智能空战对抗训练关键技术研究
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2.2 空战态势优势函数构建

2.2.1 角度态势优势函数

通过对空战过程进行分析可以发现,在空战过程中敌方相对于我方的方位角越小,我方的攻击优势越大;而敌方的进入角越小,敌方态势越恶劣,在这种情况下将形成一种追击状态。针对角度因素在空战过程中对空战态势的影响,可以基于双方飞机的雷达搜索角、导弹攻击范围、飞机逃逸角3个方面对其做进一步细化,结合具体情况进行细致的分析。当方位角在雷达搜索角范围内时,导弹攻击范围内则占据攻击优势,对当前我方空战态势也有积极影响;当敌方飞机进入角小于飞机逃逸角时,我方的攻击优势较大。根据这些关系,可以构建出相应的角度态势优势函数。

空战过程中,敌我双方空战角度态势分析如图2.3所示。其中,假设VA为我方速度矢量,VB为敌方速度矢量,φ为我方相对于敌方的方位角,q为敌方的进入角,φRmax为雷达的最大搜索角,φMmax为空空导弹最大离轴发射角,φMKmax为空空导弹不可逃逸区最大偏角。同时,为了方便描述,在本书中规定φq向右偏为正,向左偏为负,并且满足以下要求:

图2.3 敌我双方空战角度态势分析

现根据以上情况对空战角度态势进行分析,可将空战角度态势根据φMKmaxφMmaxφRmax划分为以下6个区域进行讨论:

角度态势优势依据φq的关系大致可分为8种情况。由图2.3可以看出,在特定值φ1q1区间,我方对敌方形成追击态势,我方相对方位角较小,且目标区位于我方的攻击范围内,目标进入角较小,我方占据攻击优势。在特定值φ1q2区间,我方相对方位角较小,目标进入角较大,双方形成一个相互对立的态势。在特定值φ2q1区间,目标位于飞机武器(导弹、航炮)最大离轴发射角和不可逃逸区最大偏角之间,我方对敌方的打击能力受到限制,难以对敌方造成威胁,认为我方优势较小。在特定值φ2q2区间,对敌方的攻击效果更弱,我方攻击态势优势更小。在特定值φ3φ4所对应的所有区间中,我方均为劣势状态。

总之,从整体来看,随着φ值的减小,我方的态势优势越发明显;随着q值的增大,敌方劣势越发突出。因此,结合飞机的静态参数,可构建角度态势优势函数,如式(2.3)所示。

2.2.2 速度态势优势函数

空战过程中,机动速度越大,追击敌人时越能够更快进入攻击范围,达到威胁距离;同时,在受到敌人追击的时候,也越容易逃逸出敌人的攻击距离,实现规避。但同时,根据飞机的性能,在飞机速度超过其最佳作战速度时,相应的性能发挥及机动灵活性也大大降低,速度优势反而降低。综合考虑飞机静态参数最佳空战速度VFbest,对函数进行分段,建立如式(2.4)和式(2.5)所示的速度态势优势函数,对应的速度优势函数分析如图2.4所示(彩图见插页)。

图2.4 速度优势函数分析

VFbest>1.5VT时:

VFbest≤1.5VT时:

2.2.3 高度态势优势函数

空战过程中,飞机始终处于高空环境。一般而言,飞机的飞行高度越高,其空战优势越大,但同时高空的恶劣环境对飞机的作战性能也有极为明显的影响。假设飞机的最佳空战高度为HFbest,并以此进行高度态势优势函数的构建。其中,我方高度HF相对于敌方高度HT越高,其空战优势越大;我方高度越接近最适合作战的高度,其空战优势越大。由此可建立高度态势优势函数,即

2.2.4 距离态势优势函数

在作战过程中,我方飞机主要通过雷达搜索来发现并捕捉敌人,其后主要通过机载武器对敌方造成有效杀伤,但随着双方距离的增大,雷达的捕获能力和武器的杀伤力也逐渐减小,整体来说,对敌方造成的威胁随之变小。因此,通过分析武器的攻击范围(DMmin, DMmax)、不可逃逸范围(DMKmin, DMKmax)及雷达的搜索范围DR等来建造距离态势优势函数(见图2.5),即

图2.5 距离态势优势函数分析

经过上述分析可知,空战态势评估就是综合影响飞机空战态势的各种因素,如角度、速度、高度及两机距离等的定量评估技术。对这些因素进行定量分析及对各优势函数进行构建,综合空战态势优势函数如式(2.8)所示。

式中,ωii=1, 2, 3, 4)为各项态势优势函数所占权重。