綜合火力方案模擬評估

張慶捷,徐 華,趙 瑾,鄭 斌

(陸軍軍官學(xué)院,安徽 合肥 230031)

綜合火力方案模擬評估

張慶捷,徐 華,趙 瑾,鄭 斌

(陸軍軍官學(xué)院,安徽 合肥 230031)

綜合火力毀傷效能是綜合火力方案評估與優(yōu)選的關(guān)注重點(diǎn),對其進(jìn)行模擬評估能夠更加有效地解決變量眾多、約束復(fù)雜、計(jì)算繁重等問題。探討了綜合火力作戰(zhàn)方案及其優(yōu)選、綜合火力毀傷效能的內(nèi)涵和現(xiàn)實(shí)意義,分析了采用模擬評估方法的合理性,描述了模擬評估的關(guān)鍵工作,給出了模擬評估示例和結(jié)論。

綜合火力；方案；模擬評估；毀傷效能

綜合火力的運(yùn)用已成為現(xiàn)代戰(zhàn)場中克敵制勝的重要手段之一。面對越來越多的先進(jìn)火力裝備投放戰(zhàn)場,作戰(zhàn)對象兵力編配日趨優(yōu)化,如何從眾多的綜合火力方案中選取一個(gè)最佳(幾個(gè)可行)方案已成為作戰(zhàn)籌劃的重要環(huán)節(jié)[1-3]。在方案選擇的一般方法上,美國從20世紀(jì)60年代中期開始開展了大量的研究,提出了各種類型的基于效能的評估模型,并用于評估多種類型的武器裝備及其作戰(zhàn)運(yùn)用方案。比較典型的是美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會(huì)的系統(tǒng)效能模型、杜派的理論殺傷力指數(shù)及武器指數(shù)等。前蘇聯(lián)在這方面也有許多成果,比較典型的是佩圖霍夫等著的《防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的效能》和切爾沃納等著的《評定武器效能的概率法》。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,模擬評估技術(shù)的地位日益凸顯,主要包括面向?qū)ο蠹夹g(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、分布交互技術(shù)、嵌入式仿真技術(shù)和智能仿真技術(shù)等,常用方法通常有Lanchester方程、Monte Carlo方法和指數(shù)戰(zhàn)斗模型等[4-6]。本文主要分析基于毀傷效能的綜合火力方案模擬評估途徑。

1 概念分析

1.1 作戰(zhàn)方案及其優(yōu)選

作戰(zhàn)方案是參謀根據(jù)首長決心擬制的對作戰(zhàn)進(jìn)程和戰(zhàn)法的設(shè)想,是指揮員實(shí)施科學(xué)決策、定下聯(lián)合作戰(zhàn)決心的重要基礎(chǔ)。隨著軍隊(duì)信息化建設(shè)的不斷推進(jìn),作戰(zhàn)方案的地位作用不斷提升,探索優(yōu)化作戰(zhàn)方案的評估途徑,對于提升基于信息系統(tǒng)作戰(zhàn)指揮能力,優(yōu)化指揮流程,簡化指揮步驟有著重要意義。具體表現(xiàn)如下:

1)有利于作戰(zhàn)方案優(yōu)選

優(yōu)選作戰(zhàn)方案是通過定性和定量相結(jié)合的方法來保證方案評估優(yōu)選的科學(xué)性和正確性。其將敵方可能行動(dòng)方案與我方初始作戰(zhàn)方案相關(guān)內(nèi)容、初始數(shù)據(jù)包括作戰(zhàn)部署、武器裝備戰(zhàn)技術(shù)參數(shù)等輸入數(shù)據(jù)庫,采取人在回路的方式,基于模型和數(shù)據(jù)推演,對方案可行性、作戰(zhàn)效益、作戰(zhàn)代價(jià)、作戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)等要素進(jìn)行評估,從而選取一至兩個(gè)方案作為決心建議方案。

2)有利于作戰(zhàn)方案實(shí)時(shí)評估

輸入敵我雙方的態(tài)勢、地形、天氣等當(dāng)前戰(zhàn)場情況,以及己方要檢驗(yàn)或預(yù)測的作戰(zhàn)方案,經(jīng)模擬推演可給出指定時(shí)刻的作戰(zhàn)結(jié)果,包括敵我雙方人員傷亡、武器損毀等情況;如果再輸入一種作戰(zhàn)方案,可以經(jīng)過模擬迅速給出新的結(jié)果;比較幾個(gè)方案的結(jié)果,可以從中選出最佳的作戰(zhàn)方案。

1.2 綜合火力毀傷效能

綜合火力毀傷效能有兩種基本認(rèn)識:一是用于戰(zhàn)果統(tǒng)計(jì)的綜合火力毀傷效能,是指運(yùn)用綜合火力完成毀傷任務(wù)的程度;二是用于火力方案評估的綜合火力毀傷效能,是指綜合火力與毀傷需求的匹配程度。不同角度對綜合火力毀傷效能的理解不同。

1)多樣性是在內(nèi)涵理解上

從功能上看,綜合火力毀傷效能僅描述了完成毀傷任務(wù)的程度,故屬于單項(xiàng)效能。從系統(tǒng)構(gòu)成上看,綜合火力是多種火力構(gòu)成的火力系統(tǒng),故該效能又屬于系統(tǒng)效能。從作戰(zhàn)運(yùn)用上看,綜合火力具有臨時(shí)性,所構(gòu)成的火力系統(tǒng)只有在執(zhí)行火力任務(wù)時(shí)才會(huì)組建形成,故該效能又是火力系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。此外,綜合火力毀傷效能是指火力打擊實(shí)施前對綜合火力方案優(yōu)劣程度的一種度量,屬于先驗(yàn)的系統(tǒng)作戰(zhàn)效能,在相同條件下具有可比性;它隨著目標(biāo)任務(wù)、火力構(gòu)成和輸入條件的變化而變化,故又是動(dòng)態(tài)的。

2)綜合性是在描述方法上

根據(jù)造成毀傷的不同火力,毀傷效能一般可分為身管武器對目標(biāo)的毀傷效能、彈對目標(biāo)的毀傷效能、多彈對目標(biāo)的毀傷效能和多武器系統(tǒng)多彈種對目標(biāo)的毀傷效能四種。影響毀傷效能的因素主要包括:射速、有效射程、精度、彈丸威力、射彈散布誤差和作用距離等。由于各種火力各有其毀傷功能和可執(zhí)行的任務(wù),所以它們綜合起來形成的毀傷效能的描述方法各不相同。

3)靈活性是在指標(biāo)選擇上

毀傷任務(wù)區(qū)分為殲滅、壓制、破壞、妨害、拒止、遲滯、驅(qū)逐、擾亂等,綜合火力毀傷任務(wù)還包括這些任務(wù)的部分組合。毀傷效能是衡量毀傷效果的量,可以用毀傷概率、平均毀傷目標(biāo)數(shù)等綜合性指標(biāo)表示,也可用火力密度、火力機(jī)動(dòng)速度、對敵目標(biāo)持續(xù)打擊的時(shí)間、壓制(或攔阻、遲滯、控制)目標(biāo)的時(shí)間等單項(xiàng)指標(biāo)表示[7-9]。

2 技術(shù)準(zhǔn)備

2.1 合理性分析

聯(lián)合作戰(zhàn)背景下,火力運(yùn)用靈活性增大,其毀傷效能指標(biāo)除毀傷概率、毀傷幅員等傳統(tǒng)物理毀傷指標(biāo)外,逐漸重視火力的功能毀傷效能的聚合效應(yīng)、毀傷益損性和毀傷時(shí)效性等。相對應(yīng)的是數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合火力方案、指標(biāo)體系、評估模型和驚人的計(jì)算量[10]。其合理性如下:

1)滿足評估需求

現(xiàn)代作戰(zhàn)是多軍兵種聯(lián)合的作戰(zhàn),由于參戰(zhàn)力量多元,打擊方式多樣,火力運(yùn)用靈活多變,一個(gè)戰(zhàn)役、一場戰(zhàn)斗甚至一次行動(dòng),往往有多個(gè)可行方案,且難分優(yōu)劣,大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的評估過程使手工作業(yè)既任務(wù)繁重又效率低下,故需借助于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行評估。由于戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變,靜態(tài)方案已難以滿足作戰(zhàn)需求,動(dòng)態(tài)方案將成為未來作戰(zhàn)方案的主要形式,方案執(zhí)行進(jìn)程的復(fù)雜性決定了其更需要模擬評估。

2)解決模型計(jì)算

綜合火力毀傷效能評估屬于較為復(fù)雜的評估問題,首先,綜合火力方案的毀傷效能評估指標(biāo)體系涉及因素多,評估模型復(fù)雜,計(jì)算量大;其次,綜合火力對目標(biāo)的毀傷呈非線性特點(diǎn),其毀傷效能聚合效應(yīng)評估難度大。模擬的方法能夠避開建立復(fù)雜模型的必要,從事件的角度模擬計(jì)算,減小復(fù)雜程度和人工工作量。其優(yōu)勢體現(xiàn)在,簡化了繁雜的人工計(jì)算;通過火力毀傷關(guān)聯(lián)性分析,容易理解火力協(xié)同上的邏輯關(guān)系和效能聚合的方式,有助于提高綜合打擊效能;通過對作戰(zhàn)過程的分析及精確模擬可以較為準(zhǔn)確地得出各方案的火力毀傷效能,并能充分反映其細(xì)節(jié),為最優(yōu)(可行)方案選取(優(yōu)化)提供依據(jù)。

3)進(jìn)行方案檢驗(yàn)

運(yùn)用模擬的方法評估,評估人員只需調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù),操作相關(guān)軟件既能夠完成評估,且可對多種方案進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。

2.2 關(guān)鍵工作描述

1)確定綜合火力方案構(gòu)成及分類

基于方案的綜合火力毀傷效能模擬評估的對象是綜合火力方案,問題描述的主要任務(wù)在于弄清綜合火力方案的構(gòu)成及屬性分類。按向下分解、向上綜合的思路得到它們構(gòu)成及模擬評估屬性分類，如圖1。

圖1 綜合火力方案的構(gòu)成

其中,將綜合火力方案(CFP)分為任務(wù)和行動(dòng)兩部分,表示為

CFP=P{CFM,CFA}

(1)

2)火力行動(dòng)的描述

綜合火力行動(dòng)(CFA)可表示為綜合火力構(gòu)成(CF)和火力關(guān)聯(lián)(FR),即

CFA=A{CF,FR}

(2)

其中,對火力的描述主要包括火力類型I、火力屬性A1及其數(shù)量規(guī)模A2等內(nèi)容,可表示為

CF=F{I,Fi}

(3)

Fi=Fi(A1,A2)

(4)

式中,Fi表示第i類火力。

對火力關(guān)聯(lián)的描述主要包括毀傷時(shí)機(jī)(OP)、協(xié)同時(shí)序(SQ)、打擊時(shí)耗(TC)與效果控制(ES)等要素,即

FR=R{OP,SQ,TC,ES}

(5)

3)火力任務(wù)的描述

綜合火力任務(wù)(CFM)包括綜合火力打擊的目標(biāo)(Tg)及其毀傷要求(DD)。可表示為

CFM=M{Tg,DD}

(6)

其中,目標(biāo)的描述主要包括目標(biāo)類型J、目標(biāo)屬性(B1)和數(shù)量規(guī)模(B2)等,可表示為

Tg=Tg{J,Tgj}

(7)

Tgj=Tgj{B1,B2}

(8)

式中,J表示任務(wù)目標(biāo)種類數(shù),Tgj表示第j類目標(biāo),目標(biāo)屬性和數(shù)量規(guī)模的描述見表1。

表1 目標(biāo)和火力單位的屬性和數(shù)量規(guī)模描述

3 模擬評估示例

篇幅所限,本文簡要說明模擬評估各環(huán)節(jié),部分內(nèi)容僅作示例。

3.1 作戰(zhàn)態(tài)勢

1)目標(biāo)。開進(jìn)、沖擊中的坦克1輛,企圖是突擊我防御陣地。

2)綜合火力構(gòu)成。壓制炮兵連(6門制)1個(gè),任務(wù)是對坦克目標(biāo)進(jìn)行攔阻和壓制;武裝直升機(jī)1架,任務(wù)為實(shí)施空中打擊,遠(yuǎn)程精確毀傷;反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)1個(gè),任務(wù)是將目標(biāo)毀傷于前沿前500m以外。

3)任務(wù)區(qū)域。我防御前沿前500m～5000m,炮兵陣地配置在前沿后3km區(qū)域內(nèi),反坦克導(dǎo)彈陣地位于防御前沿，如圖2。

圖2 作戰(zhàn)態(tài)勢示意圖

3.2 方案與任務(wù)區(qū)分

1)綜合火力方案1。由炮兵和反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)組成綜合火力,按照炮兵攔阻、壓制至反坦克導(dǎo)彈抗擊的順序?qū)μ箍诉M(jìn)行綜合火力打擊。

2)綜合火力方案2。由炮兵、反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)和武裝直升機(jī)組成綜合火力,按照炮兵攔阻、炮兵壓制、反坦克導(dǎo)彈抗擊至武裝直升機(jī)空中打擊的順序?qū)μ箍诉M(jìn)行綜合火力打擊。

3)綜合火力方案3。由炮兵、反坦克導(dǎo)彈發(fā)射器和武裝直升機(jī)組成綜合火力,按照炮兵攔阻、武裝直升機(jī)空中打擊至反坦克導(dǎo)彈抗擊的順序?qū)μ箍诉M(jìn)行綜合火力打擊，如圖3所示。

3.3 方案的流程圖

本文以綜合火力方案1為例,其模擬評估流程圖如圖4所示。

3.4 主要參量

主要參量分兩部分進(jìn)行說明,分別是有關(guān)作戰(zhàn)過程(表2)和效能指標(biāo)(表3)的主要參量。

圖3 綜合火力方案示意圖

圖4 綜合火力方案1的模擬評估流程圖

表2 有關(guān)作戰(zhàn)過程的主要參量列表

表3 有關(guān)效能指標(biāo)的主要參量列表

3.5 結(jié)果分析

結(jié)合3個(gè)方案的初始條件與有關(guān)數(shù)據(jù)(略),有如下評估結(jié)果。

1)部分指標(biāo)的模擬評估結(jié)果

① 綜合火力毀傷概率。在相同戰(zhàn)術(shù)想定和初始條件下,三個(gè)方案對坦克的毀傷概率依次升高,方案3相對方案2的毀傷效果增加更明顯。其毀傷效能主要發(fā)揮在6min～10min和1000m～2000m范圍內(nèi)。② 單項(xiàng)火力對目標(biāo)的毀傷概率。反坦克導(dǎo)彈對目標(biāo)的毀傷概率較大,其毀傷效能主要發(fā)揮于1000m～2000m范圍。武裝直升機(jī)可作為重要的火力補(bǔ)充。炮兵的毀傷作用主要體現(xiàn)在遲滯目標(biāo)行動(dòng)、干擾目標(biāo)射擊等方面,故毀傷概率較小。③ 平均彈藥消耗量。本文采用標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)條件下的彈藥指數(shù),總體彈藥消耗指數(shù)差別不大。方案1中武裝直升機(jī)的彈藥消耗和方案3中炮兵消耗的減少?zèng)]有影響總指數(shù)。④ 平均作戰(zhàn)時(shí)耗與各單項(xiàng)火力作戰(zhàn)時(shí)耗與任務(wù)范圍有關(guān),炮兵、反坦克導(dǎo)彈和武裝直升機(jī)的作戰(zhàn)時(shí)耗依次減小,但總體差別不大。

2)綜合火力方案模擬評估結(jié)果

① 壓制射擊毀傷效能由低到高排序?yàn)榉桨?、2、3。② 方案3中武裝直升機(jī)的毀傷效能最高,其次是方案1、方案2。③ 方案3的平均毀傷時(shí)耗和毀傷時(shí)間最少,毀傷時(shí)效性較高,利于減小坦克對防御陣地的威脅。④ 方案3是最優(yōu)方案。

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Compositive Fires Plan Simulated Evaluation

ZHANG Qing-jie, XV Hua,ZHAO Jin, ZHENG Bin

(Army Officer Academy, Hefei 230031, China)

Compositive fires damage effectiveness is regarded as one of the focuses of compositive fires plan’s evaluation and optimal selection. And by the way of simulated evaluation, some of its realistic problems will be solved such as more variables, complex constrains, large computational quantity, etc. In this paper, the definition and realistic significance of compositive fires operational plan and its optimal selection, and compositive fires damage effectiveness are both discussed, the method rationality and its key work of simulated evaluation are described, and simulated evaluation illustrative example and the corresponding conclusions are also listed.

compositive fires; plan; simulated evaluation; damage effectiveness

2016-09-18

張慶捷(1966-),男,安徽明光人,博士，副教授,研究方向?yàn)樽鲬?zhàn)運(yùn)籌分析。 徐 華(1966-),男,碩士,教授。 趙 瑾(1977-),男,博士,講師。 鄭 斌(1977-),男,博士,講師。

1673-3819(2017)01-0130-05

E217.4

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.01.027

修回日期： 2016-10-12