evaluationplane Effectiveness Evalution[M]. Beijing: Aviation[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2004Industry Press, 1993[12]程启月.作战指挥决策运筹分析[M].北京:军事科[6]陈立新.防空导弹网络化体系效能评估[M].北京学出版社,2004国防工业出版社,2007CHENG Qi-yue. Operational Command OperationalCHEN Li-xin. Air Defense Missile Network System Ef-nalysis[M]. Beijing: Military Science Press, 2004