登陸作戰(zhàn)武裝直升機(jī)火力支援效能評估＊

李仁松 王志邦 姜 超

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430）

1 引言

兩棲作戰(zhàn)是目前海上作戰(zhàn)的一種重要樣式，對岸火力支援又是兩棲編隊的一項主要作戰(zhàn)任務(wù)。艦載武裝直升機(jī)作為兩棲編隊對岸火力支援的主要作戰(zhàn)武器系統(tǒng)之一，對其對岸火力支援效能進(jìn)行客觀、正確的評估在艦載武裝直升機(jī)武器裝備建設(shè)和戰(zhàn)術(shù)使用研究上具有十分重要的意義。武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能評估的方法有很多，如實戰(zhàn)評估法、試驗法、數(shù)學(xué)模擬法等，ADC模型是其中一種常用的解析評估方法。本文以ADC模型為基礎(chǔ)，通過對能力矩陣C進(jìn)行量化處理并提出突防概率系數(shù)H 和人員操作水平系數(shù)K對模型進(jìn)行修正。

2 ADC效能評估模型

ADC效能評估模型是由美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能委員會（WSEIAC）提出的，即

其中，矩陣E（Effectiveness）表示待評估武器系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能值指標(biāo)，是對武器系統(tǒng)完成所賦予它的使命任務(wù)能力的綜合量度，通常用概率值表示；矩陣A（Availability）表示待評估武器系統(tǒng)的可用度（有效性）指標(biāo)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時處于可工作狀態(tài)或可承擔(dān)任務(wù)狀態(tài)程度的量度，反映了系統(tǒng)戰(zhàn)備情況的優(yōu)劣；矩陣D（Dependability）表示待評估武器系統(tǒng)的可信度（可依賴性）指標(biāo)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)處于某一狀態(tài)而結(jié)束時處于另一狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移性指標(biāo)的表述，反映了系統(tǒng)可靠性的好壞；矩陣C（Capability）表示武器系統(tǒng)的固有能力，是對系統(tǒng)在各種不同狀態(tài)條件下完成所賦予使命任務(wù)能力的量度，反映了設(shè)計能力與作戰(zhàn)實際要求能力之間的符合程度［1］。

ADC效能模型是一個基于過程的動態(tài)的系統(tǒng)概念［1］，能較全面地反映武器系統(tǒng)狀態(tài)及隨時間變化的多項戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標(biāo)在作戰(zhàn)使用中的動態(tài)變化和綜合應(yīng)用，因而比較適合于較為復(fù)雜的武器系統(tǒng)的效能評估。其求解過程的流程圖可以用圖1表示。

圖1 計算系統(tǒng)作戰(zhàn)效能流程圖

由于武器和軍事裝備都是在敵方的積極對抗條件下運用的，對抗環(huán)境對武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能有很大影響，所以在評定艦載武裝直升機(jī)對岸火力作戰(zhàn)效能時，必須綜合考慮戰(zhàn)場和敵我因素，模型才能更符合作戰(zhàn)實際。為此，本文對ADC模型作如下修改

式中：H為突防概率系數(shù)，K為我方操作人員操作水平系數(shù)。

3 艦載武裝直升機(jī)對岸火力效能評估模型

3.1 建立效能評估指標(biāo)體系

現(xiàn)代武裝直升機(jī)機(jī)載武器系統(tǒng)通常包括：反坦克（裝甲）導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、航炮、火箭及機(jī)槍等，按不同的作戰(zhàn)任務(wù)可有多種武器配掛方式［2］。艦載武裝直升機(jī)由于受飛行重量、性能及使用等多方面的要求或限制，在執(zhí)行對岸火力支援任務(wù)時通常掛載對地攻擊武器，其對岸火力支援系統(tǒng)主要包括武器控制子系統(tǒng)、指揮通信子系統(tǒng)、偵查子系統(tǒng)等。

艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)的可用度矩陣A主要受系統(tǒng)的可信賴性、維修性和維修管理水平?jīng)Q定，具體由系統(tǒng)的故障率λ和修復(fù)率μ決定?？尚哦染仃嘍直接取決于武器系統(tǒng)可信賴性和使用過程中的修復(fù)性，也與人員素質(zhì)和指揮因素等有關(guān)［1］。能力矩陣C代表系統(tǒng)固有的能力，由武器系統(tǒng)在設(shè)計制造時決定，主要有基本能力、生存能力、協(xié)同保障能力。艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)基本能力主要包括打擊精度、命中范圍、毀傷能力、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，生存能力由飛行速度、機(jī)動性和抗毀傷能力決定，協(xié)同保障能力則可細(xì)化為彈藥存儲量、通信指揮能力和信息化能力。艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援時，在突防過程中不僅要克服敵火力攔阻，還要克服復(fù)雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境影響和自然環(huán)境影響。操作水平性系數(shù)主要由武器操作人員的能力、平時訓(xùn)練模式和戰(zhàn)場心理素質(zhì)決定。綜合考慮上述因素，構(gòu)建艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系，如圖2所示。

3.2 確定可用度矩陣A

假設(shè)艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援時其作戰(zhàn)系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中只有兩種狀態(tài)，即正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。這種情況下，可用度向量A只有兩個分量a1、a2，即

式中a1和a2分別表示系統(tǒng)在任意時刻處于可工作狀態(tài)和故障狀態(tài)的概率。若故障率λ和修復(fù)率μ已知，MTBF為作戰(zhàn)系統(tǒng)的平均無故障工作時間，MTTR為平均故障修復(fù)時間，則當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定時，有

3.3 確定可信度矩陣D

由于系統(tǒng)在開始工作或執(zhí)行任務(wù)時只有工作和故障兩種可用性狀態(tài)，則其可信度矩陣為有四個元素構(gòu)成的矩陣，即

圖2 艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系

式中，d11為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a1狀態(tài)，在完成任務(wù)時仍處于a1狀態(tài)的概率；d12為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a1狀態(tài)，在完成任務(wù)時處于a2狀態(tài)的概率；d21為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a2狀態(tài)，在完成任務(wù)時處于a1狀態(tài)的概率；d22為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a2狀態(tài)，在完成任務(wù)時仍處于a2狀態(tài)的概率。對于可修理的武器系統(tǒng)，當(dāng)平均無故障工作時間和平均修復(fù)時間都服從指數(shù)分布時，故障率λ和修復(fù)率μ均為常數(shù)，T為任務(wù)持續(xù)時間，并且假設(shè)艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援時其系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中是不可修復(fù)的，因此μ＝0，則

3.4 確定能力矩陣C

艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)能力矩陣為

式中，c1表示對岸火力支援系統(tǒng)正常作戰(zhàn)時完成作戰(zhàn)任務(wù)的概率，是其作戰(zhàn)能力的綜合體現(xiàn)；c2表示武器系統(tǒng)故障時完成作戰(zhàn)任務(wù)的概率，一般情況下認(rèn)為c2＝0。本文采取層次分析法和模糊綜合評判方法對C進(jìn)行量化處理，具體做法為：

1）建立武器系統(tǒng)對岸火力支援能力評估因素域U

根據(jù)已建立的艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系，可得

2）確定評語等級論域V

3）建立單因素評判的模糊關(guān)系矩陣R

式中，rij為各層因素集U中因素Ui對應(yīng)論域V中等級Vj的隸屬關(guān)系，即對評判對象中的第i項因素的單因素評判，此處為第1層指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣。

4）采用層次分析法確定評判因素權(quán)向量

5）進(jìn)行模糊綜合評判

3.5 求能力系數(shù)K和戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)H

結(jié)合實際情況或通過專家評分方法，得出人員專業(yè)能力、平時訓(xùn)練水平、戰(zhàn)場心理素質(zhì)三個分量具體分值和權(quán)重，根據(jù)加權(quán)平均法求得能力系數(shù)K：，則做歸一化處理。

6）計算能力值

將評判等級與相應(yīng)分?jǐn)?shù)結(jié)合，計算能力值C1的評分，

同理，可求出戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)H：

其中Ki、Hij分別為影響能力系數(shù)和戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)的各個因素的具體分值，αi、βi、βij為相應(yīng)的權(quán)重值。

3.6 求艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能E

利用公式E＝H·K·A·D·C求出艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能E。

4 實例分析

4.1 計算可用度矩陣A

假設(shè)，A型艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)如下。系統(tǒng)故障間隔時間T＝200小時，故障修復(fù)時間R＝2小時，則用式（4）、式（5）可計算出其可用度矩陣A為

4.2 計算可信度矩陣D

設(shè)改型艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)故障分布服從指數(shù)分布，在執(zhí)行對岸火力支援任務(wù)的1小時期間，系統(tǒng)故障不可修復(fù)，則用式（7）可計算出可信度矩陣為

4.3 計算確定能力矩陣C

通過專家給分，用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗，求出艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)能力矩陣各層指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

表1 能力矩陣各層指標(biāo)權(quán)重表

用模糊關(guān)系合成原理計算能力值，可得：

同理可得：

故艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援系統(tǒng)正常時的能力值為

則能力矩陣為

4.4 計算操作水平系數(shù)K和突防概率系數(shù)H

結(jié)合實際情況和武器裝備設(shè)計性能參數(shù)，得操作水平系數(shù)K和突防概率系數(shù)H 的各層權(quán)重值及相關(guān)參數(shù)表，如表2所示。

表2 權(quán)重值及相關(guān)參數(shù)表

利用式（10）和式（11），計算得：

4.5 計算艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能E

實例分析證明，在真實戰(zhàn)場環(huán)境中，突防概率系數(shù)和人員操作水平系數(shù)對艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能有相當(dāng)大影響，不能忽視。

5 結(jié)語

運用改進(jìn)ADC模型對艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能進(jìn)行綜合評估是現(xiàn)實可行的，該模型不僅考慮了艦載武裝直升機(jī)自身的能力，也綜合考慮了突防概率系數(shù)和人員操作水平系數(shù)對作戰(zhàn)效能的影響，因此，得出的結(jié)論將更加符合戰(zhàn)場實際。同時，通過采用層次分析法、模糊綜合評判法對ADC模型能力矩陣進(jìn)行量化處理，實現(xiàn)了定性分析和定量計算相結(jié)合，有利于了解不同因素對艦載武裝直升機(jī)對岸火力支援效能的影響程度，為設(shè)計研發(fā)和實際作戰(zhàn)使用提供了參考依據(jù)。但是在考慮系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)時僅簡單考慮了正常工作和故障兩種狀態(tài)，還有進(jìn)一步研究的空間。

［1］邢昌風(fēng)，李敏勇，吳玲.艦載武器系統(tǒng)效能分析［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008：3－4.

［2］劉良權(quán).艦載信息系統(tǒng)［M］.大連：海軍大連艦艇學(xué)院，2002：2－8.

［3］文仲輝.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)分析［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2000：276－283.

［4］黃志永，武裝直升機(jī)作戰(zhàn)效能評估［M］.北京：空軍指揮學(xué)院，2012：22－35.

［5］張最良，李長生，趙文志.軍事運籌學(xué)［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，1997：388－390.

［6］錢頌迪.運籌學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2000：5－7.

［7］韓雁飛.艦艇編隊對空防御問題研究［J］.艦載武器，1998（1）.

［8］閻永玲，雷英杰，張慶波.關(guān)于ADC法評估C4ISR系統(tǒng)效能中的可靠性［J］，火力與指揮控制，2008：11－12.

［9］王可定.作戰(zhàn)基礎(chǔ)模擬理論與方法［M］.長沙：國防科學(xué)大學(xué)出版社，1999：176－180.

［10］張野鵬.作戰(zhàn)模擬基礎(chǔ)［M］.北京：解放軍出版社，1995：37－45.