杀爆战斗部打击预警机引战配合效果分析^*

赵宏伟¹,陈云俊²

(1 96901部队, 北京 100000； 2 湖北航天飞行器研究所, 武汉 430040)

摘 要: 针对预警机这一高价值目标,文中建立了合理数学模型,利用Matlab编制了仿真软件,对典型弹道条件下杀爆战斗部打击预警机的引战配合效果进行了仿真计算,给出了典型弹道条件下的引战配合效果,为杀爆战斗部的引战系统设计和优化提供了思路。

关键词: 杀爆战斗部； 引战配合； 预警机

0 引言

预警机是一种集指挥、控制、通信和情报于一体,用于搜索和监控空中、地面或海上目标,并可指挥引导己方飞机执行作战任务的飞机^[1-3]。它能起到活动雷达站和空中指挥中心的作用,在现代战争中具有极为重要的作用。针对这一高价值目标,各国多采用防空导弹进行攻击,如俄罗斯的S-400系列、美国的爱国者系列等。

其中,战斗部主要采用杀爆战斗部,例如大飞散角杀爆战斗部、定向破片式杀爆战斗部、连续杆式杀爆战斗部等。对预警机而言,杀爆战斗部的毁伤模式为“破片杀伤为主,爆破毁伤为辅”^[4-6]。实际攻击过程中,预警机飞行轨迹距导弹发射点较远且结构复杂,弹目交会过程中脱靶量较大,引战配合的优化程度将直接决定战斗部对目标的毁伤效果。文中通过建立高精度的数学模型,对弹道末端弹目交汇过程中的引战配合现象进行了研究,系统分析了脱靶量、交会速度对破片命中率的影响情况,给出了不同弹道条件下的最佳起爆延时量,为引战配合的优化提供了重要思路。

1 战斗部方案介绍

文中以一种杀爆战斗部为例对引战匹配效果进行分析。其中破片采用Φ6的钨珠,数量不少于7 000枚,破片的静态飞散角为30°,方位角为89°。

根据格尼公式,可以得到飞散破片的静爆初速约1 600 m/s,距爆心20 m处的破片动能约为1 800 J。

2 引战匹配模型建立

2.1 弹目交会模型简述

图1为弹道末端弹目交会示意简图,图中O 点为战斗部中心,C 为目标中心,R 表示弹目之间距离。假定弹体沿着OX 方向以一定相对速度朝着目标运行,引信在O 点开机,经过一段时间飞行到A 点引信探测到目标,其后经过一段时间的延时到B 点起爆战斗部,破片命中目标造成毁伤。

上述的弹目交会过程为简要示意,在实际的弹目交会过程中,弹体和目标以一定的姿态飞行,同时脱靶量和脱靶方位也存在变化,因此在模型的构建过程中引入大地坐标系、弹体坐标系、目标坐标系、相对速度坐标系,不同坐标系之间存在一定的转换关系,并以此建立了引信探测模型、弹目交会模型、战斗部破片飞散模型^[7-8]。

图1 弹目交会示意图

2.2 引信探测模型

研究中采用无线电周向引信,探测体制为脉冲多普勒,波束倾角Ω _f、波束宽度φ 及最大作用距离已知。此外,基于引信实际应用中的高灵敏度,可认为在交会过程中引信波束一旦触碰到目标模型即开始启动。因此,在弹体坐标系中,引信可以用两个顶点位于坐标原点的圆锥面近似,如图2所示。图中引信探测波束由一系列离散的直线表示,直线数量越多则引信模型精度越高。

图2 引信探测模型示意图

2.3 破片飞散模型

对破片而言,当静态飞散中心方向角φ ₀和静态飞散角Δφ 已知,则可利用一系列以起爆点为起点的射线来描述破片的飞散模型,且在Δφ 宽度内破片数量均匀分布。对静态飞散的破片而言,弹体坐标系中的速度矢量υ ₀可用飞散方向角φ 和飞散方位角ω 来描述：

(1)

世有君子，亦有小人。子曰：“君子坦荡荡，小人长戚戚。”小人者，心狭窄、善嫉妒，不修自身。如此，我们该如何对待小人？

表1总结了以上典型弹道情况下的仿真结果,通过不同情况下计算结果的对比可更进一步反映脱靶量和相对速度对破片命中率的影响情况。

总评成绩由3部分组成，其中：期末考试成绩占70%，期中考试成绩占20%，平时成绩占10%．平时成绩由课前提问、作业并结合考勤给出．期中考试采用闭卷考试，题型、题量与期末考试保持一致．

υ =υ ₀+υ _r

(2)

图3 破片飞散方向角φ 和方位角ω 示意图

2.4 破片命中目标模型

建模过程中,首先根据预警机的结构特征利用三维建模软件建立预警机的数学模型如图4所示。

图4 目标预警机数学模型

2015年7月中旬到8月底，选择晴朗天气，于上午 9:00—11:00利用便携式光合仪（LI-6400，LI-COR，USA）测定各演替阶段优势种植物叶片的气体交换参数。测定时，选用开放气路，空气流速为 500 cm3·min-1，在外界 CO2浓度下大约为 350 μmol·mol-1条件下，用红蓝光源提供 1000 μmol·m-2·s-1光强进行测定，选择 3 株健康植物冠中部向阳枝条前端5~7片成熟完整的叶片进行测量，每个叶片记录3组数据用于统计分析。主要测定指标包括叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs），叶片瞬时水分利用率（WUEi）利用下式进行计算：

3 典型弹道下的仿真结果

对应的,图8给出的是脱靶量为14 m,相对速度为1 800 m/s,速度倾角为10°和40°时,不同脱靶方位下的延时量-命中率曲线。根据计算结果可知,延时量为(2±0.5) ms时,对应最大命中率平均值约为7%,对比图7的结果进一步验证了交会速度的增加增大了引战配合的难度。

深化制度建设，构建规范高效的工作机制。在山西省局的支持指导下，总队积极探索食品药品案件“行刑衔接”机制建设，在全国率先制定出台《山西省办理食品药品涉刑案件物证检验鉴定工作规定（试行）》《山西省食品药品行政执法与刑事司法衔接工作办法实施细则》，有效解决了案件移送、立案监督、检验检测、认定鉴定、协作配合等难题，发挥了指导全省行刑衔接工作作用。

文中基于实际的军事需求,构建了杀爆战斗部打击预警机的引战配合数学模型。以某型杀爆战斗部为例,对典型弹道条件下的引战配合情况进行了仿真,通过对仿真结果的系统分析可以得到如下结论,为引战配合的优化提供了重要依据。

对应的,图6给出了脱靶量为7 m,相对速度为1 800 m/s,交会倾角为10°和40°时,不同脱靶方位下的延时量-命中率曲线。对比图5中的计算结果可见,两种情况下得到的曲线趋势大体相同,但由于相对速度的增大,引战配合难度加大,最佳延时量为(5±1)ms,对应最大平均命中率约为15%。

式中φ 和ω 的定义如图3所示。

图7给出的是脱靶量为14 m,相对速度为800 m/s,速度倾角为10°和40°时,不同脱靶方位下的延时量-命中率曲线。与图5类似,当延时量为(16±1) ms时取得最大破片命中率,但由于脱靶量增加了一倍,命中率降幅超过了50%,对应最大命中率平均值约为9%,表明脱靶量的大小对破片命中率有显著影响。

图5ρ =7 m,υ _r=800 m/s不同脱靶方位下破片命中率情况

图6ρ =7 m,υ _r=1 800 m/s不同脱靶方位下破片命中率情况

基于上文描述的战斗部,对典型弹道条件下引战配合情况进行了仿真计算。交会过程中,相对速度倾角θ 小于40°,不考虑偏航角,相对速度范围为800～1 800 m/s,脱靶量设定在20 m以内,脱靶方位随机。

图7ρ =14 m,υ _r=800 m/s不同脱靶方位下
破片命中率情况

图8ρ =14 m,υ _r=1 800 m/s不同脱靶方位下
破片命中率情况

图9和图10分别给出的是脱靶量为20 m,相对速度为800 m/s及1 800 m/s,速度倾角为10°和40°时,不同脱靶方位下的延时量-命中率曲线。根据计算结果可知,相对速度小,延时量为(15±1) ms时取得最大命中率平均值约为5%；相对速度大时,最好的引战配合方式为探测即起爆,延时量在1 ms左右,对应最大命中率平均值约为3%。

图中,预警机模型被离散成为一系列面元。计算过程中破片命中目标实质上为判断描述破片的射线与目标面元是否相交,相应的物理过程顺利转化为数学问题的求解。

图9ρ =20 m,υ _r=800 m/s不同脱靶方位下
破片命中率情况

图10ρ =20 m,υ _r=1 800 m/s不同脱靶方位下
破片命中率情况

建模过程中破片的真实飞行速度需与弹头的相对飞行速度进行合成,如式(2)所示把所有速度矢量统一转换到大地坐标系中进行运算。

表1 仿真结果总结(不同弹道条件下的最佳延时量及命中情况)

4 结论

图5给出的是脱靶量为7 m,相对速度为800 m/s,速度倾角为10°和40°时,脱靶方位分别为0°、45°、90°、135°、180°下的延时量-命中率曲线。由图可知,由于脱靶量和相对速度较小,对应最大命中率的延时量较大,即当延时量为(16±1) ms时,最大命中率约为20%；此外在当前弹道条件下,脱靶方位为90°时命中效果最佳,即在目标正下方起爆时命中率最大。

番茄的生长对于土壤要求低，土质疏松、排水性良好的砂质土最佳，在很多地区均可以生长。土壤通透性是否良好，将直接影响到番茄种植成果，而土壤的通透性将在很大程度上影响到番茄是否可以茁壮成长。如果缺少充分的氧气支持，土壤空气含氧量在2%以下，将影响到番茄植株生长。所以，应该保证生产基地地势平坦、土层深厚以及排水良好，pH值在6-7。

1)相对速度较小时,最佳延时量较大,对应引战配合难度较小；

2)对当前交会情况而言,相对速度较小时,即使脱靶量增加,最佳延时量并没有明显的变化；

3)随着脱靶量和相对速度的增加,最佳延时量及破片命中率都会显著降低,即引战配合难度显著增加；

试验采用的输电塔原型为100kV双回路角钢塔，塔高89.6m，呼高66m，基底宽度为17.315m，塔身顶部宽度为2.5m，在塔顶段23.6m范围内设置有三层横担，如图3所示。输电塔气弹模型缩尺比为1∶50，模型材料为铝材。为了尽量减小输电塔模型各杆件节点处胶接导致的阻尼问题，采用线切割方式沿高度方向分段整体雕刻输电塔的主杆及斜直杆，而后沿各杆件轴线弯折为∟型模拟角钢横断面，最后采用高强粘结剂连接模型各段，输电塔模型的横担和塔腿也采用类似的制作方式。

4)脱靶量及相对速度的大小都会影响破片命中率,但脱靶量的影响更为明显。

为化肥经生产商营造良好的经营环境。建议尽快颁布相关政策，对肥料生产、销售和使用进行依法规范，加强管理肥料市场准入和生产经营。有关职能部门应该明确分工，各司其职，对作假肥料绝不姑息，坚决保障肥料的质量，促进化肥工业生产的良好发展。

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Analysis of Fragment Warhead Coordinate Efficiency of Early Warning Airplane

ZHAO Hongwei¹, CHEN Yunjun²

(1 No. 96901 Unit, Beijing 100000, China； 2 Hubei Aerospace Flight Vehicle Institute, Wuhan 430040, China)

Abstract : A calculation model was set up in order to analyses the fragment warhead coordinate efficiency of early warning airplane. The relationships between different factors and coordinate efficiency were analyzed. Based on the results,some important suggestions were mentioned.

Keywords : fragment warhead； coordinate efficiency； early warning airplane

^*收稿日期: 2019-03-07

第一作者简介: 赵宏伟(1982-),男,河南信阳人,助理研究员,硕士研究生,研究方向：弹药工程。

中图分类号: TJ410.2

文献标志码: A

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