火箭助飞鱼雷作战效能评估模型

Ｖ０Ｉ＿３５，Ｎｏ．６　Ｊｕｎ，２０１０　火力与指挥控制　Ｆｉｒｅ　ＣｏｎｔｒｏＩ＆Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　第３５卷第６期　２０１０年６月　

文章编号：１００２一Ｏ６４Ｏ（２Ｏ１Ｏ）Ｏ６—００２７－０４　

火箭助飞鱼雷作战效能评估模型　

孙涛，李登峰，王永春　（海军大连舰艇学院，辽宁大连　１１６０１８）　

摘　要：根据火箭助飞鱼雷武器系统的特点，综合ＷＳＥＩＡＣ法和过程要素法分析武器系统作战效能的优点，利用“复合要　素法”建立了火箭助飞鱼雷武器系统的作战效能评估模型，在此基础上分析了影响火箭助飞鱼雷武器系统作战效能的因素。　关键词：火箭助飞鱼雷，作战效能，效能评估，ＷＳＥＩＡＣ法，复合要素法　中图分类号：Ｅ９；ＴＪ６；ＴＪ７；Ｖ４．４２　文献标识码：Ａ　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｒ０ｃｋｅｔ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｔｏｒｐｅｄｏ　

ＳＵＮ　Ｔａｏ，ＬＩ　Ｄｅｎｇ—ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｙｏｎｇ—ｃｈｕｎ　（Ｄａｌｉａｎ　Ｎａｖａｌ　Ａｃａｄｅｍｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６０１８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｒｏｃｋｅｔ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｔｏｒｐｅｄｏ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｂｙ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ　ＷＳＥＩＡＣ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｅａｐｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｒｏｃｋｅｔ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｔｏｒｐｅｄｏ　ｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　

ｒｏｃｋｅｔ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｔｏｒｐｅｄｏ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｏｒｐｅｄｏ　ｗｉｔｈ　ｒｏｃｋｅｔ　ａｓｓｉｓｔｅｄ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｕｎｄ　

ｅ】ｅｍｅｎｔ　

引　言　

火箭助飞鱼雷（又称为反潜导弹）是鱼雷技术与　

导弹技术相结合的武器，它兼备了鱼雷与导弹的优　点，具有航程远、航速高、反应灵敏、发射平台安全性　好等特点。能以更快的接敌速度和在更大的射程范　围内攻击敌方舰艇，已经成为最有效的远程反潜武　器。目前，国内对一般鱼雷的作战效能研究比较多，　然而对火箭助飞鱼雷作战效能的有关研究还未见有　公开发表。　

收稿日期：２００９—０４—２７　修回日期：２００９—０５—０８　＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（７０５７１０８６）　作者简介：孙　涛（１９７７一　），男，山东宁阳人，博士研究　生，主要研究方向：舰艇作战系统运筹分析、作　战指挥决策理论与应用等。　１　作战效能及“复合要素’’法评估模型　

１．１　火箭助飞鱼雷作战效能的定义　

火箭助飞鱼雷作战效能是指在规定作战条件下　

实施作战条令，考虑敌火力对抗威胁与生存等战场　因素，完成命中毁伤任务的度量［１］。规定作战条件是　

分析鱼雷作战效能的基础和出发点，它包括：海区　水文条件、初始战场态势、鱼雷载体平台行动规则、　

目标行动规则、水声对抗规则等。根据火箭助飞鱼雷　的性能特点，考虑一般性，本文选取标准海情中水面　

舰艇在反潜直升机信息保障条件下对有水面舰艇协　

同的潜艇进行攻击为例来进行具体分析。鱼雷的战　术技术性能指标多达几十项，且量纲不一。　

Ｉ．２鱼雷武器作战任务阶段划分　只要鱼雷在发射时能够保持规定的状态，鱼雷　

就具备了完成其作战任务的必要条件，所以鱼雷的　

任务阶段划分应该是从发射开始到攻击目标航行结　

束的实航过程。通常火箭将鱼雷运载到目标区域海　・２８・　（总第３５－－９２０）　火力与指挥控制　２０１０年第６期　

面上空后，火箭与鱼雷分离，抛出降落伞使鱼雷减速　并赋予合适的入水姿态角。当鱼雷入水、降落伞脱离　

后就开始进行与普通鱼雷相似的工作过程。所以，火　

箭助飞鱼雷的工作过程主要由区分为火箭助飞段、　

火箭巡航段、鱼雷空中自由飞行段、伞一雷两体运动　段、鱼雷入水段、鱼雷下潜搜索段和自导攻击段等多　

阶段组成。　

鱼雷　作战　效能　鱼雷　目标指示系统　目标信息获取系统　发射控制系统　

飞向预定　海域可靠性　

命中能力　火箭可靠性｛蓍　仪系统　

隐蔽性｛　面积　

抗干扰能力｛　萎　

ｆ飞行高度　Ｉ飞行速度　

耄薹力｛蓍　

毁伤能力｛命中　度　

【战斗部｛　量　

图１火箭助飞鱼雷武器系统作战效能影响因素　１．３“复合要素”法效能评估模型　为评估武器系统的作战效能，各国曾根据不同　的需要，从不同的角度提出过各种不同的评估指标　

和模型。比较有代表性的是美国的ＷＳＥＩＡＣ法和前　

苏联的过程要素法。　

过程要素法简单、直观易懂，但是没考虑维修　性、测试性和机动性等的影响，会降低评估结果的可　

信度；ＷＳＥＩＡＣ法比较全面地反映了武器系统状态　及随时间变化的多项战术技术指标在作战使用中的　动态变化与综合应用，但是这种方法使用的评估模型　比较简单，评估过程过于简化，能力向量的选取灵活　性太大，很难统一。因此，综合这两种方法，采用复合　要素法对火箭助飞鱼雷武器系统的作战效能进行评。　“复合要素”法的基本思想是：将火箭助飞鱼雷　

命中目标的过程分为３个阶段，即射前准备阶段、飞　向目标海域阶段和毁伤目标阶段，３个阶段相应地　对应３个性能要素，即系统射前可用性概率、鱼雷可　靠飞向目标海域的概率和鱼雷毁伤目标的概率。３　个概率均为矩阵，其决定因素如图１所示。如果火箭　助飞鱼雷武器系统的作战效能矩阵用ＥＭ表示，系　

统射前可用性概率矩阵用ＡＭ表示，鱼雷可靠飞向　目标海域的概率矩阵用ＤＭ表示，毁伤目标的概率　矩阵用ＣＭ表示，则：　ＥＭ—ＡＭ・ＤＭ・ＣＭ　（】）　

２　火箭助飞鱼雷作战效能评估模型　

２．１　系统射前可用性概率模型（Ａ　）　火箭助飞鱼雷武器系统的射前可用性表示整个　火箭助飞鱼雷武器系统在发射以前的工作状态，一　般分为可用和不可用两种状态。火箭助飞鱼雷武器　

系统在发射以前的可用性由火箭助飞鱼雷、目标指　示系统、目标信息获取系统和发射控制系统的工作　状态决定，用“可用概率”和“不可用概率”来度量。　其大小用各分系统的平均无故障工作时间和平均故　障修复时间来计算。用ｆ～　表示第ｉ个分系统的平　均无故障工作时间，用ｔｒｅｐｓｒｅｌ表示第　个分系统的平　均故障修复时间，则第　个分系统的可用概率ａｋｉ为：　

ａ　一＿＿＿＝竿　一　（２）　ｂｗｏｒｋｌＴ￥ｒｅｐａｒｅｌ　第　个分系统的不可用概率ａ　为：　

口Ⅸ一＿　（３）　ｗｏｒｋ／Ｉ‘ｒｅｐａｒｅｄ　显然　ａ　ｆ＋口　一１　（４）　火箭助飞鱼雷武器系统的射前可用的概率ａｔ　３　］广ｒ　为：　ａ　＝＿Ｌ上ａ“　（５）　

火箭助飞鱼雷武器系统射前不可用的概率ａ　３　为：　口。＝上上ｎ“　（６）　

火箭助飞鱼雷武器系统的射前可用性概率矩阵　ＡＭ为：　ＡＭ＝　，ａｂ］　（７）　２．２可信赖性概率模型（ＤＭ）　

鱼雷飞向预定海域的可信赖性是由火箭的可靠　性、隐蔽性、抗干扰能力和突防能力决定的。　，　●●　‘　●●【　性　前用　射可　

式数　能　力　方次　性　能　击击　动　毁　抗抗　机　抗　，●●●●●●●，，、●　●●●●●Ｌ　力　能　防　

突　孙涛，等：火箭助飞鱼雷作战效能评估模型　（总第３５—９２１）　・２９・　

２．２．１　火箭可靠性概率模型　火箭的可靠性与动力系统、导引系统和自动驾　

驶仪系统的可靠性有关。三者均可用系统平均无故　障工作时间和系统平均故障修复时间来描述。火箭　

可靠性的高低对于鱼雷是否能命中预定目标海域来　说非常重要。如果火箭本身完全不可靠，那么鱼雷肯　定不能命中预定目标海域。　

火箭的可靠性由动力系统、导引系统和自动驾　驶仪系统这３个分系统的工作状态决定。它们的工　

作状态用可用概率来度量，其值的大小用各分系统　的平均无故障工作时间和平均故障修复时间来计　

算。设第ｉ个分系统的平均无故障工作时间为ｔ　ｈ，　故障修复时间为ｔ　。　，则第ｉ个分系统的可用概率　

ｄａｋ沩：ｄ栅＝＿　（８）　￣ｗｏｒｋｌ　Ｉ‘ｒｅｐａｒｅｌ　第ｉ个分系统的不可用概率　为：　＝１一　

，火箭的可用的概率　为：　

ｄｄ一２＿５ｄａｋ　（９）　Ｉ＝１　２．２．２火箭的不可探测概率模型　

鱼雷的隐蔽性也就是火箭的不可探测性，是表　征鱼雷在一定距离上不被敌探测设备发现的能力大　小的指标，常用不可探测概率来度量。其大小与火箭　

的飞行高度ｈ（单位：ｍ）、雷达反射面积　（单位：　

ｒｌｌ。）、敌警戒雷达的发射机功率Ｐ（单位：ｗ）、作用距　离Ｒ（单位：ｋｍ）和信噪比　／Ⅳ有关。假设敌警戒雷　

达天线高度为　（单位：ｍ），则目标警戒雷达作用距　

离Ｒ为：　Ｒ＝４．１×（　＋／　）　（１Ｏ）　

由于雷达在距离Ｒ上发现目标的概率ｄ，为：　

ｄｓ＝１－ｅｘｐ『＿一　．２Ｐ　］　（１１）　

所以火箭的不可探测概率　为：　

ｄｙ　１一ｄｉ＝ｅｘｐ『一］（Ｓ／　Ｎ）２．２Ｐ　（１２）　

２．２．３　火箭抗干扰的概率模型　火箭的抗干扰能力可用成功抗干扰的概率来度　

量，与火箭的制导方式和目标采取的于扰方式有关，　还与目标进行的干扰次数有关。目标对火箭的干扰　是应该根据火箭不同的制导方式而采取相应的干扰　

方式。由于火箭助飞鱼雷的飞行速度比较快，飞行高　度也比较低，目标发现鱼雷的距离不会太远，这样目　

标的对抗时间就十分有限。所以目标在整个对抗过　程中所能进行的干扰次数不可能太多。假设鱼雷留　

给目标的可利用时间为丁，鱼雷与目标问的距离为　Ｒ，鱼雷飞行速度为ｕ则　丁：墨　（１３）　

假设目标在可利用时间　内能够进行　次干　

扰，每次干扰能够采用，ｚ种干扰方式，每次干扰中第　ｉ种干扰方式相对于来袭鱼雷的制导方式的有效率　

为　，则目标的干扰成功的概率　为：　

＝１一［１一Ｖｄ　］　（１４）　

鱼雷成功抗目标干扰的概率　为：　

ｄ　＝：＝１一　一［１一　以　］　（１５）　

２．２．４火箭的突防概率模型　火箭助飞鱼雷的突防概率　是鱼雷突破目标　抗击火力能力的度量，它既与敌方抗击火力的类别、　数量、性能和战术运用有关，又与鱼雷的抗打击能力　有关。目标在抗击过程中能够采用的抗击手段由目　

标发现来袭鱼雷的距离、飞行速度、目标各抗击装备　

的系统反应时间、发射间隔时间以及作战使用原则　共同决定。　根据以上分析，鱼雷对飞向预定海域的可信赖　

性概率的计算公式为：　一　ｄ・　・ｄ＜ｇ・　（１６）　这样就能得到鱼雷命中预定目标的可信赖性矩　

阵　为：　一　卜．　］（１７）　Ｌ　０　ｌ　一　

２．３鱼雷命中概率模型（Ｃ　）　２．３．１鱼雷捕获概率模型　影响鱼雷捕获概率的因素主要与鱼雷和目标的　动力特性以及鱼雷的自导方式有关，对于火箭助推　

鱼雷来说，捕获目标的概率ｃ。是水平面的捕获概率　

和垂直面上捕获概率ｃ　的乘积，即　

Ｃ。一Ｃ。　・Ｃ　（１８）　１）水平面的捕获概率Ｃ。　计算模型　主要与目标运动要素、鱼雷运动因素、导引规律　等有关，可用拉普拉斯函数表示为：　ｃ　，＝－Ｚ　ｒ　Ｒ　・ｓｌ、］’Ｌ厂　ｔ　，Ｅ‘ｓｓ２、）］　（１９）