Tóm tắt Luận án Khảo sát hiệu quả của các dạng cơ động tên lửa đối hải để vượt hỏa lực pháo phòng không trên tàu

Giới hạn, phạm vi xây dựng các thuật toán đánh giá tương tác

Bản chất tình huống tác chiến “một đối một” là một tên lửa (hoặc

loạt tên lửa có quỹ đạo giống nhau phóng dãn cách đều) tấn công một tàu

có một tổ hợp PPKTĐ bảo vệ (xem hình 3.2). Luận án không đề cập chi tiết

đến uy lực của đầu đạn pháo, kết quả của tương tác hai chiều giữa TLĐH

và PPKTĐ được đánh giá thông qua hiệu quả tiêu diệt tên lửa của loạt đạn

pháo. Do hiện nay đa số đạn PPKTĐ đều sử dụng ngòi chạm nổ, các định

luật tiêu diệt mục tiêu của đạn quy về số viên đạn trung bình cần bắn trúng

tên lửa, vì vậy chỉ tiêu đánh giá tương tác hai chiều là số viên đạn trung

bình ít nhất w (hay còn gọi là cấp độ bền vững) cần bắn trúng để tiêu diệt

tên lửa. Thực tế góc ψ giữa hướng đạn (đường ngắm mục tiêu của pháo) và

trục dọc của TLĐH có giá trị khá nhỏ, khoảng từ 2 đến 4 độ. Do vậy, có thể

giả thiết gần đúng góc ψ ≈ 0. Khi đó, phạm vi tương tác hai chiều được xét

là trực diện, tức là pháo sẽ được bắn theo kiểu bắn đón.

Hình 3.2. Một loạt TLĐH và một PPKTĐ

Bài toán đánh giá tương tác hai chiều giữa TLĐH và PPKTĐ trên tàu

được xét trong cùng HTĐ mặt đất cố định OIXIYIZI với gốc toạ độ OI là

điểm xuất phát của tàu. Như vậy, trong cùng HTĐ này, phải xây dựng hai

hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của tâm khối đạn PPKTĐ và

của TLĐH cũng như xét chuyển động của chúng từng bước thời gian thực

dt. Các phương trình vi phân được giải bằng phương pháp Runge - Kutte

với bước tính là 1ms.

Tương tác tức thời giữa đạn pháo và TLĐH được xét trên mặt phẳng

đặc trưng Q (chứa điểm bắn đón Ay và vuông góc với đường thẳng bắn

đón) có tính đến tản mát của đạn pháo. Hệ tọa độ mặt đất cố định OIXIYIZI

có hai trục OIXI và OIZI nằm trong mặt phẳng bắn đón B của tổ hợp pháo

(tức là coi tàu đứng yên trong một loạt đạn).

pdf27 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 330 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Khảo sát hiệu quả của các dạng cơ động tên lửa đối hải để vượt hỏa lực pháo phòng không trên tàu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ối đạn PPKTĐ và tâm khối TLĐH được mô tả trên hình 2.4. TLDH TL TL V(t)d PPKTD R(t) d a (t) V (t) d R (t+ (t)) R (t+ (t))=R (t+ (t)) TL TL R(t) TL * Hình 2.4. Xác định độ trượt giữa TLĐH và đạn PPKTĐ Độ trượt giữa tâm khối đạn PPKTĐ và tâm khối TLĐH được tính theo biểu thức:   2( ) 2 1 1 2 1 ( ( )) ( ) ( ) ( ) 2 t t s TL TLt t t t a s ds ds a t t          6 = *( ( )) ( ( )) ( ( )) ( ( )) ,TL TL dTLR t t R t t R t t R t t             (2.26) trong đó: * ( ( ))TLR t t  , ( ( ))TLR t t  - véctơ vị trí dự đoán và véctơ vị trí thực tế của TLĐH tại thời điểm thời điểm đạn pháo bay tới vị trí bắn đón ( ( ))t t ; ( ( ))dR t t  - véctơ vị trí của đạn PPKTĐ tại thời điểm ( ( ))t t ; TLa  (t) - véctơ gia tốc tức thời của TLĐH. 2.5. Phương pháp tạo cơ động xoắn ốc Gia tốc tổng của TLĐH khi cơ động tính theo gia tốc bay tự dẫn và thành phần gia tốc tạo cơ động qua biểu thức: ( ) , danTL codong a i a a     (2.36) Gia tốc bay tự dẫn danTL a  của TLĐH tuân theo phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ và gia tốc tạo cơ động phức tạp codong a  được mô tả trên hình 2.7. XBVTL V TL a co dong a danTL cd cd a danTL Hình 2.7. Giản đồ véctơ tạo cơ động Trên cơ sở phương pháp dẫn kết hợp, luận án luận giải và chứng minh khả năng cơ động xoắn ốc, cơ động con rắn của TLĐH trong điều kiện cho phép về giới hạn gia tốc cực đại (quá tải cực đại). Kết luận chương 2 Sử dụng phương pháp dẫn kết hợp trên nền tảng phương pháp dẫn tiếp cận tỷ lệ cổ điển, xây dựng được mô hình động học cơ động phức tạp của TLĐH trong giai đoạn tiếp cận mục tiêu, luận giải và chứng minh khả năng cơ động xoắn ốc, cơ động con rắn của TLĐH trong điều kiện cho phép về giới hạn gia tốc cực đại (quá tải cực đại) của tên lửa. Xây dựng mô hình tổng quát đánh giá tương tác giữa TLĐH và tổ hợp PPKTĐ trên tàu trong điều kiện tác chiến một đối một, cách xác định độ trượt giữa tâm khối đạn pháo và tâm khối tên lửa. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của chương 2, kết hợp với mô phỏng thực nghiệm, ở chương 3 luận án sẽ cụ thể hóa mô hình tương tác hai chiều giữa TLĐH và PPKTĐ trong các điều kiện tên lửa bắn đơn và bắn loạt. 7 Chương 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐÁNH GIÁ TƯƠNG TÁC HAI CHIỀU GIỮA TÊN LỬA ĐỐI HẢI VÀ TỔ HỢP PHÁO PHÒNG KHÔNG TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU 3.1. Giới hạn, phạm vi xây dựng các thuật toán đánh giá tương tác Bản chất tình huống tác chiến “một đối một” là một tên lửa (hoặc loạt tên lửa có quỹ đạo giống nhau phóng dãn cách đều) tấn công một tàu có một tổ hợp PPKTĐ bảo vệ (xem hình 3.2). Luận án không đề cập chi tiết đến uy lực của đầu đạn pháo, kết quả của tương tác hai chiều giữa TLĐH và PPKTĐ được đánh giá thông qua hiệu quả tiêu diệt tên lửa của loạt đạn pháo. Do hiện nay đa số đạn PPKTĐ đều sử dụng ngòi chạm nổ, các định luật tiêu diệt mục tiêu của đạn quy về số viên đạn trung bình cần bắn trúng tên lửa, vì vậy chỉ tiêu đánh giá tương tác hai chiều là số viên đạn trung bình ít nhất w (hay còn gọi là cấp độ bền vững) cần bắn trúng để tiêu diệt tên lửa. Thực tế góc ψ giữa hướng đạn (đường ngắm mục tiêu của pháo) và trục dọc của TLĐH có giá trị khá nhỏ, khoảng từ 2 đến 4 độ. Do vậy, có thể giả thiết gần đúng góc ψ ≈ 0. Khi đó, phạm vi tương tác hai chiều được xét là trực diện, tức là pháo sẽ được bắn theo kiểu bắn đón. Hình 3.2. Một loạt TLĐH và một PPKTĐ Bài toán đánh giá tương tác hai chiều giữa TLĐH và PPKTĐ trên tàu được xét trong cùng HTĐ mặt đất cố định OIXIYIZI với gốc toạ độ OI là điểm xuất phát của tàu. Như vậy, trong cùng HTĐ này, phải xây dựng hai hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của tâm khối đạn PPKTĐ và của TLĐH cũng như xét chuyển động của chúng từng bước thời gian thực dt. Các phương trình vi phân được giải bằng phương pháp Runge - Kutte với bước tính là 1ms. Tương tác tức thời giữa đạn pháo và TLĐH được xét trên mặt phẳng đặc trưng Q (chứa điểm bắn đón Ay và vuông góc với đường thẳng bắn đón) có tính đến tản mát của đạn pháo. Hệ tọa độ mặt đất cố định OIXIYIZI có hai trục OIXI và OIZI nằm trong mặt phẳng bắn đón B của tổ hợp pháo (tức là coi tàu đứng yên trong một loạt đạn). Sơ đồ véctơ giải bài toán bắn đón của pháo được mô tả trên hình 3.9. 8 Hình 3.9. Sơ đồ véctơ giải bài toán bắn TLĐH bởi tổ hợp PPKTĐ Để giải xác định tọa độ điểm bắn đón Ay của tổ hợp PPKTĐ, phải giải phương trình (3.19) tìm nghiệm. Các biến cần tìm là 0 0V  và   . Phương trình này được giải trong HTĐ quán tính OIXIYIZI. 0 01 0 0 ( ) 0, V V P r V        (3.19) trong đó: 01 0 .( ) . . TL d b rV P V       (3.20) 3.2. Hệ phương trình vi phân chuyển động của đạn pháo và tên lửa Quỹ đạo bay của tâm khối đạn pháo trong mô hình được mô tả dưới dạng hệ năm phương trình vi phân:   ; ; ; ; , cos 2 ρ sin 8 cos cos cos sin sin dd d d d d d d d gd Vdt d c i V DdV x d dd g mdt d dx V ddt dy V ddt dz V ddt                                     (3.21) trong đó: d - góc nghiêng quỹ đạo của đạn; Vd - vận tốc của đạn; xc - hệ số 9 lực cản chính diện của đạn; id - hệ số hình dạng của đạn; ρ - mật độ không khí; Dd - cỡ đạn; md - khối lượng đạn; х - cự ly theo trục ngang OIXI; z - cự ly theo trục thẳng đứng OIZI; y - cự ly theo trục OIYI;  d - góc hình chiếu quỹ đạo lên mặt phẳng OIXIYI và trục OIXI. Điều kiện đầu vào để tính toán quỹ đạo đạn pháo: x(0)=x d0; y(0)=y d0; z(0)=z d0; Vd(0)=Vd0; d(0)=d0;  d (0)= d0, Hệ phương trình mô tả chuyển động của tâm khối TLĐH trong giai đoạn dẫn kết hợp được nêu trong các bảng 3.2, 3.3 ở chương 3 của luận án. 3.3. Mô hình toán học đánh giá tương tác giữa loạt phóng tên lửa đối hải và tổ hợp pháo phòng không tự động. Lưu đồ thuật toán đánh giá tương tác giữa loạt phóng TLĐH và tổ hợp PPKTĐ được trình bày trên hình 3.13. Các tham số ngẫu nhiên bao gồm: số tên lửa trong loạt phóng đi vào vùng chế áp của PPKTĐ, thời gian dãn cách phóng giữa các tên lửa trong loạt, thời gian sẵn sàng bắn của tổ hợp PPKTĐ, tọa độ điểm rơi của từng viên đạn trên mặt phẳng đặc trưng Q (xét trong HTĐ quán tính) do tản mát của đạn pháo gây ra. Trình tự giải: 1. Nhập số liệu ban đầu: - Các thông số về TLĐH: vận tốc bay hành trình VTL, đường kính đặc trưng Dtl của TLĐH, các thông số kiểu quỹ đạo (chu kỳ cơ động T, quá tải pháp tuyến khi cơ động ntl), độ dài loạt phóng R của các TLĐH. - Các thông số về pháo: sơ tốc của đạn, tốc độ bắn N, cỡ đạn Dd, khối lượng đạn md, số viên đạn trong một loạt bắn, sai số hệ thống ( ) ( ),T Ty zm m , tản mát kỹ thuật của đạn ( ) ( ),T Ty z  , cự ly bắn nhỏ nhất. - Số lượt thử nghiệm lớn nhất Ntn_max, số loạt bắn lớn nhất khi bắn vào một TLĐH Nmax. 2. Xác định tọa độ điểm bắn đón: tọa độ điểm bắn đón Ay trong HTĐ quán tính OIXIYIZI được xác định bằng phương pháp số giải hệ phương trình mô tả tương tác hai chiều gồm hệ phương trình vi phân chuyển động của đạn pháo (3.21) và các phương trình động học cơ động phức tạp của TLĐH nêu trong các bảng (3.2)÷(3.3). 3. Tạo lập biến ngẫu nhiên: - Thời gian dãn cách phóng Tj,j-1 giữa các TLĐH trong một loạt phóng phân phối theo quy luật phân phối đều (3.51): Tj,j-1=R.U(0,1) - Thời gian sẵn sàng bắn Tchuky phân phối theo quy luật phân phối đều (3.52): Tchuky=1,5 + 0,5.U 4. Tính chu kỳ bắn: theo loạt bắn thực tế đang xét (ứng với mục tiêu là TLĐH thứ j). So sánh Tj,j-1 với chu kỳ bắn Tchuky, nếu giá trị của chu kỳ bắn nhỏ hơn, thì lấy giá trị mới chu kỳ bắn Tchuky chính bằng Tj,j-1. 10 Hình 3.13. Lưu đồ thuật toán đánh giá tương tác giữa loạt phóng TLĐH và tổ hợp PPKTĐ Nhập dữ liệu đầu vào Vòng tính toán theo số lượt thử nghiệm: Ntn=Ntn +1 Vòng tính toán theo số lượng TLĐH: j=j+1 Tính khoảng thời gian giữa các loạt đạn bắn vào TLĐH j và j-1 Xác định Tchuky giữa các TLĐH j và j-1 rj ≥rmin Xác định xác suất tiêu diệt TLĐH của một loạt đạn TLĐH bị TD Nloat≤Nmax Tính số TLĐH bị tiêu diệt: Ntd(j)= Ntd(j-1) +1 j=NTLĐH Ntn=Ntn _max Kỳ vọng toán học số TLĐH bị tiêu diệt: M=Ntd/Ntn Kết thúc đúng sai sai sai đúng đúng đúng sai sai đúng Bắt đầu 11 5. Xác định tọa độ điểm rơi của đạn: tọa độ ngẫu nhiên điểm rơi viên đạn thứ k của loạt bắn thứ i trên mặt phẳng Q xét trong HTĐ quán tính OIXIYIZI có tính đến các yếu tố tản mát được biểu diễn qua các công thức: ( ) ( ) ( ) (0,1). ( ); d y y y y y yy T y T m T N T   (3.44) ( ) ( ) ( ) (0,1). ( ). d y y z y z yz T z T m T N T   (3.45) trong đó: N(0,1)- phân bố chuẩn kỳ vọng toán 0 và độ lệch chuẩn 1. ( ) ( )( ) ; ( ) ; T Tz y z Y y y y Ym T m r m T m r  ( ) ( ) ( ) ; ( ) , T Ty y y Y z y z YT r T r     6. Tính xác suất trúng TLĐH của từng viên đạn trong loạt bắn: ( ) ( ) 2 2 ( ) ( ) 2 2 , y 1 ( , ) , 2 y T z Ty y y z TL TL y m z m k i d d d d d d zS S p y z dy dz e dy dz             (3.46) ( ) ( ) 2 2 ( ) ( ) 2 2 , y 1 , 2 y T z Ty y y z TL y m z m k i d d z S p e dy dz           (3.47) 7. Xác định kỳ vọng toán số viên đạn trong loạt bắn thứ i gồm n viên đạn bắn trúng TLĐH thứ j theo công thức: , 1 . n k j k m p    (3.48) 8. Kiểm tra điều kiện TLĐH thứ j có bị tiêu diệt bởi loạt đạn pháo gồm n viên theo điều kiện: m ≥ w. (3.49) 9. Đánh giá kỳ vọng toán số TLĐH bị tiêu diệt trong loạt khi bị các tổ hợp PPKTĐ chế áp: M=Ntd/Ntn. (3.53) Các điều kiện dừng khi mô phỏng: nếu Ntn >Ntn_max hoặc số TLĐH trong loạt lớn hơn 5 thì dừng mô phỏng, tiến hành lượt thử nghiệm mới. 3.4. Mô hình toán học đánh giá tương tác giữa loạt đạn tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu và tên lửa đối hải Lưu đồ thuật toán đánh giá tương tác giữa loạt đạn của tổ hợp PPKTĐ trên tàu và TLĐH được trình bày trên hình 3.15. Trình tự giải: 1. Nhập số liệu ban đầu: - Các thông số về TLĐH: vận tốc bay hành trình VTL, đường kính đặc trưng Dtl, quá tải pháp tuyến khi cơ động ntl, chu kỳ cơ động T. - Các thông số về tổ hợp pháo: sơ tốc của đạn, tốc độ bắn N, cỡ đạn Dd, khối lượng đạn md, số viên đạn trong một loạt bắn, sai số hệ thống ( ) ( ),T Ty zm m tản mát kỹ thuật của đạn ( ) ( ),T Ty z  , độ chính xác xử lý véctơ vận tốc mục tiêu ( ) ( ) ( ) . TL T T T Vy Vz V    - Số lượt thử nghiệm lớn nhất Ntn_max. 2. Xác định tọa độ điểm bắn đón Ay trong HTĐ quán tính và thời gian Ty từ khi pháo bắt đầu bắn đến khi viên đạn đầu tiên gặp mục tiêu. 12 Hình 3.15. Thuật toán đánh giá tương tác giữa loạt đạn của tổ hợp PPKTĐ và TLĐH Nhập dữ liệu Vòng tính toán theo số lần thử nghiệm: Nt=Ntn+1 Vòng tính toán theo số viên đạn: i=i+1 Tọa độ tâm khối viên đạn thứ i trong mặt phẳng Q Tọa độ tâm khối TLĐH trong mặt phẳng đặc trưng Q Xác định độ trượt của viên đạn i và TLĐH TLĐH bị tiêu diệt Tính số trường hợp TLĐH bị tiêu diệt: S(i)=S(i-1)+1 Tính xác suất tiêu diệt TLĐH: P = S/ Ntn Bắt đầu Kết thúc đúng sai Xác định tọa độ điểm bắn đón Ay Số viên đạn trúng TLĐH: m(i)=m(i-1)+1 Ntn<Ntn_max sai đúng 13 3. Xác định tọa độ tâm khối của đạn: tọa độ thực tế tâm khối của viên đạn thứ i trên mặt phẳng Q xét trong HTĐ quán tính OIXIYIZI có tính đến các yếu tố tản mát được biểu diễn qua các phương trình (3.56) ÷ (3.59). ( ) ( ) ( ) (0,1). ( ); i id yi i yi y yi y yi y T y T m T N T   (3.56) ( ) ( ) ( ) (0,1). ( ); i id yi i yi z yi z yi z T z T m T N T   (3.57) ( ) ( )( ) , ( ) ; i i T T z Yi z Y y Yi y Ym T m r m T m r  (3.58) ( ) ( ) ( ) ; ( ) .T Ty Yi y Y z Yi z YT r T r     (3.59) 4. Xác định tọa độ tâm khối TLĐH trên mặt phẳng đặc trưng Q xét ở HTĐ quán tính OIXIYIZI có tính tới sai số bù vị trí (thông qua độ chính xác xử lý véctơ vận tốc mục tiêu) theo các phương trình: ( )( ) ( ) . ;TTL yi TL yi Vy YY T y T r  (3.60) ( )( ) ( ) . .TTL yi TL yi Vz YZ T z T r  (3.61) 5. Xác định độ trượt giữa tâm khối của viên đạn thứ i và tâm khối TLĐH trong mặt phẳng Q theo biểu thức: 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) .yi TL yi d yi TL yi d yiT Y T y T Z T z T           (3.62) 6. Kiểm tra điều kiện đạn trúng hay không trúng TLĐH theo điều kiện (3.63) và tính số lượng viên đạn trúng tên lửa theo (3.64). Nếu ( )yi tlT D  /2 – đạn trúng TLĐH (3.63) m(i)= m(i-1) +1. (3.64) 7. Đánh giá trạng thái của TLĐH theo điều kiện (3.65): m ≥ w - TLĐH bị tiêu diệt (3.65) - Nếu điều kiện (3.65) được thỏa mãn, thì cộng dồn số trường hợp TLĐH bị tiêu diệt theo công thức: S(i)=S(i-1)+1. (3.66) - Nếu không thỏa mãn, TLĐH không bị tiêu diệt, vòng tính toán chạy tới viên đạn i+1. Lặp lại các bước 2÷7. 8. Kiểm tra số lượt thử nghiệm: nếu số lượt vẫn nhỏ hơn giá trị max cho trước, thì mô hình tính toán quay lại ở vòng tính theo lượt thử nghiệm. Nếu số lượt thử nghiệm đạt max, đánh giá xác suất TLĐH bị tiêu diệt theo công thức: P=S/Ntn. (3.78) Điều kiện dừng khi mô phỏng: nếu số lượt thử nghiệm lớn hơn số lượt thử nghiệm cực đại Ntn_max thì dừng mô phỏng, đánh giá kết quả. 3.5. Xây dựng chương trình mô phỏng số và kiểm chứng mô hình Chương trình mô phỏng số đánh giá hiệu quả các dạng cơ động TLĐH để vượt hỏa lực PPKTĐ trên tàu được xây dựng bằng ngôn ngữ Delphi trên cơ sở hai thuật toán đã xây dựng. Luận án sử dụng các thông số 14 của hai tổ hợp pháo AK-630M và Mk.15 để tiến hành đánh giá tính đúng đắn của mô hình thuật toán, vì theo công bố xác suất tiêu diệt TLĐH kiểu Kh-35 của AK-630M khi tên lửa bay thẳng với vận tốc không đổi nằm trong dải 0,3÷0,4 và xác suất tiêu diệt TLĐH kiểu Harpoon của Mk.15 nằm trong dải 0,2÷0,3. Trên bảng 3.6 trình bày kết quả mô phỏng số với phương án bắn đón ở cự ly từ 1000m đến 4500m, TLĐH bay bằng với vận tốc 280 m/s. Bảng 3.6. Xác suất tiêu diệt mục tiêu của AK-630M, Mk.15 qua mô phỏng số Cự ly bắn, m Xác suất AK-630M tiêu diệt mục tiêu Kh-35E Xác suất Mk.15 tiêu diệt mục tiêu Harpoon 1000 0,46 0,35 1500 0,42 0,32 2500 0,41 0,3 3000 0,38 0,29 3500 0,36 0,28 4000 0,3 0,26 4500 0,26 0,21 So sánh các giá trị xác suất tiêu diệt TLĐH của AK-630M, Mk.15 trên bảng 3.7 với các thông số tiêu diệt mục tiêu của 2 loại pháo này, cho thấy kết quả khảo sát của chương trình mô phỏng số và các thông số kỹ thuật đã được công bố lệch nhau không nhiều hơn 10%. Bước đầu có thể khẳng định thuật toán đã xây dựng ở chương 3 có tính hợp lý và có thể sử dụng trong việc đánh giá định lượng hiệu quả của các dạng cơ động TLĐH để vượt hỏa lực PPKTĐ trên tàu. Kết luận chương 3 Trong chương 3, luận án xây dựng mô hình toán học đánh giá tương tác hai chiều giữa tổ hợp PPKTĐ trên tàu và TLĐH khi tên lửa bắn đơn và bắn loạt. Trên cơ sở mô hình thuật toán, lập chương trình mô phỏng số phục vụ khảo sát hiệu quả của các dạng cơ động TLĐH để vượt hỏa lực PPPKTĐ. Kiểm chứng tính đúng đắn của chương trình mô phỏng số bằng cách so sánh các thông số xác suất tiêu diệt TLĐH của một số tổ hợp PPKTĐ đã được công bố với số liệu mô phỏng. Qua việc khảo sát mô phỏng thực nghiệm Monte-Carlo, xác định được các yếu tố sau: - Xác suất tiêu diệt TLĐH bởi tổ hợp PPKTĐ khi các thông số kỹ thuật của tên lửa thay đổi và trong các trường hợp tên lửa thực hiện cơ động phức tạp; - Quan hệ của kỳ vọng toán số TLĐH bị tiêu diệt trong loạt phóng khi bị các tổ hợp PPKTĐ chế áp với các yếu tố cơ động phức tạp của tên lửa đối hải. 15 Chương 4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC DẠNG CƠ ĐỘNG TÊN LỬA ĐỐI HẢI ĐỂ VƯỢT HỎA LỰC PHÁO PHÒNG KHÔNG TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU 4.1. Các thông số đầu vào của mô hình tính toán Sử dụng chương trình mô phỏng số đã lập trình để đánh giá hiệu quả các dạng cơ động TLĐH nhằm vượt hỏa lực PPKTĐ trên tàu khi tên lửa bắn đơn và bắn loạt. Chọn PPKTĐ: Goalkeeper và Vulkal-Phalanx là các tổ hợp pháo hiện đại và được đánh giá cao nhất hiện nay. TLĐH có đường kính đặc trưng Dtl là 0,2m, 0,4m và 0,7 m tương ứng với lớp TLĐH chiến thuật, chiến dịch-chiến thuật và chiến dịch, vận tốc bay hành trình từ 100 m/s đến 1000 m/s. Như vậy, nhận được tổ hợp hàng trăm bộ thông số kỹ thuật TLĐH, tương ứng với từng bộ số liệu đó tiến hành “bắn thử nghiệm” để đánh giá kết quả. 4.2. Các phương án cơ động của tên lửa đối hải Hình 4.1. Mô hình tương tác tương tác giữa loạt đạn của tổ hợp PPKTĐ và TLĐH khi TLĐH cơ động con rắn trong mặt phẳng ngang Hình 4.2. Mô hình tương tác tương tác giữa loạt đạn của tổ hợp PPKTĐ và TLĐH khi TLĐH cơ động xoắn ốc trong không gian Xét hai dạng cơ động: xoắn ốc và con rắn. Giả thiết tàu chuyển động 16 thẳng đều có vận tốc nhỏ không đáng kể so với sơ tốc của đạn pháo, hướng chuyển động vuông góc với hướng tấn công của TLĐH. Trên hình 4.1, mô tả một trường hợp TLĐH cơ động trong mặt phẳng ngang với thông số: vận tốc 800 m/s, tại vị trí cách tàu 1800m, tên lửa thay đổi tham số cơ động từ chu kỳ cơ động T=3s, quá tải n=3 sang chu kỳ cơ động mới T=6s với quá tải n=5. Xét hai kiểu quỹ đạo cơ động xoắn ốc đặc trưng nhất của TLĐH (hình 4.2): - Quỹ đạo thứ 1 (chỉ thay đổi quá tải): quỹ đạo cơ bản với quá tải n=3, chu kỳ T=3s sang quỹ đạo mới với n=5, T=3s. - Quỹ đạo thứ 2 (thay đổi cả quá tải và chu kỳ cơ động): quỹ đạo cơ bản với quá tải n=3, chu kỳ T=3s sang quỹ đạo n=5, T=6s. Xét hai trường hợp: TLĐH đang cơ động con rắn khi PPKTĐ bắt đầu bắn thì chuyển sang cơ động kiểu xoắn ốc và TLĐH đang cơ động xoắn ốc nhưng khi PPKTĐ bắt đầu bắn thì thay đổi tham số cơ động. 4.3. Đánh giá ảnh hưởng của vận tốc và cấp độ bền vững của TLĐH đến khả năng sống sót của TLĐH khi bị các tổ hợp PPKTĐ chế áp Mục đích của bài toán này nhằm chỉ ra biện pháp thay đổi vận tốc hoặc cấp độ bền vững của tên lửa thích hợp với lớp tên lửa nào ở phương diện nâng cao hiệu quả vượt hỏa lực pháo phòng không trên tàu. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 200 400 600 800 1000 Vận tốc TLĐH, m/s X ác s u ấ t b ị ti ê u d iệ t Dtl=0,7m Dtl=0,4m Dtl=0,35m Dtl=0,2m 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Vận tốc TLĐH,m/s X á c s u ấ t b ị ti ê u d iệ t Goalkeeper,Dtl=0,7m,w=1 Goalkeeper,Dtl=0,7m,w=2 Goalkeeper,Dtl=0,2m,w=1 Vunkal-Phalanx,Dtl=0,7m,w=1 Vunkal-Phalanx,Dtl=0,7m,w=2 Vunkal-Phalanx,Dtl=0,2m,w=1 Hình 4.4. Xác suất tiêu diệt TLĐH của tổ hợp Goalkeeper trong trường hợp tên lửa có vận tốc và đường kính đặc trưng khác nhau Hình 4.6. So sánh xác suất tiêu diệt TLĐH của hai tổ hợp PPKTĐ Goalkeeper và Vunkal-Phalanx Sự phụ thuộc của xác suất TLĐH bị tiêu diệt bởi tổ hợp Goalkeeper vào vận tốc bay VTL và đường kính đặc trưng Dtl của tên lửa khi tên lửa bay bằng với vận tốc không đổi được mô tả trên hình 4.4. Trên hình 4.6 trình bày so sánh xác suất tiêu diệt TLĐH của hai tổ 17 hợp PPKTĐ Goalkeeper và Vunkal-Phalanx xét trong cùng một điều kiện tác chiến, tên lửa bay bằng với vận tốc không đổi. Đồ thị sự phụ thuộc của xác suất TLĐH bị tiêu diệt bởi tổ hợp Goalkeeper vào cấp độ bền vững w của tên lửa được trình bày trên hình 4.9. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 1.5 2 2.5 3 Số viên đạn trúng có thể tiêu diệt TLĐH Xá c s uấ t b ị ti êu d iệ t Dtl=0,7m,Vtl=270m/s Dtl=0,7m,Vtl=800m/s Dtl=0,4m,Vtl=270m/s Dtl=0,2m,Vtl=270m/s Dtl=0,2m,Vtl=800m/s Hình 4.9. Xác suất tiêu diệt TLĐH của tổ hợp PPKTĐ Goalkeeper khi tên lửa thay đổi cấp độ bền vững w Đánh giá kết quả Đối với tổ hợp Goalkeeper: - Khi vận tốc tăng từ 100 m/s đến 300 m/s thì xác suất TLĐH bị tiêu diệt bởi tổ hợp Goalkeeper giảm khá rõ từ 0,3 đến 0,05 cho mỗi 100 m/s. Dữ liệu khảo sát cho thấy, khi vận tốc tên lửa tăng, mức độ chống trả của pháo giảm khá rõ. - Trong trường hợp vận tốc TLĐH lớn hơn 700 m/s, nếu tăng vận tốc thì xác suất tên lửa bị tiêu diệt giảm không nhiều. Đặc biệt với loại đường kính đặc trưng 0,2m, với các dải vận tốc lớn hơn 700 m/s xác suất tên lửa bị tiêu diệt gần như không đổi. Điều này được lý giải bởi trong vùng hỏa lực của pháo, nếu tên lửa bay với vận tốc trên âm và siêu âm, các tổ hợp pháo không đủ thời gian để bắn nhiều loạt đạn đến vị trí quỹ đạo tương lai của tên lửa. - Riêng với các TLĐH có đường kính đặc trưng trung bình (0,4m và 0,35m), nếu vận tốc tăng 100 m/s thì xác suất bị tiêu diệt giảm 0,04÷0,1. - Với các tên lửa cỡ nhỏ (0,2m) thì w có ảnh hưởng rất nhỏ đến khả năng sống sót khi tác chiến. Tên lửa có Dtl trung bình (0,4 m), khi tăng w lên 1, thì xác suất bị tiêu diệt giảm khoảng 2 lần. Như vậy, trên phương diện nâng cao hiệu quả vượt hỏa lực PPKTĐ, biện pháp tăng vận tốc bay đối với loại tên lửa kính đặc trưng 0,7m là 18 không khả dĩ (do ảnh hưởng của vận tốc bay đến khả năng sống sót là không nhiều, khi bay đến 1000 m/s, xác suất bị tiêu diệt vẫn ở mức 0,75). Với tên lửa có đường kính nhỏ (0,2m), phương án này chỉ có hiệu quả khi vận tốc bay nhỏ hơn 700 m/s. Tăng vận tốc là giải pháp khả thi đối với các loại TLĐH có đường kính trung bình (0,4m và 0,35m) trong việc tăng hiệu quả vượt hỏa lực PPKTĐ một cách rõ rệt. So sánh hai tổ hợp Goalkeeper và Vunkal-Phalanx: - Với loại tên lửa Dtl =0,7m có vận tốc bay cận âm thì xác suất bị tiêu diệt bởi tổ hợp Vunkal - Phalanx là 0,8 còn tổ hợp Goalkeeper là 0,97. Khi tăng tốc và giảm kích thước tên lửa thì xác xuất sống sót tăng 1,5÷2 lần. - Khi TLĐH bay bằng, hiệu quả bắn trúng vào TLĐH của tổ hợp Goalkeeper cao hơn tổ hợp Vunkal-Phalanx khoảng 2÷4 lần. Trong cùng một điều kiện tác chiến, tổ hợp Goalkeeper có hiệu quả cao hơn nhiều so với tổ hợp Vunkal-Phalanx trong việc chế áp TLĐH. Vì vậy luận án sẽ sử dụng số liệu của tổ hợp Goalkeeper để đánh giá ở các phần sau. Đây là trường hợp pháo mà tên lửa dễ bị tiêu diệt hơn cả. 4.4. Đánh giá hiệu quả của các dạng cơ động tên lửa đối hải để vượt hỏa lực pháo phòng không tự động trên tàu khi bắn đơn a)Trường hợp TLĐH cơ động kiểu con rắn trong mặt phẳng ngang Do quá trình bắn thử nghiệm rất tốn thời gian, nên không mất tính tổng quát, trong trường hợp TLĐH cơ động kiểu con rắn, xét TLĐH bay với vận tốc 800 m/s, với các loại đường kính đặc trưng 0,2 m, 0,4m, 0,7m và cấp độ bền vững w=1 và w=2. Tổ hợp PPKTĐ là tổ hợp Goalkeeper. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 Thay đổi quá tải Δn X ác s uấ t b ị t iê u di ệt Dtl=0,7m,w=1 Dtl=0,4m,w=1 Dtl=0,2m,w=1 Dtl=0,7m,w=2 Dtl=0,4m,w=2 Dtl=0,2m,w=2 Hình 4.12. Xác suất tiêu diệt TLĐH của tổ hợp Goalkeeper khi tên lửa bay với vận tốc 800 m/s, cơ động con rắn trong mặt phẳng ngang với ΔT=3s 19 Tổng hợp kết quả khảo sát xác suất TLĐH bị tiêu diệt bởi PPKTĐ khi tên lửa có vận tốc 800 m/s, cơ động con rắn trong mặt phẳng ngang với ΔT=3s và cấp độ bền vững w=1;2 được trình bày trên 4.12. Đánh giá hiệu quả dạng cơ động con rắn trong mặt phẳng ngang xung quanh hướng chiến đấu của TLĐH trong việc vượt qua hỏa lực PPKTĐ, khi tên lửa bắn đơn: - Khi TLĐH bay với vận tốc 800 m/s, cấp độ bền vững w=1, dạng cơ động con rắn trong mặt phẳng ngang quanh hướng chiến đấu tăng khả năng sống sót đến 45 % so với trường hợp bay bằng. - Trong trường hợp TLĐH bay với vận tốc 800 m/s, w=2, điều kiện tác chiến không thay đổi, khi thay đổi quá tải cơ động kiểu con rắn trong dải 3÷5, xác suất sống sót của TLĐH gần đạt đến 100%. b)Trường hợp TLĐH cơ động xoắn ốc trong không gian Khi TLĐH cơ động xoắn ốc trong không gian, tiến hành khảo sát bắn thử nghiệm trên máy tính bằng phần mềm mô phỏng số cho một số lớp TLĐH đặc trưng nhất: tên lửa với vận tốc 270 m/s và 800 m/s, các loại đường kính đặc trưng 0,2m, 0,4m, 0,7m và cấp độ bền vững w=1 hoặc w=2. Các đại lượng thay đổi gồm: Vtl, w, Δn và T của TLĐH. Trên hình 4.16 trình bày kết quả khảo sát đánh giá xác suất TLĐH bị tiêu diệt khi bay với vận tốc 270 m/s và 800 m/s với các loại đường kính đặc trưng Dtl bằng 0,7m, 0,4m, 0,2m, cơ động xoắn ốc với gia số thay đổi chu kỳ cơ động ΔT =3s. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Thay đổi quá tải Δn X ác s uấ t T LĐ H b ị t iê u di ệt V=270m/s,Dtl=0,7m,w=1 V=270m/s,Dtl=0,4m,w=1 V=270m/s,Dtl=0,2m,w=1 V=800m/s,Dtl=0,7m,w=2 V=800m/s,Dtl=0,4m,w=2 V=800m/s,Dtl=0,2m,w=2 Hình 4.16. Hiệu quả tiêu diệt TLĐH bởi tổ hợp Goalkeeper trong các trường hợp vận tốc tên lửa 270 m/s, 800 m/s, cơ động xoắn ốc với ΔT=3s, w=1 20 Nhận xét: - Khi TLĐH cơ động xoắn ốc vận tốc hành trình 270 m/s, cấp độ bền vững w=1, với kích thước đường kính đặc trưng bất kỳ, chỉ cần thay đổi quá tải Δn=3÷4 thì xác suất tên lửa sống sót đạt gần đến 100%. - Đối với TLĐH cơ động xoắn ốc vận tốc hành trình 800 m/s, khi thay đổi quá tải Δn=1÷2 thì xác suất tên lửa sống sót đạt gần đến 100%. - Phương án quỹ đạo thứ 2 kiểu c

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftom_tat_luan_an_khao_sat_hieu_qua_cua_cac_dang_co_dong_ten_l.pdf
Tài liệu liên quan