“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系及其武器裝備體系貢獻度評估方法研究?

張 軍王建軍 張 木 王 亮

（1.南京航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)院 南京 210016）

（2.中國運載火箭技術(shù)研究院戰(zhàn)術(shù)武器事業(yè)部 北京 100076）（3.南京工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院 南京 211167）

1 引言

“分布式殺傷”［1］是美國海軍作戰(zhàn)理論創(chuàng)新的最新成果，是美國海軍自我調(diào)整與適應(yīng)新形勢需要的一種嘗試。該概念發(fā)展最突出的成果有兩個，一是協(xié)同作戰(zhàn)能力系統(tǒng)；另一個是海上一體化防空火控體系。

在科技發(fā)展日新月異的今天，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已變成作戰(zhàn)體系與體系之間的對抗，“分布式殺傷”正是如此，作為作戰(zhàn)體系重要組成實體的裝備在體系中的重要性日益增強。信息化戰(zhàn)場的“分布式殺傷”體系對抗需要體系思維，實現(xiàn)體系對抗的優(yōu)勢獲取是一項體系工程，其核心在于復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中作戰(zhàn)體系整體的完備性，在于作戰(zhàn)體系整體敏捷的反應(yīng)與有效行動，以獲取信息戰(zhàn)場的信息優(yōu)勢、決策優(yōu)勢與行動優(yōu)勢。基于裝備對體系的貢獻度，分析體系中落后的裝備以及技術(shù)空白，重點發(fā)展對體系貢獻度大的裝備，淘汰或改進體系貢獻度低的裝備，對裝備體系結(jié)構(gòu)展開論證和優(yōu)化，提升“分布式殺傷”體系作戰(zhàn)效能有著十分重要的意義。因此對“分布式殺傷”裝備體系貢獻度評估方法進行研究很重要也很迫切。

2 “分布式殺傷”作戰(zhàn)體系

2.1 “分布式殺傷”概念

“分布式殺傷”概念源于美國海軍對瀕海戰(zhàn)斗艦未來定位的思考。所謂分布式結(jié)構(gòu)，是指將原有功能系統(tǒng)拆分為若干物理分離、結(jié)構(gòu)相對簡單、功能相對專一的子系統(tǒng)，通過信息互通，保持或增強原有功能?！胺植际綒备拍畹暮诵暮x是：以構(gòu)建小型編隊為目標(biāo)，以強化水面、水下、空中反艦?zāi)芰ㄔO(shè)為重點，最終實現(xiàn)海上力量使用方式由集中（航母編隊）向集中和分散相結(jié)合轉(zhuǎn)變，從而擴大在全球重要海區(qū)的存在與控制范圍，圖3是“分布式殺傷”的示意圖。其核心思想包括兩個方面：一是將海上反艦、防空能力分散到更多的水面艦艇上；二是提高單艦作戰(zhàn)能力，在“宙斯盾”艦上加裝反艦導(dǎo)彈等進攻性武器，在兩棲艦上加裝“宙斯盾”系統(tǒng)。

2.2 “分布式殺傷”發(fā)展歷程

2014年底，海上“分布式殺傷”概念最初形成于美國海軍戰(zhàn)爭學(xué)院的一次兵棋推演中。2015年2月25日，美國智庫戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心高級研究員克拉克［2］對美國海軍正在推動的最新概念——“分布式殺傷”進行了詳細(xì)分析。2015年6月，美軍成立“分布式殺傷”工作小組，重點研究了“分布式殺傷”概念將如何改變未來作戰(zhàn)模式，以及在現(xiàn)有武器裝備條件下將實現(xiàn)怎樣的打擊能力。2015年7月9日，美海軍水面部隊司令湯姆·羅登中將在出席活動中表示，“分布式殺傷”是海軍水面部隊保持海上優(yōu)勢的一個工具，美海軍已完成多次“分布式殺傷”體系作戰(zhàn)的兵棋推演。2016年1月，美國智庫國際海上安全中心還發(fā)表了題為《“分布式殺傷”及未來戰(zhàn)爭概念》的文章，分析了“分布式殺傷”的作戰(zhàn)特點、平臺、能力及戰(zhàn)略價值。2016年2月，美軍一艘阿利·伯克級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦發(fā)射了原來用于防空的“標(biāo)準(zhǔn)-6”導(dǎo)彈，擊中了一艘退役護衛(wèi)艦。2016年6月，美海軍艦隊司令在美國國際戰(zhàn)略研究中心召開的“當(dāng)前環(huán)境下的作戰(zhàn)部隊設(shè)想”會議上，將“分布式殺傷”概念確定為海軍作戰(zhàn)部隊概念，用于指導(dǎo)美海軍所有作戰(zhàn)部隊裝備能力建設(shè)，圖2是美海軍“分布式殺傷”發(fā)展進程。

2.3 主要作戰(zhàn)模式

作戰(zhàn)模式是為作戰(zhàn)使命服務(wù)的，是作戰(zhàn)體系形成與發(fā)展演化的驅(qū)動力，是賦予作戰(zhàn)體系活力的第一要素作戰(zhàn)任務(wù)，是作戰(zhàn)使命的分解和細(xì)化，是作戰(zhàn)平臺分式與協(xié)作的基礎(chǔ)。

2.3.1 空中“分布式殺傷”

分布式結(jié)構(gòu)有望在小型無人機系統(tǒng)中首先獲得運用，并將由此拉開空中作戰(zhàn)新一輪革命的序幕。近年來，隨著無人機熱潮的興起，無人機的類型不斷增多、機隊規(guī)模不斷擴大、運用領(lǐng)域也不斷拓展。隨著分布式結(jié)構(gòu)走向?qū)嵱茫瑹o人機集群作戰(zhàn)和有人/無人飛機協(xié)同作戰(zhàn)有望成為現(xiàn)實，空中作戰(zhàn)的新一輪革命有望到來，美國空軍正在為此努力。分布式空中作戰(zhàn)概念的核心思想是不再由當(dāng)前的高價值多用途平臺獨立完成作戰(zhàn)任務(wù)，而是將能力分散部署到多種平臺上，由多個平臺聯(lián)合形成作戰(zhàn)體系共同完成任務(wù)。這一作戰(zhàn)體系將包括少量有人平臺和大量無人平臺［3］。其中，有人平臺的駕駛員作為戰(zhàn)斗管理員和決策者，負(fù)責(zé)任務(wù)的分配和實施；無人平臺則用于執(zhí)行相對危險或相對簡單的單項任務(wù)（如投送武器、電子戰(zhàn)或偵察等）。

2.3.2 海上“分布式殺傷”

在未來基于信息系統(tǒng)的“分布式殺傷”體系作戰(zhàn)中，各類艦載武器射程不斷增大、精度不斷提高，艦載武器的作戰(zhàn)運用也必將更加靈活。在未來作戰(zhàn)過程中，水面艦艇的作戰(zhàn)是通過充分發(fā)揮信息系統(tǒng)的支撐保障作用，圍繞作戰(zhàn)任務(wù)要求，以作戰(zhàn)能力為中心，實現(xiàn)作戰(zhàn)組織過程的整體籌劃和組織［4］。依據(jù)水面艦艇分布式協(xié)同作戰(zhàn)基本框架，在通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的支持下，分布式配置的艦艇平臺之間實現(xiàn)可靠的互聯(lián)互通，各作戰(zhàn)單元在最短時間內(nèi)形成最佳的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3。

2.3.3 水下“分布式殺傷”

根據(jù)水下“分布式殺傷”的作戰(zhàn)理念，網(wǎng)絡(luò)魚雷作為一個水下移動探測平臺和進攻武器，可由水下作戰(zhàn)平臺、水面艦艇或飛機等多種平臺發(fā)射，也可布放在岸基或海底固定平臺，可在水下、海面、陸地甚至空中和太空隨時對其進行操控，對敵方目標(biāo)進行偵測、識別、跟蹤和攻擊［5～6］。依托水下網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)海（水面）、陸、空、天、潛（水下）5D立體化網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)，進行超遠(yuǎn)程精確打擊，從而提高整體作戰(zhàn)效能［7］。水下網(wǎng)絡(luò)通過水聲通信鏈路將固定節(jié)點、移動節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點連接成水聲網(wǎng)絡(luò)；通過無線通信鏈路將網(wǎng)關(guān)節(jié)點和岸基指控中心連成無線網(wǎng)絡(luò)［8］。

2.4 作戰(zhàn)特點

“分布式殺傷”將“增加戰(zhàn)場復(fù)雜性”并使敵方的“運算復(fù)雜化”。“分布式殺傷”體系的本質(zhì)特征在于作戰(zhàn)單元間的自同步行為達成作戰(zhàn)行動的統(tǒng)一，其自同步行為是指作戰(zhàn)體系內(nèi)相關(guān)的作戰(zhàn)單元在諸多作戰(zhàn)問題上達成共識而付諸行動，這些作戰(zhàn)問題包括任務(wù)計劃的協(xié)商問題、資源配置的協(xié)調(diào)問題以及指揮信息網(wǎng)絡(luò)拓樸的設(shè)置等問題。其作戰(zhàn)特點包括：

1）常規(guī)部署靈活多樣，火力配系更加完善，使敵面臨的作戰(zhàn)形勢復(fù)雜化?！胺植际綒弊鲬?zhàn)概念的核心，是實現(xiàn)海上作戰(zhàn)樣式的轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng)的“以兵力集中實現(xiàn)火力集中”向“兵力分散火力仍集中”轉(zhuǎn)變。

2）以超視距反艦導(dǎo)彈強化水面艦船戰(zhàn)斗力。對于水面艦船，提升“宙斯盾”戰(zhàn)艦的遠(yuǎn)程反艦作戰(zhàn)能力，為瀕海戰(zhàn)斗艦增配反艦導(dǎo)彈，為其它艦船增配反艦導(dǎo)彈。使用新型反艦導(dǎo)彈，如“魚叉”反艦導(dǎo)彈升級型、海軍打擊導(dǎo)彈（挪威）、遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈、反艦式“戰(zhàn)斧”導(dǎo)彈、近程反艦——“地獄火”和“格里芬”導(dǎo)彈等。

3）戰(zhàn)場信息化，增強海上監(jiān)視偵察能力，削弱對方海上軍事行動的隱蔽性。向由于作戰(zhàn)環(huán)境的高度動態(tài)、不確定性及作戰(zhàn)任務(wù)的復(fù)雜性，基于程序化規(guī)劃和決策的無人作戰(zhàn)智能體（unmanned combat agent，UCA）對戰(zhàn)場態(tài)勢的全局判斷和應(yīng)急反應(yīng)能力仍無法與有人作戰(zhàn)智能體（manned com?bat agent，MCA）相比擬［9～10］。分布式協(xié)同目標(biāo)分配是一個約束眾多而復(fù)雜的優(yōu)化問題，其解空間隨智能體和目標(biāo)數(shù)的增加而呈指數(shù)級增加，屬于多參數(shù)、多約束的NP問題［11～13］。

2.5 平臺與能力

平臺：航空部隊將成為分布式部署部隊的重要使能器。分布式部署的航空部隊可以提供快速響應(yīng)的反潛戰(zhàn)能力，并充當(dāng)分散部署部隊維持響應(yīng)性決策周期的通信中繼?！胺植际綒备拍钪械暮娇詹筷爩⒅攸c關(guān)注殺傷鏈的前端。

電子戰(zhàn)能力：美海軍所有戰(zhàn)艦都部署了AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)?！八骐娮討?zhàn)改進計劃”（SEWIP）Block III增量則將為水面戰(zhàn)艦提供通用電子攻擊能力。航母打擊戰(zhàn)斗群不僅將大型水面戰(zhàn)艦的發(fā)展重點放在防空戰(zhàn)（AAW）防御應(yīng)用上，也放在電子戰(zhàn)能力發(fā)展上。

對陸攻擊能力：“分布式殺傷”尋求為艦隊加裝更多火力，甚至可能按照“漂浮在水面上就要戰(zhàn)斗”的理念，為后勤保障船裝備導(dǎo)彈。不過，海軍應(yīng)重新審視反水面戰(zhàn)能力發(fā)展的優(yōu)先級，考慮重點發(fā)展對陸攻擊能力。

一體化作戰(zhàn)能力：“協(xié)同作戰(zhàn)能力”（CEC）和“海軍一體化火控防空”（NIFC-CA）能力加強了“分布式殺傷”。具備這些能力的分散部署部隊可以通過加裝適當(dāng)?shù)膫鞲衅?、發(fā)射裝置等有效載荷（而非增加平臺）成倍加強殺傷力。

3 “分布式殺傷”體系作戰(zhàn)效能研究

體系研究和建設(shè)都不可避免地需要體系工程理論方法的支撐。在“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系設(shè)計的基礎(chǔ)上，開展分布式裝備對“分布式殺傷”體系貢獻率評估方法研究，有助于解決“分布式殺傷”體系頂層設(shè)計、裝備發(fā)展與作戰(zhàn)運用等問題。

3.1 “分布式殺傷”作戰(zhàn)體系貢獻率概念

總裝提出體系貢獻率計算模型如下：

其中：E0為原有體系作戰(zhàn)效能，E1為增加裝備A或用裝備A替換原有同類武器后的新體系作戰(zhàn)效能。

體系貢獻度評估應(yīng)遵循以下原則：1）評估數(shù)據(jù)的綜合利用原則；2）評估指標(biāo)突出重點原則，；3）評估內(nèi)容分級分層原則；4）作戰(zhàn)誘導(dǎo)原則；5）遠(yuǎn)近結(jié)合原則。

3.2 “分布式殺傷”作戰(zhàn)體系裝備貢獻度評估計算方法

評估裝備對“分布式殺傷”體系的貢獻率的實質(zhì)就是對體系各要素（裝備）重要程度的計算。根據(jù)己知數(shù)學(xué)理論，系統(tǒng)某要素的重要程度可以轉(zhuǎn)化為該因素的波動對整體的影響程度，利用該值為改進作戰(zhàn)體系和優(yōu)化作戰(zhàn)流程提供數(shù)據(jù)支撐。針對“分布式殺傷”體系作戰(zhàn)的特點，本文研究了提供以下四種武器裝備體系貢獻度的計算方法。

3.2.1 基于概率論一邏輯學(xué)的解析計算方法［14］

1）明確被評裝備可參與的“分布式殺傷”作戰(zhàn)模式。一個裝備對裝備體系的貢獻度是多個作戰(zhàn)體系貢獻度的和，權(quán)重根據(jù)任務(wù)的重要程度確定；

2）設(shè)計相關(guān)作戰(zhàn)模式。需要對每個與被評裝備有關(guān)的作戰(zhàn)模式進行設(shè)計，明確體系所包含的環(huán)節(jié)、各裝備之間的作戰(zhàn)鏈關(guān)系，形成作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)；

3）邏輯拓?fù)滢D(zhuǎn)化。根據(jù)“分布式殺傷”作戰(zhàn)模式確定的兵力構(gòu)成和設(shè)計的作戰(zhàn)流程，基于邏輯學(xué)的理論方法將作戰(zhàn)體系轉(zhuǎn)化為方便計算的邏輯拓?fù)鋱D；

4）計算框架形成。在得到的各個環(huán)節(jié)邏輯因果關(guān)系基礎(chǔ)上，按照概率論中隨機事件發(fā)生概率及相互關(guān)系的理論基礎(chǔ)，形成體系完成任務(wù)情況的解析計算公式，并確定各級指標(biāo)計算方法及其對應(yīng)的含義；

5）體系貢獻率計算。根據(jù)形成的計算框架，按照貢獻率即該要素（裝備）的波動對整體的影響程度的理論認(rèn)識，最終通過計算框架對代表該要素（裝備）參變量的偏導(dǎo)運算，計算得到該要素（裝備）的貢獻率。將被評裝備所參與的多個“分布式殺傷”作戰(zhàn)模式的貢獻率加權(quán)求和，即為該裝備對“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系的貢獻率。

3.2.2 基于作戰(zhàn)環(huán)的武器裝備體系貢獻度評估［15］

現(xiàn)代作戰(zhàn)循環(huán)理論認(rèn)為作戰(zhàn)過程是由觀察、定位、決策、行動（OODA）構(gòu)成的循環(huán)過程。

基于作戰(zhàn)環(huán)的武器“分布式殺傷”體系裝備貢獻度評估具體步驟如下：

1）“分布式殺傷”體系裝備綜合性能指數(shù)可由該裝備的各項主要性能指標(biāo)以一定的方法聚合而成，價值中心法、指數(shù)法等，由于不同的裝備（系統(tǒng)）的特點屬性不同，所采用的具體聚合方法也有所不同，選擇一個函數(shù)表示某個裝備系統(tǒng)的的綜合性能指數(shù)；

2）對于“分布式殺傷”體系觀察節(jié)點，通常有多個裝備系統(tǒng)同時對目標(biāo)信息進行觀察，探測到的目標(biāo)信息則匯聚到多個上級信息處理中心進行數(shù)據(jù)融合再處理；

3）采用融合系數(shù)來衡量數(shù)據(jù)融合程度，該系數(shù)可由判斷節(jié)點的能力M來表示，它主要由指控決策裝備中的信息數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的性能決定。數(shù)據(jù)融合之前，若多個裝備系統(tǒng)同時對同一目標(biāo)探測，則觀察系統(tǒng)之間相互獨立，觀察節(jié)點的能力理論上取決于觀察性能最高的系統(tǒng)；

4）不考慮人的因素，“分布式殺傷”體系決策節(jié)點的能力主要取決于指控決策裝備中相應(yīng)輔助決策系統(tǒng)的性能。由于一次具體行動方案的直接決策節(jié)點通常只有一個，則可給出決策節(jié)點的能力指數(shù)，對于行動節(jié)點，由于打擊毀傷能力和效果可以疊加，因而其節(jié)點能力可表示為多個攻擊打擊類裝備能力的累加；對于通信鏈路，若由多個通信裝備系統(tǒng)組合而成，則通信鏈路的整體能力指數(shù)可表示為多個系統(tǒng)性能指數(shù)的聚合；

5）由于“分布式殺傷”體系整個OODA環(huán)由通信鏈路將4個節(jié)點串接而成，則可得到OODA的的整體能力指數(shù)該模型實際上是一種基于能力指數(shù)的體系能力評估模型，能從邏輯意義上反映不同裝備系統(tǒng)及其性能指標(biāo)對裝備體系整體能力的貢獻作用和大小。

3.2.3 基于“分布式殺傷”體系任務(wù)一能力一結(jié)構(gòu)一演化的武器裝備體系貢獻度評估

從任務(wù)、能力、結(jié)構(gòu)、演化4個維度來探討武器裝備體系貢獻度的內(nèi)涵和分類，構(gòu)建武器裝備體系貢獻度分析的總體框架?；凇疤剿餍苑治?”的武器裝備體系貢獻度評估大致可分為3個步驟［16］：

1）進行方案規(guī)劃和實驗設(shè)計，確定探索性分析的基本條件；

2）探索性建模與仿真實驗。主要工作是分析被評武器裝備或系統(tǒng)對“分布式殺傷”體系作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)效能或任務(wù)完成效果的影響機制，確定武器裝備體系貢獻度探索樣本空間，構(gòu)建相關(guān)評估模型，采集評估所需的數(shù)據(jù)（通過裝備試驗、訓(xùn)練、演習(xí)、使用、仿真模擬等產(chǎn)生），進行仿真實驗與探索計算，獲得在任務(wù)、能力、結(jié)構(gòu)、演化不同維度內(nèi)的武器裝備體系貢獻度評估結(jié)果；

3）形成評估結(jié)論。編寫評估報告，給出武器裝備體系貢獻度評估結(jié)果，分析存在的問題，并給出措施建議，供決策者參考。

3.2.4 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的“分布式殺傷”體系武器裝備體系貢獻度評估分析方法

由于武器裝備作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)中各實體內(nèi)部狀態(tài)及戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜性等因素的影響，武器裝備作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)效能具有不確定性。只要存在不確定性，就可以用不確定性自信息量對武器裝備作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)效能進行分析與度量［17］。

具體步驟為：

1）對于有n種可能狀態(tài)的隨機變量，給出其在某種狀態(tài)下的概率，某個武器裝備作戰(zhàn)體系內(nèi)部的2種武器裝備的不確定性自信息量在具體的作戰(zhàn)任務(wù)中其功能作用存在重疊。如若計算該武器裝備作戰(zhàn)體系的不確定性自信息量，則對這2種武器裝備進行不確定性自信息量的合成；

2）用不確定性自信息量度量某個影響因素完成使命任務(wù)的不確定性，其中影響偵察探測能力的主要因素有目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率、目標(biāo)跟蹤概率、目標(biāo)識別概率、目標(biāo)預(yù)警時間等；影響指揮控制能力的主要因素有作戰(zhàn)計劃（方案）的制定能力及準(zhǔn)確性、組網(wǎng)通信能力及質(zhì)量、武器系統(tǒng)控制能力、指控時效性等；影響火力打擊能力的主要因素有生存概率、戰(zhàn)果、戰(zhàn)損、作戰(zhàn)行動任務(wù)完成時間等；以及影響武器裝備作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化的度量參數(shù)，如平均路徑長度、集聚系數(shù)、度分布等；

3）根據(jù)自信息量具有可加性，確定武器裝備作戰(zhàn)體系能力環(huán)的不確定性自信息量；

4）定義“分布式殺傷”武器裝備作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)完成使命任務(wù)的不確定性自信息量，進而給出武器裝備作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)的作戰(zhàn)效能由被評武器裝備納入網(wǎng)絡(luò)前后的作戰(zhàn)體系作戰(zhàn)效能，則可給出被評武器裝備的體系貢獻度CSW。

4 結(jié)語

未來發(fā)展高性能的武器平臺可能已不再是戰(zhàn)勝對手的唯一途徑，而發(fā)展靈活的體系技術(shù)方法，基于分布式作戰(zhàn)概念將武器裝備的作戰(zhàn)能力分散在多個可互操作的有人和無人平臺上，采用開放系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)任務(wù)模塊的快速升級和替換將是未來武器裝備作戰(zhàn)體系發(fā)展的趨勢。

裝備體系貢獻度評估是裝備論證領(lǐng)域非常重要的前提工作，對體系中種類數(shù)量繁多的各裝備體系貢獻度進行評估，為裝備的論證和體系的發(fā)展與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了科學(xué)合理的依據(jù)。當(dāng)前體系貢獻度評估研究雖然受到相關(guān)科研院校的關(guān)注?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭以體系對抗為主，縱觀近20年的體系研究與建設(shè)，體系頂層設(shè)計方法與驗證平臺是體系研究的關(guān)鍵。本文基于體系工程理論，深入開展“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系頂層設(shè)計、“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系領(lǐng)域概念建模、裝備對體系貢獻率和裝備體系化運用等研究，明確各武器裝備在“分布式殺傷”作戰(zhàn)體系中的地位和貢獻率，為我國未來作戰(zhàn)體系研究和建設(shè)提供一定支撐。

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