空降裝甲裝備戰(zhàn)場損傷修理工作量預(yù)計建模

石文華，楊建文，姜為學(xué)

(空軍空降兵學(xué)院，廣西 桂林 541003)

【后勤保障與裝備管理】

空降裝甲裝備戰(zhàn)場損傷修理工作量預(yù)計建模

石文華，楊建文，姜為學(xué)

(空軍空降兵學(xué)院，廣西 桂林 541003)

在分析傳統(tǒng)戰(zhàn)場損傷修理工作量確定方法不足的基礎(chǔ)上，給出了空降裝甲裝備戰(zhàn)場損傷修理工作量的定量計算方法，在計算不同戰(zhàn)損等級戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值時，根據(jù)空降裝甲裝備的特點，認(rèn)定其戰(zhàn)損修理工作量服從對數(shù)正態(tài)分布，根據(jù)修復(fù)輕損、中損需要的工時計算其數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值，提高了戰(zhàn)損比確定的科學(xué)性；最后通過實例應(yīng)用，驗證了模型的合理性。

戰(zhàn)場損傷；戰(zhàn)損等級；對數(shù)正態(tài)分布；戰(zhàn)損修理工作量

空降作戰(zhàn)是在第一次世界大戰(zhàn)中被催生出的一種嶄新的作戰(zhàn)樣式，具有“走在空中、打在地面、保障在遠(yuǎn)方”的特點[1]。從近幾十年來發(fā)生的車臣戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭等來看，空降作戰(zhàn)在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭中仍舊并且將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。尤其，輕型步兵戰(zhàn)車、傘兵突擊車和自行火炮等空降裝甲裝備的使用，對打擊敵方地面作戰(zhàn)力量，進(jìn)而打贏整個戰(zhàn)爭發(fā)揮了不可替代的作用。

參與空降作戰(zhàn)的裝甲裝備一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，科技含量高，作戰(zhàn)中對裝備保障的依賴性大；同時，面對敵方可能的新型高效能武器的打擊，空降裝甲裝備的損傷會急劇增加。裝備損傷的修復(fù)需要消耗一定的工時。需要消耗的工時越多，認(rèn)為其戰(zhàn)損修理工作量越大。參戰(zhàn)裝備的戰(zhàn)損修理工作量是科學(xué)確定搶修人員數(shù)量的重要參考依據(jù)，傳統(tǒng)的戰(zhàn)損修理工作量預(yù)計大都屬于經(jīng)驗估計[2-4]，且僅僅是根據(jù)20世紀(jì)幾場典型戰(zhàn)爭得出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，而現(xiàn)代空降作戰(zhàn)的戰(zhàn)場條件已經(jīng)發(fā)生巨大變化，采用這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)估計的裝備戰(zhàn)損修理工作量已經(jīng)不具有較強(qiáng)的說服力，迫切需要根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件研究空降作戰(zhàn)戰(zhàn)斗損傷修理工作量的計算方法。

1 模型建立

1.1 戰(zhàn)損修理工作量計算模型

戰(zhàn)損修理工作量與作戰(zhàn)環(huán)境的嚴(yán)酷程度、參戰(zhàn)裝備的數(shù)量、戰(zhàn)斗時間、裝備戰(zhàn)斗力發(fā)揮情況等因素有關(guān)。受我空降兵保障能力限制，在空降作戰(zhàn)中，配備的裝備保障力量只能完成對輕度戰(zhàn)損裝甲裝備和部分中度戰(zhàn)損裝甲裝備的修理任務(wù)，因此，輕損1級(由使用人員修理)、輕損2級、中損被認(rèn)為是可以修復(fù)的損傷。

以空降作戰(zhàn)中運用廣泛的某型步兵戰(zhàn)車為例，對不同損傷等級的步兵戰(zhàn)車進(jìn)行修理所需的工時總數(shù)Tx為

(1)

式(1)中，N為參戰(zhàn)步兵戰(zhàn)車數(shù)量；D為戰(zhàn)損率；j=1代表輕損1級；j=2代表輕損2級；j=3代表中損；αj為第種損傷等級的步戰(zhàn)車占所有損傷步戰(zhàn)車總數(shù)的比值，Tj為第種損傷等級的損傷修復(fù)工時定額。

1.2 戰(zhàn)損率計算模型

在空降作戰(zhàn)中，裝備戰(zhàn)損率D與作戰(zhàn)環(huán)境、敵方武器威力和我方裝備戰(zhàn)斗力發(fā)揮程度等因素有關(guān)，其計算公式[1]：

(2)

式(2)中，W為我方戰(zhàn)斗單位(營)編制武器數(shù)量；R0為我方最初參戰(zhàn)的戰(zhàn)斗單位數(shù)量(營)；y0為參戰(zhàn)武器裝備總數(shù)量；Pf為裝備自身防護(hù)使戰(zhàn)損率降低的百分比；B0為敵方最初參戰(zhàn)的戰(zhàn)斗單位數(shù)量(營)；ρ為敵方武器對我射擊的毀傷率；t為實際作戰(zhàn)時間(天)；K為我方裝備戰(zhàn)斗力與敵方武器戰(zhàn)斗力之比，表示為

(3)

其中，β為我方武器對敵方射擊的毀傷率。

1.3 不同戰(zhàn)損等級戰(zhàn)損量確定

步兵戰(zhàn)車是一個復(fù)雜系統(tǒng)，其組成包含機(jī)電、電子、機(jī)械等各種裝備部件，出現(xiàn)戰(zhàn)場損傷后，各個損傷的修理頻率和修理時間都有很大不同，其維修工時規(guī)律比較適合用對數(shù)正態(tài)分布描述[5]。本文認(rèn)定步兵戰(zhàn)車的戰(zhàn)損維修工時服從對數(shù)正態(tài)分布，即用對數(shù)正態(tài)分布描述戰(zhàn)損量分布規(guī)律。其概率密度函數(shù)：

(4)

根據(jù)維修工作量的分布密度函數(shù)f(t)可以求得裝備維修工作量分布函數(shù)F(t)為

(5)

設(shè)修復(fù)戰(zhàn)損等級的損傷需要的工時范圍為(ti1,ti2)，則對應(yīng)戰(zhàn)損等級的步兵戰(zhàn)車數(shù)量占所有戰(zhàn)損步兵戰(zhàn)車的比值為

F(ti1)-F(ti2)

(6)

2 實例應(yīng)用

2.1 戰(zhàn)損率計算

假定我空降兵某部投入1個團(tuán)共3個營的兵力參加空降奪島戰(zhàn)役，該團(tuán)裝備某型步兵戰(zhàn)車(包含指揮車)117臺，有60臺投入戰(zhàn)斗，剩余戰(zhàn)車留作預(yù)備使用。

經(jīng)過調(diào)查和分析，在空降奪島戰(zhàn)役中，我方主要作戰(zhàn)裝備為某步兵戰(zhàn)車，敵方防御武器為重機(jī)槍，迫擊炮，并且我方武器對敵方射擊的毀傷率β=0.7，敵方武器對我裝備射擊的毀傷率ρ=0.4，我方最初參戰(zhàn)的戰(zhàn)斗單位數(shù)量(營)R0=3，我方戰(zhàn)斗單位(營)編制武器數(shù)量W=20，敵方最初參戰(zhàn)的戰(zhàn)斗單位數(shù)量(營)B0=3，我方步兵戰(zhàn)車自身防護(hù)使戰(zhàn)損率降低的百分比Pf=20%。

戰(zhàn)斗進(jìn)行4天后，也即作戰(zhàn)時間t=4天，敵方基本喪失抵抗力，我方基本掌握奪島戰(zhàn)役主動權(quán)。此時，我軍決定臨時休整，并統(tǒng)計步兵戰(zhàn)車戰(zhàn)損情況，為確定戰(zhàn)場搶修人員數(shù)量做準(zhǔn)備。把上述數(shù)據(jù)代入式(1)，得到我方步兵戰(zhàn)車的戰(zhàn)損率：

D=0.451 7

則出現(xiàn)損傷的步戰(zhàn)車數(shù)量為

M=60×0.451 7=27.1

向上取整后得到M=27。

2.2 不同戰(zhàn)損等級戰(zhàn)損比值計算

根據(jù)調(diào)研統(tǒng)計資料[6-8]，某型步兵戰(zhàn)車不同戰(zhàn)損等級的損傷修復(fù)工時范圍如表1所示。

表1 某步兵戰(zhàn)車不同戰(zhàn)損等級的損傷修復(fù)工時范圍

圖1 某型步兵戰(zhàn)車戰(zhàn)場損傷修理工作量分布概率密度

圖2 某型步兵戰(zhàn)車戰(zhàn)場損傷修理工作量概率分布

根據(jù)表1和式(5)計算不同損傷等級所需修復(fù)工時的分布函數(shù)值，為

F(0)=0, F(50)=0.277 44

F(100)=0.625 66, F(250)=0.936 3

根據(jù)式(6)，輕損1級的步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值為

F(50)-F(0)=0.277 44

輕損2級的步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值為

F(100)-F(50)=0.348 22

中損的步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值為

F(250)-F(100)=0.316 04

重?fù)p的步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值為0.058 3。

畫出各個戰(zhàn)損等級的步兵戰(zhàn)車所占比值的條形圖，如圖3所示。其中數(shù)字1,2,3,4分別代表輕損1級、輕損2級、中損、重?fù)p。

圖3 各類戰(zhàn)損等級戰(zhàn)車所占比值條形圖

2.3 戰(zhàn)損量確定

根據(jù)上述戰(zhàn)損比值計算結(jié)果和式(1)計算各個戰(zhàn)損等級的搶修任務(wù)工作量，如表2所示。

表2 03式步兵戰(zhàn)車不同戰(zhàn)損等級的搶修工作量

文獻(xiàn)[2-4]給出了裝甲裝備不同戰(zhàn)損等級戰(zhàn)損量的經(jīng)驗估計，按照其方法，在空降作戰(zhàn)中步兵戰(zhàn)車的戰(zhàn)損率為40%～50%，損壞程度按報廢30%、重?fù)p10%、中損20%、輕損40%預(yù)計，而本文方法得出的結(jié)論卻是：在作戰(zhàn)第4天我方取得主動權(quán)時步兵戰(zhàn)車的損傷率為45.17%，且輕損比值為0.626，中損比值為0.316 04。可見，本文結(jié)論與經(jīng)驗數(shù)據(jù)相比有一定差別。傳統(tǒng)方法僅僅是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論，而運用本文方法得出的不同戰(zhàn)損等級步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值則是考慮了裝備的自身特點和戰(zhàn)場實際情況，其結(jié)論具有更強(qiáng)的說服力。

3 結(jié)論

本文根據(jù)空降裝甲裝備的特點，運用對數(shù)正態(tài)分布描述空降裝甲裝備戰(zhàn)損修理工作量分布規(guī)律，進(jìn)而確定各戰(zhàn)損等級步兵戰(zhàn)車數(shù)量與戰(zhàn)損戰(zhàn)車總數(shù)量的比值和戰(zhàn)損修理工作量。相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗估計，本文方法為戰(zhàn)場搶修工作量的預(yù)計提供了定量模型支撐，具有較大的應(yīng)用價值。

[1] 海占勇,紀(jì)光.空降作戰(zhàn)裝甲裝備保障研究[M].北京：藍(lán)天出版社,2015.

[2] 杜軍影.裝甲步兵分隊?wèi)?zhàn)時裝備保障行動[M].北京：軍事誼文出版社,2008.

[3] 董原生.戰(zhàn)場搶修與保障裝備[M].北京：裝甲兵工程學(xué)院,2003.

[4] 魏剛.空降兵裝備保障[M].北京：藍(lán)天出版社,2008.

[5] 徐宗昌.裝備保障性工程與管理[M].北京：國防工業(yè)出版社,2006.

[6] 石全.裝備戰(zhàn)場損傷建模仿真及其應(yīng)用研究[D].北京：裝甲兵工程學(xué)院,2009.

[7] 孫寶深,賈希勝,程中華.戰(zhàn)時裝備維修保障資源優(yōu)化模型[J].火力與指揮控制,2013,38(6):159-162.

[8] 郭玉明,陳東林,李志剛.航空裝備戰(zhàn)時維修保障能力評價模型[J].火力與指揮控制,2010,35(10):166-170.

[9] 王其林，程杰，馬軍.基于仿真模擬的裝備戰(zhàn)場損傷預(yù)測 [J].四川兵工學(xué)報，2014(4):65-67.

(責(zé)任編輯唐定國)

Modeling of Repair Effort Prediction About Airborne Armored Equipment Battlefield Damage

SHI Wen-hua, YANG Jian-wen, JIANG Wei-xue

(Air Force Airborne Academy, Guilin 541003, China)

Based on the analyzing of the defect of present methods about predicting battlefield damage repair effort, the quantitative calculation model was given about airborne armored equipment battlefield damage repair effort. According to the characteristic of airborne armored equipment, the conclusion was obtained that the repair effort obeys Log-normal distribution. When calculating the proportion of different battlefield damage degree, the Log-normal distribution function was used to calculating the proportion in preference to the needed man-hour about low and middle degree damage, and it improved the feasible of the proportion calculation. At last, the application of example validated the practical value of the model.

battlefield damage; battlefield damage degree; log-normal distribution; repair effort

2016-07-27；

石文華(1983—)，男，講師，主要從事裝備保障研究。

10.11809/scbgxb2016.12.027

石文華，楊建文，姜為學(xué).空降裝甲裝備戰(zhàn)場損傷修理工作量預(yù)計建模[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(12):118-120.

format:SHI Wen-hua, YANG Jian-wen, JIANG Wei-xue.Modeling of Repair Effort Prediction About Airborne Armored Equipment Battlefield Damage[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(12):118-120.

TJ714

A

2096-2304(2016)12-0118-03

修回日期：2016-08-26