Tên lửa & Thiết bị bay<br />
<br />
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ BAY VÀ CẤP ĐỘ<br />
BẢO VỆ TÊN LỬA ĐỐI HẢI ĐẾN KHẢ NĂNG SỐNG SÓT KHI<br />
BỊ CÁC TỔ HỢP PHÁO PHÒNG KHÔNG TỰ ĐỘNG CHẾ ÁP<br />
<br />
Nguyễn Hanh Hoàn1*, Lê Kỳ Biên2, Phạm Minh Hợi3<br />
<br />
Tóm tắt: Tổ hợp pháo phòng không tự động (PPKTĐ) trên tàu là lớp hỏa lực<br />
cuối cùng tự bảo vệ tàu chống lại tên lửa đối hải (TLĐH) trên các tàu chiến. Nhằm<br />
nâng hiệu cao quả chiến đấu, TLĐH cần phải vượt qua hỏa lực của PPKTĐ. Bài<br />
báo trình bày vấn đề khảo sát ảnh hưởng của tốc độ bay và cấp độ bảo vệ TLĐH đến<br />
khả năng sống sót của TLĐH khi bị các tổ hợp PPKTĐ chế áp.<br />
Từ khóa: Tổ hợp pháo phòng không tự động, Tên lửa đối hải.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Hiện nay, các tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu là lớp hỏa lực cuối<br />
cùng và rất hiệu quả trong việc tự bảo vệ tàu chống lại tên lửa đối hải [1],[3].<br />
Nhằm nâng cao hiệu quả chiến đấu cho TLĐH, các nhà thiết kế đã đưa ra các biện<br />
pháp như: tăng tốc độ bay, hạ độ cao bay, tăng độ bền thân vỏ, thực hiện các cơ<br />
động phức tạp...[3],[4],[6]. Tuy nhiên, chưa có các nghiên cứu cụ thể về vấn đề này<br />
được công bố rộng rãi. Bài báo trình bày một số kết quả khảo sát ảnh hưởng của<br />
tốc độ bay, cấp độ bảo vệ TLĐH đến khả năng sống sót khi bị các tổ hợp PPKTĐ<br />
chế áp.<br />
<br />
2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT<br />
2.1. Cơ sở lý thuyết<br />
Bài toán bắn liên đạn của PPKTĐ vào TLĐH thường được giải bằng toán giải<br />
tích [2],[4],[5]. Tuy nhiên, khi dùng toán giải tích cần đưa vào hàng loạt các giả<br />
thiết điều kiện. Các giả thiết này làm giảm tính chân thực để khi mô tả mối tương<br />
quan không gian – thời gian giữa TLĐH và tổ hợp PPKTĐ. Hiện nay [4], phương<br />
pháp mô hình hóa mô phỏng trên cơ sở xác suất thống kê cho phép tính tới hầu hết<br />
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bắn PPKTĐ mà không cần sử dụng các giả<br />
thiết và điều kiện riêng.<br />
2.2. Xây dựng mô hình toán học<br />
Xét mối tương quan giữa TLĐH và tổ hợp PPKTĐ là trực diện. Sơ đồ véctơ giải<br />
bài toán bắn PPKTĐ vào TLĐH được trình bày trên hình 1.<br />
<br />
0<br />
Trong đó: vận tốc ban đầu của đạn pháo; V0 - Véctơ đơn vị theo hướng<br />
V0 -Véctơ<br />
<br />
vận tốc ban đầu của đạn pháo V0 ; VT -Véctơ vận tốc ban đầu của tàu; V01 -Véctơ vận<br />
<br />
tốc ban đầu của đạn có tính đến chuyển động của tàu; -Véctơ cự ly nghiêng; b -<br />
<br />
<br />
<br />
112 N.H. Hoàn, L.K. Biên, P.M. Hợi, “Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ … tự động chế áp.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
Véctơ tản mát của đạn do gió, sai số bắn; Ld -Véctơ quãng đường chuyển động của<br />
<br />
đạn; V -Véctơ vận tốc chuyển động của đạn pháo;<br />
<br />
Ld -Véctơ quãng đường chuyển động của đạn; V -Véctơ vận tốc chuyển động của<br />
<br />
đạn pháo; LTLDH -Véctơ quãng đường dịch chuyển của tên lửa đối hải; D -Véctơ cự ly<br />
<br />
ngắm từ tổ hợp PPKTĐ đến TLĐH tại thời điểm bắn; D y -Véctơ cự ly bay tính<br />
<br />
toán của đạn pháo đến điểm gặp TLĐH; - Véctơ độ trượt.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 1. Sơ đồ véctơ giải bài toán bắn TLĐH từ tổ hợp PPKTĐ.<br />
<br />
Trong bài báo, nghiên cứu trường hợp tác chiến một tổ hợp PPKTĐ bắn một<br />
TLĐH Lưu đồ thuật toán đánh giá hiệu quả chiến đấu của tổ hợp PPKTĐ khi tác<br />
chiến chống TLĐH được trình bày trên hình 2.<br />
<br />
Điều kiện đạn pháo bắn trúng TLĐH: 0 ( 0 ) (1)<br />
<br />
L Dy<br />
Khi đó: d (2)<br />
<br />
L D LTLDH<br />
Hay d , trong đó:<br />
<br />
0 V01 <br />
Ld b V010 . V01 V01 V01 V00 .V0 VT<br />
; ; ; (3)<br />
<br />
0<br />
V -Véctơ đơn vị theo vận tốc ban đầu của đạn có tính đến chuyển động của<br />
01<br />
<br />
tàu;<br />
<br />
Véctớ LTLDH được tính bằng tích phân các tham số chuyển động của TLĐH trong<br />
Ty<br />
thời gian đạn pháo bay khỏi nòng đến điểm gặp tính toán .<br />
<br />
Như vậy, LTLDH là hàm của biến thời gian Ty và véctơ tham số chuyển động của<br />
<br />
TLĐH C TLDH : L TLDH L TLDH (Ty , C TLDH )<br />
<br />
L TLDH V TLDH (t ).Ty<br />
*) Trường hợp TLĐH chuyển động thẳng đều:<br />
<br />
Khi đó C TLDH V TLDH (t )<br />
<br />
*) Nếu TLĐH chuyển động với gia tốc a TLDH không đổi:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 113<br />
Tên lửa & Thiết bị bay<br />
<br />
1<br />
L TLDH V TLDH (t ).Ty a TLDH Ty2<br />
2<br />
<br />
Khi đó: C TLDH C (V TLDH (t ), a TLDH )<br />
<br />
Ty V<br />
*) Ta có: Vtb , tb - Vận tốc trung bình của đạn pháo.<br />
Khi xây dựng thuật toán, các mối quan hệ đầu vào cần cho trước:<br />
<br />
Vtb Vtb (V01 , , C TLDH ) , b b(V01,Ty , C TLDH )<br />
<br />
Bắt đầu<br />
<br />
<br />
Nhập dữ liệu ban<br />
<br />
<br />
Vòng tính toán theo số lần thử nghiệm Ntn = Ntn+1<br />
<br />
<br />
Vòng tính toán theo số viên đạn i =i+1<br />
<br />
<br />
Toạ độ điểm ngắm bắn dự kiến<br />
<br />
<br />
<br />
Tọa độ TLĐH trong mặt phẳng sát thương Q<br />
<br />
<br />
Tọa độ viên đạn thứ i trong mặt phẳng sát thương Q<br />
<br />
<br />
<br />
Xác định độ trượt của viên đạn thứ i và TLĐH<br />
<br />
<br />
<br />
Số viên đạn trúng TLĐH w=w+1<br />
<br />
<br />
sai<br />
TLĐH bị tiêu diệt<br />
đúng<br />
Tính số trường hợp TLĐH bị tiêu diệt S=S+1<br />
<br />
<br />
<br />
Tính xác suất tiêu diệt TLĐH: P = S/ Ntn<br />
<br />
<br />
Kết thúc<br />
<br />
<br />
Hình 2. Lưu đồ thuật toán đánh giá hiệu quả<br />
chiến đấu của các tổ họp PPKTĐ.<br />
Thực hiện biến đổi toán học, phương trình (1) có dạng:<br />
0 V01 <br />
(V 0 P) D0<br />
V0 (4)<br />
<br />
V T V .(b LTLDH )<br />
01<br />
P <br />
Trong đó: V0 V0 .<br />
Trong mô hình, từng viên đạn và TLĐH chuyển động liên tục theo bước thời<br />
gian thực Δt, tại thời điểm dự kiến gặp tính toán độ trượt Δ giữa đạn và TLĐH<br />
<br />
<br />
114 N.H. Hoàn, L.K. Biên, P.M. Hợi, “Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ … tự động chế áp.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
trong mặt phẳng Q (mặt phẳng đi qua điểm ngắm bắn vuông góc với hướng ngắm).<br />
Nếu độ trượt Δ nhỏ hơn đường kính đặc trưng của TLĐH thì coi như đạn trúng<br />
TLĐH, khi đó số trường hợp TLĐH bị tiêu diệt tăng lên một đơn vị. Về mặt lý<br />
thuyết [3], độ vững bền W của TLĐH là khả năng bảo vệ khi bị trúng đạn, ở đây w<br />
được coi là số viên đạn cần thiết trúng tên lửa làm tên lửa bị tiêu diệt.<br />
Tiến hành thử nghiệm trên máy tính bằng phương pháp mô phỏng thực nghiệm<br />
Monte – Carlo: Thực hiện Ntn lần bắn liên đạn n viên vào TLĐH trong cùng một<br />
điều kiện bắn. Xác suất TLĐH bị tiêu diệt được tính bằng công thức: P = S/ Ntn.<br />
Các thông số đầu vào của mô hình bao gồm:<br />
-Thông số về TLĐH: Vận tốc bay hành trình VTLĐH, đường kính đặc trưng<br />
của TLĐH, cự ly thẳng TLĐH–PPKTĐ tại thời điểm khai hỏa, cấp vững bền.<br />
-Thông số về pháo: Tốc độ bắn, cỡ đạn, khối lượng đạn, độ dài loạt bắn, sai số<br />
hệ thống, tản mát đạn, độ chính xác cơ cấu xoay nòng, độ rộng kênh quản lý mục<br />
tiêu tự động bắn, độ chính xác xử lý vectơ vận tốc mục tiêu (bảng 1).<br />
<br />
3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ NHẬN XÉT<br />
Từ các kết quả nghiên cứu khảo sát sử dụng phương pháp mô phỏng thực<br />
nghiệm Monte - carlo (trong tầm bắn của pháo phòng không đến 7km) với các<br />
thông số:<br />
- Quỹ đạo chuyển động của tên lửa trùng với đường dự kiến về mục tiêu của tổ<br />
hợp PPKTĐ.<br />
-Tên lửa đối hải với loại đường kính đặc trưng Dtl là 0,2m, 0,35m, 0,4 m và 0,7<br />
m, tốc độ bay hành trình từ 100 m/s đến 1000 m/s với độ vững bền 1,2.<br />
-Tổ hợp PPKTĐ khảo sát là tổ hợp Golkiper và Vunkal – Phalanx.<br />
Bảng 1. Thông số chiến kỹ thuật tổ hợp PPKTĐ [4].<br />
STT Đặc tính kỹ thuật Golkiper Vunkal–<br />
Phalanx<br />
1 Cỡ đạn, mm 30 20<br />
2 Tốc độ bắn, viên/phút 4200 4500<br />
3 Vận tốc ban đầu, m/s 1200 1100<br />
4 Khối lượng đạn, kg 0,36 0,12<br />
5 Hệ số xạ thuật 1,0 1,0<br />
6 Độ dài loạt bắn tiêu chuẩn, viên 100 100<br />
7 Tản mát của đạn, phần nghìn của cự ly 3 2,5<br />
8 Độ rộng kênh quản lý mục tiêu của hệ thống tự 100 100<br />
động bắn, m<br />
9 Độ chính xác của cơ cấu bệ xoay nòng, phần nghìn 2,0 2,5<br />
của cự ly<br />
10 Độ chính xác của khâu xử lý vecto vận tốc mục 2,0 2,5<br />
tiêu, %<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 115<br />
Tên lửa & Thiết bị bay<br />
<br />
11 Độ chính xác xử lý vecto vận tốc mục tiêu theo các 3,5 4,0<br />
tọa độ góc, phần nghìn của cự ly<br />
12 Tần số xử lý vecto vận tốc mục tiêu, Hz 25 25<br />
13 Sai số hệ thống, phần nghìn của cự ly 0,5 0,75<br />
14 Cự ly gặp mục tiêu của viên đạn cuối cùng trong 100 100-200<br />
liên bắn,m<br />
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của xác suất TLĐH bị tiêu diệt bởi tổ hợp<br />
PPKTĐ vào tốc độ bay được trình bày trên hình 3, tổ hợp PPKTĐ trong trường<br />
hợp này là tổ hợp Golkiper. Trên các hình 4,5,6 trình bày sự phụ thuộc của xác<br />
suất TLĐH bị tiêu diệt khi tên lửa cơ động theo đúng quỹ đạo dự kiến của PPKTĐ<br />
vào vận tốc bay và đường kính đặc trưng của tên lửa và độ vững bền của tên lửa.<br />
1 1<br />
<br />
0.9 0.9<br />
<br />
0.8 0.8<br />
<br />
0.7<br />
Xác suất bị tiêu diệt<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.7<br />
Xác suất bị tiêu diệt<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.6<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.2<br />
0.1<br />
0.1<br />
0<br />
0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br />
0 200 400 600 800 1000<br />
Vận tốc TLĐH, m/s Vận tốc TLĐH,m/s<br />
Golkiper,Dtl=0,7m,w=1 Golkiper,Dtl=0,7m,w=2<br />
Dtl=0,7m Dtl=0,4m Dtl=0,35m Dtl=0,2m Golkiper,Dtl=0,2m,w=1 Phalanx,Dtl=0,7m,w=1<br />
Phalanx,Dtl=0,7m,w=2 Phalanx,Dtl=0,2m,w=1<br />
<br />
<br />
Hình 3. Sự phụ thuộc của xác suất Hình 4. Sự phụ thuộc của xác suất<br />
TLĐH bị tiêu diệt vào vận tốc bay và TLĐH bị tiêu diệt khi tên lửa cơ động<br />
đường kính đặc trưng của tên lửa. theo đúng quỹ đạo dự kiến của PPKTĐ<br />
vào vận tốc bay và đường kính đặc<br />
trưng của tên lửa và độ vững bền W.<br />
<br />
Đánh giá kết quả khảo sát:<br />
- Đường kính đặc trưng của TLĐH càng nhỏ thì xác suất bị tiêu diệt càng thấp,<br />
tức là xác suất sống sót càng cao (phù hợp với thực tế, mục tiêu càng nhỏ thì tổ<br />
hợp PPKTĐ bắn trúng càng thấp).<br />
- Khi vận tốc tăng từ 100 m/s đến 300 m/s thì xác suất TLĐH bị tiêu diệt giảm<br />
từ 0,25 đến 0,15 cho mỗi 100 m/s.<br />
- Riêng với các TLĐH có đường kính đặc trưng 0,4 m, nếu vận tốc tăng 100 m/s<br />
thì xác suất bị tiêu diệt giảm 0,04 ÷ 0,1. Loại tên lửa này khi tăng vận tốc bay thì<br />
khả năng sống sót càng cao.<br />
- Đối với tên lửa có đường kính đặc trưng 0,7 m thì ảnh hưởng của vận tốc bay<br />
đến khả năng sống sót là không nhiều. Thậm trí nếu bay đến 1000 m/s thì xác suất<br />
vẫn ở mức 0,75.<br />
<br />
<br />
116 N.H. Hoàn, L.K. Biên, P.M. Hợi, “Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ … tự động chế áp.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
1 1<br />
<br />
0.9 0.9<br />
<br />
0.8 0.8<br />
<br />
0.7 0.7<br />
Xác suất bị tiêu diệt<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Xác suất bị tiêu diệt<br />
0.6 0.6<br />
<br />
0.5 0.5<br />
<br />
0.4 0.4<br />
<br />
0.3 0.3<br />
<br />
0.2 0.2<br />
<br />
0.1 0.1<br />
<br />
0 0<br />
0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000<br />
Vận tốc TLĐH,m/s Vận tốc TLĐH,m/s<br />
<br />
Golkiper,Dtl=0,7m Phalanx,Dtl=0,7m Golkiper,Dtl=0,7m,w=2 Phalanx,Dtl=0,7m,w=2<br />
Golkiper,Dtl=0,2m Phalanx,Dtl=0,2m<br />
<br />
<br />
Hình 5. Sự phụ thuộc của xác suất Hình 6. Sự phụ thuộc của xác suất<br />
TLĐH với w=1 bị tiêu diệt khi tên lửa TLĐH với w=2 bị tiêu diệt khi tên lửa<br />
cơ động theo đúng quỹ đạo dự kiến cơ động theo đúng quỹ đạo dự kiến của<br />
của PPKTĐ vào vận tốc bay và đường PPKTĐ vào vận tốc bay của tên lửa xét<br />
kính đặc trưng của tên lửa xét với 2 tổ với 2 tổ hợp Golkiper<br />
hợp Golkiper và Vunkal-Phalanx. và Vunkal-Phalanx.<br />
<br />
- Đối với các TLĐH có đường kính đặc trưng 0,7m , tốc độ bay 270 m/s và 800<br />
m/s khi tăng cấp độ vững bền W, làm giảm khả năng bị tiêu diệt, tức là tăng khả<br />
năng sống sót.<br />
- Đối với các TLĐH có đường kính đặc trưng nhỏ (0,2m) thì cấp độ vững bền<br />
của thân tên lửa chỉ có ảnh hưởng rất nhỏ đến khả năng sống sót khi tác chiến với<br />
các tổ hợp PPKTĐ trên tàu.<br />
- Các TLĐH có đường kính đặc trưng loại trung bình (0,4 m), khi tăng cấp độ<br />
bảo vệ W lên 1 đơn vị, thì xác suất TLĐH bị tiêu diệt giảm khoảng 2 lần. Với loại<br />
0,7m, bay gần vận tốc âm thanh thì xác suất bị tiêu diệt bởi tổ hợp PPKTĐ Vunkal<br />
- Phalanx là 0,8 còn tổ hợp PPKTĐ Golkiper là 0,97. Khi tăng vận tốc và giảm<br />
kích thước tên lửa thì xác xuất bị sống sót tăng 1,5 đến 2 lần.<br />
- Khi TLĐH bay thẳng, thì hiệu quả bắn trúng vào TLĐH của tổ hợp PPKTĐ<br />
Golkiper cao hơn tổ hợp PPKTĐ Vunkal – Phalanx khoảng 2 đến 4 lần.<br />
<br />
4. KẾT LUẬN<br />
Bài báo đã xây dựng mô hình toán học đánh giá hiệu quả chiến đấu của các tổ<br />
hợp PPKTĐ khi tác chiến chống lại TLĐH trên cơ sở phương pháp mô phỏng thực<br />
nghiệm Monte-carlo. Bài báo đã so sánh được hiệu quả bắn trúng của hai tổ hợp<br />
PPKTĐ Golkiper và Vunkal – Phalanx vào một số dạng TLĐH điển hình.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 10 - 2015 117<br />
Tên lửa & Thiết bị bay<br />
<br />
Trên cơ sở mô hình toán học này, đánh giá được ảnh hưởng của tốc độ bay, cấp<br />
độ bảo vệ, đường kính đặc trưng thân TLĐH đến khả năng sống sót trong tác chiến<br />
khi bị các tổ hợp PPKTĐ chế áp.<br />
Kết quả của bài báo có thể làm cơ sở thiết kế mới các TLĐH với mục tiêu nâng<br />
cao hiệu quả chiến đấu.<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. Nguyễn Hanh Hoàn, Lê Kỳ Biên, “Khảo sát hiệu quả của các dạng cơ động<br />
tên lửa đối hải để vượt hỏa lực pháo phòng không tự động trên tàu”, Tạp chí<br />
NCKH và CNQS số 37, 6 – 2015<br />
[2]. Венцель Е.С, “ Исследование операций”, М.“Советское радио”, 1972 г,<br />
552 стр.<br />
[3]. Гусейнов А.Б, “Эффективность крылатых ракет”, М. МАИ-ПРИНТ,<br />
2011 г, 128 стр.<br />
[4].Оркин Б.Д, Оркин С.Д,“Имитационное моделирование боевого<br />
функционирования палубных истребителей, зенитных ракетных и<br />
артиллерийских комплексов корабельных групп при решении задач ПВО”,<br />
М. МАИ-ПРИНТ, 2009 г, 700 стр.<br />
[5].Петухов С.И и др,“Эффективность ракетных средств ПВО”, М.Воени-<br />
здат , 1976 г, 104 стр.<br />
[6].Родионов Б.И, Новичков Н.Н, “Крылатые ракеты в морском бою”,<br />
М.Воениздат, 1987 г, 215 стр.<br />
ABSTRACT<br />
SURVEY OF FLIGHT SPEED’S INFLUENCE AND PROTECTION LEVEL OF<br />
ANTI – SHIP MISSILES WHEN THE ANTI – AIRCRAFT PRESSURE<br />
<br />
The anti-aircraft artillery systems on the ship are the final fire power that<br />
self - defense against anti-ship missiles on the fighting ship. To develop effect<br />
of fighting, anti-ship missiles need to pass fire power, this article present a<br />
survey of flight speed influence and protection level of anti-ship missiles to<br />
survival capacity when the anti-aircraft artillery systems pressure.<br />
<br />
Keywords: The anti-aircraft artillery system, Anti-ship missiles.<br />
<br />
Nhận bài ngày 21 tháng 07 năm 2015<br />
Hoàn thiện ngày 10 tháng 08 năm 2015<br />
Chấp nhận đăng ngày 07 tháng 09 năm 2015<br />
Địa chỉ: 1Viện Tên lửa - Viện Khoa học và công nghệ quân sự;<br />
*<br />
Email: hanhhoan@yahoo.com;<br />
2<br />
Viện Điện tử - Viện Khoa học và công nghệ quân sự;<br />
3<br />
Học viện Phòng không - Không quân.<br />
<br />
<br />
118 N.H. Hoàn, L.K. Biên, P.M. Hợi, “Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ … tự động chế áp.”<br />