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Command Control and Simulation

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2018 , Vol. 40 >Issue 4: 25 - 28

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2018.04.006

Theory & Research

Forecast of Damage Degree of the Artillery on the Cluster Target

  • MA Hai-ning ,
  • SUN Shao-hui
Expand
  • PLA Army Academy of Artillery and Air Defense, Hefei 230031, China

Received date: 2018-03-06

  Revised date: 2018-03-21

  Online published: 2022-05-19

Fold

Abstract

This paper analyzes the scattering regularity of the shooting space, the bomb and the damage space,and uses the mathematical method to accurately predict the damage degree of the artillery on the cluster target. Firstly, the damage degree is divided into three levels: destroy target, damage target and tired target. Then, set up the scattered coordinate system of bomb, analyze the scattering regularity of the shooting space and the damage space. Finally, by calculating the probability of the artillery coverage the target and the conditional probability of damage targets, we established the prediction model of target damage degree.The example analysis shows that the model can predict the degree of damage to the cluster target,and provide an effective auxiliary means for the commander to set up combat determination.

Key words： scattered coordinate system of bomb; shooting space; damage space; prediction model of target damage degree

Cite this article

MA Hai-ning , SUN Shao-hui . Forecast of Damage Degree of the Artillery on the Cluster Target[J]. Command Control and Simulation, 2018 , 40(4) : 25 -28 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2018.04.006

作战过程中,敌集群目标是炮兵射击的主要对象。集群目标是若干单个目标的集合,其幅员较大,一般占面几公顷甚至几十公顷[1],典型的集群目标有集结步兵、支撑点、炮兵阵地、坦克群、建筑群等。对集群目标射击,通常要调用较多兵力和火器,并实施人工散布,即用数个方向分划和距离分划射击,以扩大覆盖面。对敌集群目标火力毁伤程度的定量研究,将有助于指挥者在作战过程中,灵活组织火力协调,快速定下战斗决心。

1 集群目标火力毁伤程度等级划分

火炮对集群目标射击所要达到的火力毁伤程度往往是根据作战进程的需要和集群目标所具有的军事、经济价值来决定的,根据对集群目标的毁伤需求和评估标准,可以将集群目标火力毁伤程度分为三个等级。

1.1 摧毁目标

处于该等级的目标,将受到致命的打击,完全丧失作战能力,并且多数没有修复(救治)价值。火力毁伤程度为:破坏60%~70%的建筑物或军事设施,使其无法再使用,集群人员60%以上死亡或失能达20分钟以上。

1.2 压制目标

给目标以部分毁伤,使其暂时丧失战斗力或限制目标的活动能力。毁伤标准为:破坏20%~30%的建筑物或军事设施,摧毁20%~30%的技术兵器,消灭10%~20%的有生力量。
根据所要求的火力毁伤程度的不同,压制目标的火力毁伤程度又可分为:
临时压制,火力毁伤程度为10%~20%;
一般压制,火力毁伤程度为20%~30%;
重点压制,火力毁伤程度为30%~50%。

1.3 疲惫目标

敌有生力量在精神上和心理上受到震撼,降低其作战能力,或使其技术兵器受到打击后作战能力下降。毁伤标准为:使敌有生力量经常不安,休息时间得不到保证,中断其正常工作;使敌军事设施和技术兵器受到一定程度的损伤,须经过中、小修后才能使用[2]。

2 目标毁伤程度预测模型的建立

2.1 建立射弹散布坐标系

假设全部射弹是均匀分布在集群目标内的某一矩形幅员内,这时幅员称为射击幅员,它的正面设为2Lz,纵深设为2Lx,将射击幅员的几何中心称为散布中心,以散布中心为坐标原点,建立如下图1所示射弹散布坐标系,射弹(Zc、Xc)在射击幅员(±Lz、±Lx)内服从均匀分布。
图1 射弹散布坐标系

2.2 射击幅员的纵深、正面计算

将全营射击看作是“单炮射击”,设“单炮射击”时距离散布中间误差为Bd,方向散布中间误差为Bf,则射击幅员的纵深、正面一半分别为:
Lx= 6.6 B d 2 + 0.25 h 2 ( t 2 - 1 )
Lz= 6.6 B f 2 + 0.25 I 2 ( n 2 - 1 )
式(1)中,I为射向间隔(m),h为射击的距离差(m),n为连炮数(门),t为射击的距离数[3]。

2.3 距离、方向诸元误差的修订

将集群目标看作是“单个目标”,设距离、方向诸元中间误差分别为Ed、Ef,将集群目标化为单个目标之后,需要根据集群目标地段幅员对距离、方向诸元中间误差进行修正,修正后的距离、方向诸元中间误差为:
E'd= E d 2 + 0.152 L d 2
E'f= E f 2 + 0.152 L f 2
式(2)中,Ld为集群目标地段幅员纵深的一半,Lf为集群目标地段幅员正面的一半[4]。

2.4 毁伤幅员散布规律

毁伤幅员S是一个设想的幅员,将其看作是一个平行于x轴和y轴的矩形,它的中心点是目标中心,只要有炮弹落在该幅员内,目标必然被毁伤,落在该幅员外,目标肯定不被毁伤。射击过程中不考虑瞄准误差,将目标中心作为瞄准点,将射弹作为散布中心,则在进行多次射击时,目标中心应以散布中心为中心服从二维正态分布[5]。

2.5 射击幅员、毁伤幅员与射弹的位置关系分析

通常情况下,射击幅员比毁伤幅员大得多,所以只要毁伤幅员出现射击幅员内,即认为射击幅员可覆盖目标。
关系一:毁伤幅员在射击幅员内,射弹在毁伤幅员内爆炸,目标毁伤,位置图如图2所示。
图2 关系一所示图
关系二:毁伤幅员在射击幅员内,射弹在毁伤幅员外爆炸,目标未被毁伤,位置图如图3所示。
图3 关系二所示图
关系三:毁伤幅员在射击幅员外,射弹在射击幅员内爆炸,目标未被毁伤,位置图如图4所示。
图4 关系三所示图

2.6 射击幅员覆盖毁伤幅员的概率

在进行多次射击时,毁伤幅员以散布中心为中心服从二维正态分布,由二维正态分布的性质可知,射击幅员覆盖目标的概率为
P(覆)= ∫ - ∞ + ∞ ∫ - ∞ + ∞ f(X'c,Z'c)dX'c dZ'c= ∫ - L x L x ∫ - L z L z f(X'c,Z'c)dX'c dZ'c= ∫ - L x L x ∫ - L z L z ρ 2 π E d 2 ' E ' f exp[-ρ2(X'c 2/E'd 2+Z'c 2/E'f 2)]dX'c dZ'c
令u=X''d/E''d,v=Z''c/E''f,则
P(覆)= ∫ - L x / E ' d L x / E ' d ∫ - L z / E ' f L z / E ' f ρ 2 π E ' d E ' f exp[-ρ2(u2+v2)]dudv

2.7 射弹命中且毁伤目标的条件概率

在射击幅员覆盖目标的条件下,射弹命中且毁伤目标的条件概率计算公式为:
P ( 毁 / 覆 ) N=1-[1- P ( 毁 / 覆 ) 1 (X'c,Z'c)]N
P ( 毁 / 覆 ) N表示N发炮弹命中且毁伤目标的条件概率, P ( 毁 / 覆 ) 1表示1发炮弹命中且毁伤目标的条件概率。
由于射弹分布均匀,任一发射弹命中目标的概率是一个几何概率(面积比),为S/4LxLz,则任意1发炮弹命中且毁伤的概率为:
P ( 毁 / 覆 ) 1=S/4ωLxLz
S为一发炮弹的毁伤幅员,ω为毁伤目标所需的平均命中弹数。
N发炮弹的条件毁伤概率为:
P ( 毁 / 覆 ) N=1- 1 - S 4 ω L x L z N
通常情况下,4LxLz≫S,则,
P ( 毁 / 覆 ) N=1- 1 - S 4 ω L x L z N≈1-exp - N S 4 ω L x L z

2.8 模型建立

根据上述分析,可计算目标被毁伤的数学期望。目标毁伤程度预测模型为:
P ( 覆 ) = ∫ - L x / E ' d L x / E ' d ∫ - L z / E ' f L z / E ' f ρ 2 π E ' d E ' f e x p [ - ρ 2 ( u 2 + v 2 ) ] d u d v P ( 毁 / 覆 ) N = 1 - e x p - N S 4 ω L x L z

3 模型计算

3.1 案例计算

某炮兵群在火力准备期间,满编1个122榴弹炮营和1个107火箭炮营,各炮兵营火炮数量均为18门,对敌军暴露步兵、装甲自行炮排、牵引炮兵连和排支撑点四种常见集群目标的进行火力打击。
各炮兵营行适宽射向、三距离射击,为便于计算,敌军各目标地段幅员均取300m×300m,毁伤暴露步兵的所需平均命中弹数ω=1,毁伤装甲自行火炮、牵引火炮和排支撑点所需平均命中弹数ω=2,射向间隔I=50m,射击距离差h=100m,瞄准点与目标中心重合。上级火力计划对各集群目标射击持续时间分别为:暴步1.5',自行炮排5',牵引炮兵连10',排支撑点15'。榴弹炮使用杀伤爆破弹以平均速度发射,火箭炮行一次齐射。暴露步兵中,立姿步兵和卧姿步兵的比例各为30%和70%。通过运行弹药补给和后续弹药补给,122榴弹炮营携弹量可达30~40个基数。计算各集群目标火力毁伤程度的基础数据见表1和表2。
表1 发射炮弹数
区分 N暴步/
发		 N自炮/
发		 N牵炮/
发		 N排支撑点/
发
122榴弹炮营 189 540 990 1170
107火箭炮营 216 216 216 216

122榴弹炮营诸元、散布中间误差计算依据:《炮兵射击理论》,第142页,长沙:国防科技大学出版社,2003.6

表2 炮弹毁伤幅员面积
区分 S暴步/
m2		 S自炮/
m2		 S牵炮/
m2		 S排支撑点/
m2
122榴弹炮营 457 58 83 27
107火箭炮营 355 43 74 15

107火箭炮营诸元、散布中间误差计算依据:《炮兵射击理论》,第142页,长沙:国防科技大学出版社,2003.6

根据相关资料的查询计算,在某地域,122榴弹炮营和107火箭炮营诸元、散布中间误差见表3和表4。
表3 122榴弹炮营诸元、散布中间误差表
射击距离/km Ed Ey Bd By
6 60.6 45.6 48.7 27.0
8 67.2 46.4 51.2 28.2
10 76.8 48.0 51.8 29.4
12 87.6 50.4 49.4 30.0
14 95.2 54.6 57.4 32.2
16 107.2 60.8 62.4 33.6
18 127.8 70.2 66.6 36.0

122榴弹炮营诸元、散布中间误差计算依据:《炮兵射击理论》,第142页,长沙:国防科技大学出版社,2003.6

表4 107火箭炮营诸元、散布中间误差表
射击距离/km Ed Ey Bd By
4 52.0 21.6 90.4 38.4
5 58.0 27.5 77.5 46.5
6 67.2 34.8 64.8 53.4
7 78.4 44.5 60.2 57.4
8 89.6 58.4 52.8 66.4

107火箭炮营诸元、散布中间误差计算依据:《炮兵射击理论》,第142页,长沙:国防科技大学出版社,2003.6

将各相应数值代入目标毁伤程度预测模型,可得出122榴弹炮营和107火箭炮营对敌军暴露步兵、装甲自行炮排、牵引炮兵连和排支撑点的火力毁伤程度(表5、表6)。
表5 18门制122榴弹炮营对各集群目标射击的火力毁伤程度
区分 6 km 8 km 10 km 12 km 14 km 16 km 18 km
暴露
步兵		 43.81% 42.60% 41.42% 40.83% 37.74% 35.91% 33.01%
装甲
炮排		 10.37% 10.01% 9.71% 9.63% 8.70% 8.17% 7.43%
牵引
炮连		 24.60% 23.86% 23.14% 22.88% 20.88% 19.72% 17.99%
排支
撑点		 10.45% 10.09% 9.78% 9.68% 8.77% 8.24% 7.49%
表6 18门制107火箭炮营对各集群目标射击的火力毁伤程度
区分 4 km 5 km 6 km 7 km 8 km
暴露步兵 31.64% 32.27% 33.40% 31.91% 27.94%
装甲炮排 2.29% 2.36% 2.46% 2.36% 2.23%
牵引炮连 3.91% 4.19% 4.20% 4.01% 3.81%
排支撑点 0.81% 0.82% 0.87% 0.83% 0.79%

3.2 结果分析

1)在规定的射击时间内,122榴弹炮营对射程内的暴露步兵可达到重点压制要求;对射程内的牵引炮兵连可达到一般压制要求;对射击距离小于8 km的装甲自行炮排和排支撑点可达到临时压制要求。当射击距离大于8 km时,122榴弹炮营对装甲自行炮排和排支撑点的火力毁伤程度则达不到压制要求,应适当延长射击时间,提高火力打击效果;
2)在规定的射击时间内,107火箭炮营对暴露步兵可达到重点压制要求,但对装甲自行炮排、牵引炮兵连、排支撑点的射击效果则难以达到压制要求;
3)122榴弹炮对各集群目标的火力毁伤程度,随着射击距离的增大,逐渐减小。因此,对集群目标进行射击时,应尽量采用抵近射击,缩短射击距离,提高对各集群目标的火力毁伤程度;
4)107火箭炮对各集群目标火力毁伤程度,随着射击距离的增大,呈先增后减的趋势,当射击距离为6 km时,107火箭炮营对各集群目标的射击效果最好;
5)从整体情况看,122榴弹炮对集群目标的射击效果良好,基本可以满足战斗需要,战时应注意使用恰当的射击方法,着重增强其中远程火力打击能力。107火箭炮对集群目标射击效果一般。究其原因,一是107火箭炮弹丸威力较小;二是火箭炮射击时容易暴露,且射击后装填弹药时间过长,为提高生存能力,火箭炮分队通常进行一次齐射即转移阵地,发射弹数相对较少。因此,为提高空降师属炮兵火力能力,着重研制机动性能更好、炮弹效力更大、质量更轻、管数更多的火箭炮取代现役的107火箭炮是炮兵装备发展的一个重点方向。

4 结束语

目前,我军对于目标毁伤程度评估的研究相对成熟,但类似于目标毁伤程度预测的理论相对较少,本文在对射击幅员、毁伤幅员及目标地段分析的基础上,通过建立目标毁伤程度预测模型,较为准确地预测了122榴弹炮营、107火箭炮营对敌暴露步兵、装甲自行炮排、牵引炮兵连和排支撑点的火力毁伤程度,依据量化结果,以重点压制、一般压制和临时压制为指标分析了两种压制火炮对各集群目标的火力毁伤程度等级,为炮兵指挥员指挥作战提供了科学依据。

References

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