Xây dựng mô hình tương tác giữa tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu và loạt phóng tên lửa đối hải

Bài báo trình bày mô hình tương tác giữa tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu và loạt phóng tên lửa đối hải. Dựa trên mô hình nhận được, đánh giá kỳ vọng toán học số tên lửa đối hải bị tiêu diệt trong loạt phóng khi bị các tổ hợp pháo phòng không tự động chế áp. Đánh giá được thực hiện bằng phương pháp mô phỏng thực nghiệm Monte-carlo. Kết quả này làm cơ sở xây dựng các phương pháp vượt hỏa lực pháo phòng không tự động trên tàu cho loạt phóng tên lửa đối hải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng mô hình tương tác giữa tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu và loạt phóng tên lửa đối hải Nghiên cứu khoa học công nghệ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA TỔ HỢP PHÁO PHÒNG KHÔNG TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU VÀ LOẠT PHÓNG TÊN LỬA ĐỐI HẢI NGUYỄN HANH HOÀN, LÊ KỲ BIÊN Tóm tắt: Bài báo trình bày mô hình tương tác giữa tổ hợp pháo phòng không tự động trên tàu và loạt phóng tên lửa đối hải. Dựa trên mô hình nhận được, đánh giá kỳ vọng toán học số tên lửa đối hải bị tiêu diệt trong loạt phóng khi bị các tổ hợp pháo phòng không tự động chế áp. Đánh giá được thực hiện bằng phương pháp mô phỏng thực nghiệm Monte-carlo. Kết quả này làm cơ sở xây dựng các phương pháp vượt hỏa lực pháo phòng không tự động trên tàu cho loạt phóng tên lửa đối hải. Từ khóa: Tổ hợp pháo phòng không tự động, Tên lửa đối hải. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong vùng hỏa lực phòng thủ tầm gần, các tàu địch chủ yếu sử dụng các tổ hợp pháo phòng không tự động (PPKTĐ) và các tên lửa phòng không tầm thấp. Các tổ hợp PPKTĐ có nhiệm vụ tiêu diệt tên lửa đối hải (TLĐH) khi chúng hạ độ cao và giảm tốc độ, bay tự dẫn tiến tới tầu (cách tầu từ 7 – 2 km). Hiện nay [2], nhiều loại TLĐH có khả năng cơ động linh hoạt khi tác chiến trên biển, nên các tổ hợp pháo có cỡ nòng trung bình không hiệu quả khi bắn TLĐH. Tuy nhiên, theo các nghiên cứu [1],[2],[3], các tổ hợp PPKTĐ có cỡ nòng nhỏ (đơn cử Vunkal – Phalanc, Golkiper) có hiệu quả đáng kể khi bắn TLĐH trong vùng phòng thủ của mình. Bài toán tìm phương pháp cơ động cho các loại TLĐH vượt qua được hỏa lực chế áp của các tổ hợp PPKTĐ trên tầu rất có ý nghĩa trong quá trình thiết kế các TLĐH. Khi TLĐH bắt đầu bay vào vùng chế áp của PPKTĐ, PPKTĐ khai hỏa nhằm tiêu diệt TLĐH, hoặc tiêu diệt hệ thống chỉ thị mục tiêu của TLĐH. Trong vùng này, TLĐH thường bay ở chế độ tự dẫn, ăngten của đầu tự dẫn hướng vào tầu địch. Như vậy bài toán vượt qua chế áp PPKTĐ để tiêu diệt tầu địch tương đối phức tạp. Yêu cầu đạn PPKTĐ phải bắn trúng TLĐH và tiêu diệt nó. Do thời gian bay của TLĐH trong vùng phòng thủ của PPKTĐ rất ngắn (2-5s) [2], nên PPKTĐ phải đảm bảo thời gian chuẩn bị bắn ngắn nhất, khoảng 2- 4 s, triển khai hỏa lực nhanh. Nhằm xác định các phương pháp vượt hỏa lực PPKTĐ trên tầu địch cho TLĐH, cần nghiên cứu tương tác phức tạp: Loạt phóng TLĐH và tổ hợp PPKTĐ. Khảo sát tương tác này thông thường được giải quyết qua việc xây dựng các mô hình mô phỏng toán học. Loạt phóng TLĐH ở đây được xem là loạt các TLĐH đã vượt qua các vùng phòng thủ tầm xa, tầm trung và bắt đầu tiến vào vùng chế áp của PPKTĐ. Bài báo trình bày mô hình tương tác giữa tổ hợp pháo phòng không tự động trên tầu và loạt phóng tên lửa đối hải. Dựa trên mô hình này, đánh giá kỳ vọng toán học số tên lửa đối hải bị tiêu diệt trong loạt phóng khi bị các tổ hợp pháo phòng không tự động chế áp. 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA TỔ HỢP PHÁO PHÒNG KHÔNG TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU VÀ LOẠT PHÓNG TÊN LỬA ĐỐI HẢI 2.1. Cơ sở lý thuyết Một trong các phương pháp mô phỏng quá trình bắn của PPKTĐ là mô hình toán học kiểu giải tích [1], [5]. Tuy nhiên, khi dùng toán giải tích cần đưa vào hàng loạt các giả thiết điều kiện, ví dụ như hệ số hiệu chỉnh sai số bắn giữa các loạt đạn, độ lệch rung nòng pháo… Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 36, 04 - 2015 33  Tên lửa & Thiết bị bay Những giả thiết (yếu tố ảnh hưởng đến kết quả bắn PPKTĐ này) rất khó giải quyết triệt để khi mô tả mối tương quan không gian – thời gian giữa loạt phóng TLĐH và tổ hợp PPKTĐ. Hiện nay [2], phương pháp mô hình hóa mô phỏng trên cơ sở xác suất thống kê cho phép tính tới hầu hết các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bắn PPKTĐ đã nêu trên mà không cần sử dụng các giả thiết và điều kiện riêng. 2.2. Xây dựng mô hình toán học Trong bài báo, chúng ta xét tương tác giữa một loạt phóng TLĐH và một tổ hợp PPKTĐ. Xét mối tương quan giữa TLĐH và tổ hợp PPKTĐ là trực diện. Mối tương quan này được mô tả trên hình 1. Hình 1. Mối tương quan giữa TLĐH và tổ hợp PPKTĐ. Khi bay ở các vùng phòng thủ tầm xa và tầm trung, các TLĐH có thể bị tiêu diệt bởi hệ thống phòng thủ trên không và tác chiến điện tử của địch gây ra, do vậy sự phân bố loạt phóng TLĐH vào vùng chế áp của tổ hợp PPKTĐ là phân bố ngẫu nhiên. Lưu đồ thuật toán đánh giá tương tác giữa loạt phóng TLĐH và tổ hợp PPKTĐ được trình bày trên hình 2. Mô hình được xây dựng dựa trên cơ sở xác suất thống kê, chưa từng được công bố trên các tài liệu chuyên ngành. Xét loạt phóng TLĐH gồm 5 tên lửa. Do cần thời gian chỉ thị mục tiêu cho tổ hợp PPKTĐ, nên đối với tên lửa thứ nhất, tổ hợp PPKTĐ sẽ bắn trước. Đối với các tên lửa còn lại sẽ lần lượt bắn theo các loạt tiếp theo. Khi đó, tổ hợp PPKTĐ cần bắn loạt đạn sao cho, viên đạn cuối cùng trong loạt sẽ phải gặp TLĐH ở cự ly cho trước Dmin. Cự ly này được xác định theo công thức: D j  Dmin VTLDH .Tchuky  VTLDH .Tban (1) Trong đó: Dj - Cự ly tức thời từ nòng pháo đến TLĐH; Dmin - Cự ly từ nòng pháo đến điểm gặp TLĐH của viên đạn cuối cùng trong loạt bắn của PPKTĐ; VTLĐH - Vận tốc bay của TLĐH; Tchuky - Thời gian tính từ thời điểm kết thúc bắn vào TLĐH thứ j đến khi sẵn sàng bắn vào TLĐH thứ j+1 (tổng thời gian chuyển kênh bám mục tiêu, tự động bám mục tiêu và xử lý các thông tin chuẩn bị sẵn sàng bắn); Tban - Thời gian bắn của một loạt gồm n viên đạn. Trong trường hợp tổng quát, nếu tính đến thời gian làm mát nòng pháo, thì thời gian Tchuky có thể thay đổi. Trong loạt phóng TLĐH, nếu tên lửa thứ nhất bị PPKTĐ tiêu diệt, thì số tên lửa bị tiêu diệt tăng một tên lửa. N td  N td  1 (2) 34 ...