多弹种条件下压制性武器弹药补给策略

严凤斌; 刘振宇; 张宝华; 王政

doi:10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.011

指挥控制与仿真 ›› 2017, Vol. 39 ›› Issue (1) : 48-51. DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.011

理论研究

多弹种条件下压制性武器弹药补给策略

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Ammunition Supply Strategy of Repressive Weapon in Multiple Ammunition Types Conditions

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摘要

为确定多弹种条件下压制性武器弹药消耗规律和补给策略,首先分析了压制性武器弹药消耗、装备战损和目标毁伤的一般性规律,并利用均匀分布法,定量分析了打击典型目标时的覆盖概率和毁伤概率,并基于设定作战情景测算了弹药消耗,进而确定了多弹种条件下压制性武器弹药补给策略,为开展弹药的精确保障提供了理论依据。

Abstract

In order to determine the ammunition consumption rule of the Repressive weapon under the Multiple ammunition types conditions and supply strategy, the paper first analyzs the general rules of the repressive weapons ammunition consumption, equipment battle damage and target damage, and uss the method of uniform distribution, quantitative analysis on the overage probability and damage probability attacking the typical targets, calculates the ammunition consumption based on set combat scene, and then determines the ammunition supply strategy of the repressive weapons under the multiple ammunition types conditions, which provides a theoretical basis for carrying out the precise support of ammunition.

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严凤斌, 刘振宇, 张宝华, 王政. 多弹种条件下压制性武器弹药补给策略[J]. 指挥控制与仿真. 2017, 39(1): 48-51 https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.011

YAN Feng-bin, LIU Zhen-yu, ZHANG Bao-hua, WANG Zheng. Ammunition Supply Strategy of Repressive Weapon in Multiple Ammunition Types Conditions[J]. Command Control and Simulation. 2017, 39(1): 48-51 https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.011

弹药的补给保障,是确保部队持续作战的关键要素。典型作战条件下,压制性武器的弹药消耗量,在弹药整体消耗中占比很大,开展压制性武器弹药补给策略研究,对于弹药的精确保障,具有重要的实际意义。基于火力分配优化和弹药消耗量测算的目的,开展弹药消耗规律研究的文献较多,文献[1]给出了火箭子母弹的平均弹药消耗量计算方法;文献[2]测算了地面火炮毁伤目标的平均弹药消耗量;文献[3]给出了混合目标情况下,弹药消耗量的一种求解方法;文献[4]提出一种基于分支定界法,预测坦克弹药消耗量的方法,以上文献的研究对象,主要针对单一弹种。随着武器平台和弹药技术的进步,压制性武器在配备常规弹种的基础上,又增加了杀伤破甲子母弹和制导弹药等新弹种,在打击效率、毁伤原理方面,与传统榴弹存在较大区别,有必要根据弹种的差异,测算典型作战情况下的,弹药的补给策略研究。文章以某型口径火炮配用的常规榴弹、杀伤破甲子母弹和制导弹药三个弹种为例,分析其在打击有生力量、轻装甲目标、重装甲目标和建筑物时的毁伤效果,确定压制性武器弹药消耗规律和补给策略。

1 典型弹目交汇与压制性弹药消耗一般性规律

弹着目标的条件存在诸多不确定因素,毁伤与否及毁伤程度也存在一定概率,开展弹药消耗规律研究,需首先分析确定弹种打击不同目标时的毁伤概率。毁伤概率P,由目标被发现的概率P_D、目标发现后被击中的概率P_H/D(简写为P_H)以及目标被击中后的毁伤概率P_k/H(简写为P_k)构成^[5]。

P=P_D·P_H·P_k

压制性武器弹药,主要用于火力压制和毁伤已发现目标,默认P_D=1,本文主要分析不同弹种的P_H和P_k。

1.1 目标特性分析

战时压制性武器打击的目标种类很多,依据目标的易损性,将其主要分为有生力量、轻装甲目标、重装甲目标和建筑物。

有生力量主要指战场步兵、无防护的人员。其属于战场上的易损目标,在0.5Mpa冲击波和100J能量破片下,即存在较大死亡概率,各类弹种均可实现有效毁伤。

轻装甲目标包括普通车辆、轻型装甲车、指挥方舱、雷达车辆等。同样可由各类弹种进行有效毁伤,但对弹体破片具有一定的防护能力。

重装甲目标和建筑物主要指重型坦克、自行火炮、舰艇,以及防御工事、建筑物等。一般需多发弹药同时命中,才能实现完全毁伤,本研究将两者归为一类。

1.2 压制性武器弹药消耗一般规律

压制性武器的弹药消耗,受对抗环境、压制面积、毁伤要求、持续时间、指挥员素质等很多因素的影响,始终处于动态变化之中。但在作战的不同阶段,仍存在一般性规律。战斗初期,一般要求对作战区域内所有目标,实施全面的火力压制,短时间内,弹药消耗量较大;战斗中期,主要对重点目标实施火力压制,目标主要是防护性相对较好的轻重装甲目标与钢筋混凝土掩体,消耗量相对较少;而在战争后期,主要压制前期未能摧毁的各类目标,作战激烈程度不高,因此弹药消耗量,也相对较少^[6]。

以某次持续20h的战斗为例,不考虑弹药丢弃、遭敌破坏等影响消耗量的外在因素,假定弹药最终消耗量为1,作战过程中,自身装备战损约30%,即在整个作战周期中,只有约85%的压制性武器发挥压制作用。压制性武器弹药消耗和装备战损一般规律如图1所示。

图1 压制性武器弹药消耗及装备战损一般规律

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1.3 目标损失一般规律

在同样打击条件下,有生力量、轻型装甲目标和重型装甲目标损失率并不相同,仍以本次战斗为例,在各个阶段,防护能力较弱的有生力量,毁伤效率较高,轻装甲目标次之,重型目标和建筑物的防护较好,毁伤较低,其一般性规律,如图2所示。

图2 各类目标毁伤的一般规律

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2 目标被覆盖击中概率(P_H)

无控的常规榴弹和子母弹弹丸,在射向目标区域后,其弹种密度应符合正态分布。为简化计算,可假设所有射弹全部落于某一矩形区域内,呈均匀分布^[7]。其覆盖目标区域的概率可表示为

P_H=

\int_{- L_{x}}^{L_{x}} \int_{- L_{z}}^{L_{z}}

φ(x,z)d_xd_z=

\overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{x}}{E'_{d}}) \overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{z}}{E'_{f}})

(1)

其中,

\overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{x}}{E'_{d}}) \overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{z}}{E'_{f}})

反映的是服从正态分布的代诸元误差落在炸点均匀分布区域的概率,分别是火炮射击正面和纵深幅员的一半,其中L_x=

\sqrt{6.6 B_{d}^{2} + 0.25 h^{2} (k^{2} - 1)}

;L_z=

\sqrt{6.6 B_{f}^{2} + 0.25 i^{2} (n^{2} - 1)}

,B_d和B_f分别为距离、方向误差;k和n分别为射击时表尺、方向分划数;h和i为表尺差和方向差。E'_d和E'_f分别是对区域目标射击时的代诸元中间误差,其中E'_d=

\sqrt{E_{d}^{2} + 0.152 L_{d}^{2}}

,E'_f=

\sqrt{E_{f}^{2} + 0.152 L_{f}^{2}}

,E_d和E_f分别为营射击诸元误差的距离和方向中间误差;L_d和L_f分别为目标幅员距离和方向的一半。

可以用炮兵常数ρ(值为0.4769^[8])和简化拉普拉斯函数,将式(1)转换为

φ(x,z)=

\frac{ρ^{2}}{π E'_{d} E'_{f}}

exp

[- ρ^{2} (\frac{x^{2}}{E'_{d}^{2}} + \frac{z^{2}}{E'_{f}^{2}})]

(2)

当

\frac{L_{x}}{E_{d}}

\frac{L_{z}}{E_{f}}

=β时,有

\overset{\cdot}{Φ}

(β)=

\frac{2 ρ}{\sqrt{π}} \int_{0}^{β} e^{- ρ^{2} t^{2}}

(3)

可通过查阅

\overset{\cdot}{Φ}

(β)函数表,求取相应值。

对于制导弹药来说,其覆盖击中目标概率主要由制导精度决定。

3 弹种毁伤概率分析(P_k)

弹药消耗测算,实质是击中概率、毁伤概率的逆运算^[9]。

3.1 普通榴弹

普通榴弹可利用高速破片和冲击波,对人员、轻装甲目标和建筑物实现毁伤。普通榴弹引爆时,对有生力量的密集杀伤半径为R₁,对有生力量的杀伤范围S₁=π

R_{1}^{2}

,存在毁伤目标的条件概率P_k=

\frac{π R_{1}^{2}}{4 L_{x} L_{z}}

;对轻装甲目标的毁伤半径为R₂(<R₁),对轻装甲目标毁伤范围S₂=π

R_{2}^{2}

,毁伤目标条件概率为P_k=

\frac{π R_{2}^{2}}{4 L_{x} L_{z}}

;对重型装甲目标和建筑物的毁伤类似,需ω发同时命中,设目标范围为S₃,则n发弹药ω发命中的条件概率为

P_{k}^{n}

=1-

e^{\frac{n S_{3}}{4 ω L_{x} L_{z}}}

。普通榴弹毁伤目标的概率如表1所示。

表1 常规榴弹毁伤概率

弹药类型	有生力量 (单发)	轻型装甲 (单发)	重型装甲及建筑物 (N发弹)
常规榴弹	P_k= $\frac{S_{1}}{4 L_{x} L_{z}}$	P_k= $\frac{S_{2}}{4 L_{x} L_{z}}$	$P_{k}^{n}$ =1- $e^{\frac{n S_{2}}{4 ω L_{x} L_{z}}}$

3.2 杀伤破甲子母弹

子母弹弹丸既可以利用子弹爆炸形成的高速破片对有生力量进行毁伤,同时也可以利用子弹形成的金属射流,打击轻型目标。假定其子弹散布范围为R_m,其杀伤范围稍大于破甲范围,以S_m=π

R_{m}^{2}

计算,单发母弹的毁伤条件概率P_k=

\frac{π R_{m}^{2}}{4 L_{x} L_{z}}

。杀伤破甲子母弹对重装甲目标和建筑物的毁伤能力有限,在此处忽略不计。毁伤概率如表2所示。

表2 杀伤破甲子母弹毁伤概率

弹药类型	有生力量及轻型装甲(单发)	重型装甲及建筑物
杀伤破甲子母弹	P_k= $\frac{S_{m}}{4 L_{x} L_{z}}$	P_k≈0

3.3 制导弹药

制导弹药在对有生目标实施毁伤时,无明显优势,但在打击装甲目标时,可不经试射,即有较高的命中概率(P₀),对于轻型装甲目标,单发即可毁伤P_k=1,对于重型目标或建筑物,多发弹连射时毁伤概率如表3所示。

表3 制导炮弹毁伤概率

弹药类型	有生力量 (单发)	轻型装甲 (单发)	重型装甲及建筑物 (n发弹)
制导炮弹	P_k= $\frac{S_{1}}{4 L_{x} L_{z}}$	P_k=1	$P_{k}^{n}$ =1- ${(1 - \frac{P_{0}}{ω})}^{n}$

4 平均弹药消耗量

常规榴弹和子母弹实施面杀伤时,对目标的毁伤存在:

P=P_H·P_k=

\overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{x}}{E'_{d}}) \overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{z}}{E'_{f}})

·(1-

e^{- \frac{n S}{4 ω L_{x} L_{z}}}

)

(4)

即弹药平均消耗量:

\frac{- 4 ω L_{x} L_{z}}{S}

·ln

(1 - \frac{P}{\overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{x}}{E'_{d}}) \overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{z}}{E'_{f}})})

(5)

制导弹药毁伤目标时,平均弹药消耗数是目标数与命中单个目标弹药数期望值倒数的乘积。

5 平均弹药消耗量

假定对敌火力压制区域幅员(400m×400m),射击幅员与目标区域相等,其中有生力量为卧姿步兵,轻装甲目标、重装甲目标(含建筑物)分别为10个与8个,呈均匀分布,单发弹不能同时毁伤两个目标。该火炮普通榴弹对卧姿步兵杀伤半径R₁为20m,对轻装甲目标杀伤半径R₂为8m,建筑物有效毁伤半径为4m,ω为2;杀伤破甲子母弹单发母弹的散布范围R_m半径为35m,子弹重叠率忽略不计;制导弹药不经试射首发命中率P₀为0.85。营射击诸元误差E_d=45m,E_f=18m。分别实施毁伤程度P=0.15的临时压制射击、P=0.30的一般压制射击、P=0.4的重点压制和P=0.5的歼灭射击时不同弹种的弹药消耗量。

依据题设:L_x=L_z=L_d=L_f为200m,

E'_d=

\sqrt{E_{d}^{2} + 0.152 L_{d}^{2}}

=90.0,

E'_f=

\sqrt{E_{f}^{2} + 0.152 L_{f}^{2}}

=80.0,

\overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{x}}{E'_{d}}) \overset{\cdot}{Φ} (\frac{L_{z}}{E'_{f}})

\overset{\cdot}{Φ}

(2.2)

\overset{\cdot}{Φ}

(2.5)≈0.79。

由公式(5),常规榴弹打击有生力量临时压制射击时,N≈27,其他弹种毁伤各类目标时的毁伤弹种需求类似。常规榴弹和制导弹药在不同毁伤程度下,对该区域实施不同类型目标压制时弹药消耗量如表4所示。

**表4 ^* 各毁伤程度下弹药消耗量(发)**

弹种	目标类型	毁伤程度下弹药消耗量
弹种	目标类型	0.15	0.3	0.4	0.5
常规榴弹	有生力量	27	61	90	127
	轻装甲目标	169	381	562	794
	建筑物	1350	3050	4499	6349
杀伤破甲子母弹	有生力量	9	20	29	42
	轻装甲目标	9	20	29	42
	建筑物	-	-	-	-
制导弹药	有生力量	27	61	90	127
	轻装甲目标	2	4	5	6
	建筑物	3	6	8	10

*仅为依据题设计算值。

依据题设,常规榴弹与子母弹,在打击有生力量和轻装甲目标时,效率比越为1:3;但在毁伤重装甲目标与建筑物时,制导弹药存在巨大优势。表4给出的是在给定题设条件下,弹药消耗的测算量,由于战时条件瞬息万变,各类目标的占比以及状态始终处于变化之中,实施弹药保障,需要针对不同战场情况分别进行分析。以上仅是从三者的弹药消耗数量进行分析,而常规榴弹、子母弹和制导弹药的价值比约为1∶10∶200,若考虑效费比情况下,需根据实际情况对弹种比例做一定调整,效费比计算不再赘述。

6 弹药补给策略

在常规榴弹进行射击时,有生力量毁伤效率要高于轻装甲目标和建筑物,作战前期,可以利用常规榴弹和子母弹进行火力压制,保障重点为常规榴弹和子母弹。在作战中后期,有生力量和轻装甲目标毁伤达到一定程度后,可采用制导弹药进行定点打击,重点攻击前期未被毁伤的目标。

压制性武器弹药,前期消耗量较大,在实施弹药保障时,首先应对压制性弹药进行优先准备;其次根据我军弹药保障经验数据,应在确定弹药消耗量的情况下,增加20%的机动量^[10]。战争初期、中期、后期可分别设定为(0.3N、0.5N、0.2N)*1.2,补给策略可以依此进行确定。

7 结束语

本文通过对常规榴弹、杀伤破甲子母弹和制导弹药的目标覆盖概率、毁伤概率进行对比分析,确定了设定作战情景下,压制性武器的弹药对比消耗量,并分析了考虑装备战损和压制性武器弹药消耗特点情况下的补给策略,对于制定弹药补给策略,具有一定的借鉴意义。但整体来看,对弹药消耗影响因素的分析,仍相对简单,如子弹的重叠、制导弹药毁伤运动目标时的效果变差等问题,有待于后续深入探讨。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

[1]	胡江, 戴耀, 黄景德. 舰载火箭子母弹平均弹药消耗量计算模型[J]. 兵工自动化, 2012, 31(3):13-14,41. 本文引用 [1]

[2]	刘力维, 郭治. 地面火炮毁伤目标的弹药消耗量[J]. 南京理工大学学报(自然科学版), 2003, 27(4):367-370. 本文引用 [1]

[3]	宋谢恩, 宋卫东, 赵成旺, 等. 混合目标火力分配及弹药消耗量求解方法[J]. 弹道学报, 2014, 26(3):37-40. 本文引用 [1]

[4]	张超, 邵峥波, 赵建国. 基于分枝定界法的坦克弹药消耗量预测模型[J]. 火力与指挥控制, 2011, 36(12):92-94,98. 本文引用 [1]

[5]	卢芳云. 武器战斗部投射及毁伤[M]. 北京: 科学出版社, 2013. 本文引用 [1]

[6]	葛涛, 朱小冬, 高鲁. 基于弹药消耗规律的战时弹药供应保障计划优化研究[J]. 电光与控制, 2009, 16(8):68-71. 本文引用 [1]

[7]	刘怡昕. 炮兵射击学[M]. 北京: 海军出版社, 2000. 本文引用 [1]

[8]	张平乐. 炮兵射击效率评定[M]. 宣化: 炮兵指挥学院, 2006. 本文引用 [1]

[9]	李学起, 汪德虎, 关庆云, 等. 舰炮对敌野战炮兵连射击效果实时评估[J]. 火力与指挥控制, 2010, 35(6):137-139,143. 本文引用 [1]

[10]	孔令茂, 牛跃峰. 战术装备保障学[M]. 北京: 国防大学出版社, 2001. 本文引用 [1]

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Received	Revised	Published
2016-10-10	2016-11-24	2017-02-10
Online
2022-05-20

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