基于JICM模型的導(dǎo)彈武器攻擊空軍基地作戰(zhàn)評(píng)估

摘 要： 本文借鑒蘭德公司公開發(fā)布的軍事凈評(píng)估報(bào)告，自主探索美軍基于解析模型驅(qū)動(dòng)的作戰(zhàn)效能評(píng)估理論，詳細(xì)研究了聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型JICM中精確制導(dǎo)武器打擊空軍基地的分析評(píng)估方法，并開展推演計(jì)算。結(jié)果表明，空軍飛機(jī)出動(dòng)架次能力受空軍基地?fù)p毀的影響較大，在制空權(quán)的爭奪中起至關(guān)重要的作用，對現(xiàn)代實(shí)戰(zhàn)化作戰(zhàn)推演評(píng)估問題的深入理解和運(yùn)用具有積極的理論意義。

關(guān)鍵詞：作戰(zhàn)推演； 效能評(píng)估； 聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型； 解析模型； 空軍基地； 導(dǎo)彈

中圖分類號(hào)： TJ760； V351

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)：1673-5048（2023）05-0066-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0270

0 引" 言

“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型（Joint Integrated Contingency Model，JICM）”，是蘭德公司在美國國防部凈評(píng)估辦公室（Office of Net Assessment）資助下開發(fā)的集戰(zhàn)略和作戰(zhàn)兩個(gè)層面的一套自動(dòng)化多場景兵棋推演系統(tǒng)，主要用于對未來戰(zhàn)爭的評(píng)估及武器技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的評(píng)估。JICM模型誕生于冷戰(zhàn)時(shí)期，但至今仍然在支撐美國參謀長聯(lián)席會(huì)主席、各作戰(zhàn)司令部、軍種和聯(lián)合分析人員作戰(zhàn)分析方面扮演著重要角色。2000年，國家安全研究部國際安全與防務(wù)政策中心研究人員應(yīng)用JICM模型和“魚叉”模型等作戰(zhàn)分析工具，圍繞典型登陸作戰(zhàn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)作戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)裁定了空軍基地被實(shí)施精確導(dǎo)彈攻擊后，空軍出動(dòng)作戰(zhàn)架次能力下降的情況。然而，在發(fā)表的資料中，僅給出推演結(jié)果，并未對分析推演方法進(jìn)行詳述，無法掌握其作戰(zhàn)評(píng)估的理論研究方法。

而現(xiàn)代作戰(zhàn)中，空軍基地的作戰(zhàn)能力至關(guān)重要，關(guān)系到能否與數(shù)量占優(yōu)的對方空軍持續(xù)作戰(zhàn)，更關(guān)系到戰(zhàn)役轉(zhuǎn)折點(diǎn)——爭奪制空權(quán)［1-5］。因此，本文基于蘭德公司的JICM模型，自主探索研究了對空軍基地實(shí)施空中和導(dǎo)彈攻擊的推演評(píng)估理論，不僅能夠窺透美軍凈評(píng)估方法，并且更有助于對實(shí)戰(zhàn)化作戰(zhàn)推演評(píng)估問題的深入理解和運(yùn)用，具有積極的軍事理論意義。

1 聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型

“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型”是1994年初針對冷戰(zhàn)后的戰(zhàn)略環(huán)境變化，由蘭德公司戰(zhàn)略評(píng)估系統(tǒng)發(fā)展而來的新版本——聯(lián)合一體化應(yīng)急模型1.0～3.0版。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到分析戰(zhàn)爭領(lǐng)域。在美國國防部長辦公室下屬的項(xiàng)目分析與評(píng)估辦公室等機(jī)構(gòu)倡導(dǎo)下，逐步完善成為一套真正的全球分析和兵棋推演系統(tǒng)［6-10］。

“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型”（JICM）是模擬重大地區(qū)性突發(fā)事件的對策結(jié)構(gòu)式模型，其中包括戰(zhàn)略機(jī)動(dòng)、多戰(zhàn)區(qū)常規(guī)戰(zhàn)爭和海戰(zhàn)模擬等內(nèi)容。它提供的決策模型可用于協(xié)助進(jìn)行兵棋推演和分析，甚至可以假設(shè)某參與者的角色，還可作為軍事行動(dòng)和對戰(zhàn)模型。

“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型”由司令部和“政府政治-軍事決策模擬”模型、戰(zhàn)役模型和支持兵棋構(gòu)建分析及兵棋推演的系統(tǒng)軟件組成，其中：

（1） 司令部方和政府方： 記錄預(yù)期軍事和國家級(jí)作戰(zhàn)計(jì)劃；

（2） 戰(zhàn)役模型： 也稱為“軍方”，包括覆蓋中歐、朝鮮半島、北歐、南歐、波斯灣和中東的集成戰(zhàn)區(qū)模型、后勤和動(dòng)員模型、海戰(zhàn)模型、核部隊(duì)作戰(zhàn)模型等；

（3） 兵棋推演系統(tǒng)軟件： 包括軟硬件系統(tǒng)和相應(yīng)配套工具。

2 攻擊空軍基地作戰(zhàn)分析與效能評(píng)估

本文采用了作戰(zhàn)場景設(shè)計(jì)—作戰(zhàn)任務(wù)分析—輸入變量分析—推演計(jì)算—結(jié)果分析的凈評(píng)估思路［11-12］。

（1） 劃分了戰(zhàn)役的四個(gè)階段，規(guī)定了每個(gè)階段的作戰(zhàn)目標(biāo)；

（2） 通過對整個(gè)戰(zhàn)役環(huán)節(jié)的任務(wù)重要性分析，確定報(bào)告的研究范圍為制空權(quán)爭奪；

（3） 進(jìn)行初步分析，確定在戰(zhàn)爭中起決定性因素的關(guān)鍵參數(shù)；

（4） 針對每一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，分析影響該參數(shù)的輸入變量，利用相應(yīng)的JICM子模型，對結(jié)果進(jìn)行推演；

（5） 根據(jù)推演結(jié)果，分析每個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對戰(zhàn)役的影響，并提出建議。

2.1 作戰(zhàn)場景設(shè)計(jì)

本文將戰(zhàn)役劃分為四個(gè)階段：

第一階段，雙方將為奪取制空權(quán)而戰(zhàn)；

第二階段，有可能與第一階段同時(shí)開始，將是奪取海上控制權(quán)的斗爭；

第三階段，其后的空襲將集中“軟化”對手的防御能力；

第四階段，包括實(shí)際的登陸作戰(zhàn)，如兩棲登陸、空降突襲和直升機(jī)攻擊。

2.2 作戰(zhàn)任務(wù)分析

假設(shè)執(zhí)行防御作戰(zhàn)的為A（甲方），執(zhí)行進(jìn)攻作戰(zhàn)的為B（乙方）。

在整個(gè)戰(zhàn)役中，爭奪制空權(quán)的戰(zhàn)斗是關(guān)鍵。甲方的空軍基地必須始終保持作戰(zhàn)能力，這樣甲方空軍的戰(zhàn)斗機(jī)部隊(duì)才能與占數(shù)量優(yōu)勢的乙方空軍持續(xù)作戰(zhàn)。這使得甲方必須始終保持出動(dòng)作戰(zhàn)架次的能力，最大限度地利用其較小規(guī)模的部隊(duì)，而乙方肯定也會(huì)通過導(dǎo)彈和空中攻擊破壞甲方空軍基地的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)公開的數(shù)據(jù)庫，本文進(jìn)行了一系列分析， 以確定可能在戰(zhàn)爭中起決定作用的7個(gè)關(guān)鍵變量，即

（1） 乙方用于進(jìn)攻的空中力量的規(guī)模和編成；

（2） 雙方具有“發(fā)射后不管”能力的超視距中程空空導(dǎo)彈的擁有量；

（3） 乙方使用的中短程彈道導(dǎo)彈的數(shù)量與質(zhì)量；

（4） 乙方武庫中擁有的先進(jìn)精確制導(dǎo)彈藥，如激光制導(dǎo)炸彈和全球目標(biāo)定位系統(tǒng)制導(dǎo)武器的數(shù)量；

（5） 甲方出動(dòng)作戰(zhàn)飛機(jī)架次的能力；

（6） 甲方空軍飛行員的質(zhì)量；

（7） 第三方干預(yù)時(shí)為保衛(wèi)甲方投入空中力量，包括陸基與?；罩辛α康乃健?/p>

本文中以關(guān)鍵參數(shù)（5）為研究對象，分析攻擊甲方空軍基地作戰(zhàn)，評(píng)估甲方空軍出動(dòng)作戰(zhàn)飛機(jī)架次受到的影響。

2.3 作戰(zhàn)評(píng)估原理

“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型”（JICM）中空空作戰(zhàn)和空地作戰(zhàn)的損耗評(píng)估原理如下。

2.3.1 空空作戰(zhàn)

在JICM模型中， 空空作戰(zhàn)雙方戰(zhàn)斗損耗的裁定模型為［13］

第一步裁定：

（A乙）1=（FSF）×S甲×N甲×（EK）甲（1）

（A甲）1=（FSF）×［（S）乙－（A乙）1］×

N乙×（EK）乙（2）

第二步裁定：

（A甲）2=［1－（FSF）］×S乙×N乙×（EK）乙（3）

（A乙）2=［1－（FSF）］×［S甲－（A甲）2］×

N甲×（EK）甲（4）

式中： （A甲）1，（A甲）2分別為甲方戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)在第一步和第二步裁定中的戰(zhàn)斗損耗； （A乙）1，（A乙）2分別為乙方戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)在第一步和第二步裁定中的戰(zhàn)斗損耗； S甲為甲方戰(zhàn)斗機(jī)的交戰(zhàn)架次數(shù)； S乙為乙方戰(zhàn)斗機(jī)的交戰(zhàn)架次數(shù)； （FSF）為戰(zhàn)斗機(jī)易損性較低的一方（在本文中為甲方）的導(dǎo)彈先敵發(fā)射率； N甲為甲方戰(zhàn)斗機(jī)每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)； N乙為乙方戰(zhàn)斗機(jī)每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)； （EK）甲為甲方每枚導(dǎo)彈的期望殺傷率； （EK）乙代表乙方每枚導(dǎo)彈的期望殺傷率。

因此，將式（2）和式（3）合并，可以得出甲方戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中的總損耗A甲［13］，即

A甲=［S乙－（FSF）2×S甲×N甲×（EK）甲］×

N乙×（EK）乙

將式（1）和式（4）合并，可以得出乙方戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中的總損耗A乙［13］， 即

A乙={S甲－［1－（FSF）］2×S乙×N乙×（EK）乙}×N甲×（EK）甲

2.3.2 空地作戰(zhàn)

在JICM模型中，空軍基地出動(dòng)飛機(jī)架次的能力隨著跑道和維修場站變化的評(píng)估方法如式（5）所示。

架次出動(dòng)率=0.4×跑道生存率+0.4×維修場站生存率+0.2（5）

式中： 0.4表示跑道或維修場損毀對飛機(jī)出動(dòng)架次能力影響程度的權(quán)重系數(shù)為40%； 0.2表示空軍基地出動(dòng)飛機(jī)架次的能力可削減的最低水平為20%。

空軍基地的修復(fù)按照指數(shù)函數(shù)計(jì)算：

跑道完好百分比=0.98×（1.0－e－0.1t）（6）

維修場站完好百分比=0.90×（1.0－e－0.01t）（7）

式中： t為修復(fù)所用時(shí)間。

3 作戰(zhàn)效能計(jì)算評(píng)估方法

根據(jù)構(gòu)建的任務(wù)場景和控制變量進(jìn)行作戰(zhàn)效能計(jì)算與評(píng)估，分為空空作戰(zhàn)和空地作戰(zhàn)兩部分。

空空作戰(zhàn)的目的是乙方的進(jìn)攻戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)與甲方升空防御戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)對抗，剩余的戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)攜帶制導(dǎo)武器進(jìn)入對地攻擊范圍。

空地作戰(zhàn)的目的是乙方戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射精確制導(dǎo)武器，配合地地攻擊精確制導(dǎo)導(dǎo)彈，對甲方空軍基地的設(shè)施與跑道進(jìn)行打擊。

3.1 控制變量設(shè)計(jì)

乙方為了最大限度地阻止甲方防御飛機(jī)出動(dòng)，每次空中打擊之前都要對地空導(dǎo)彈陣地、機(jī)場等實(shí)施導(dǎo)彈襲擊，而后采用戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行搜索并攻擊機(jī)場設(shè)施與跑道。

甲方空軍基地存在的薄弱環(huán)節(jié)突出體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

（1） 陸上儲(chǔ)油罐和油罐車停放設(shè)施容易成為導(dǎo)彈和空中襲擊的目標(biāo)。航空油料補(bǔ)給的減少會(huì)對甲方空軍的作戰(zhàn)節(jié)奏造成顯著而有害的影響，在對甲方實(shí)施大規(guī)模攻擊的情況下，這樣的負(fù)面影響會(huì)造成致命后果。

（2） 就像油罐儲(chǔ)運(yùn)場一樣，無防護(hù)的大型發(fā)動(dòng)機(jī)和航空電子支援設(shè)備維修廠也可能在空中或?qū)椆粝拢蛱胤N作戰(zhàn)中陷于癱瘓。

（3） 飛行地面、跑道和滑行道，可能會(huì)被子母彈散射的彈坑所破壞，散布的地雷可能會(huì)阻礙修復(fù)行動(dòng)。在爭奪制空權(quán)的戰(zhàn)斗中，即便短暫關(guān)閉跑道也是不允許的。

因此，影響甲方空軍基地攻擊任務(wù)的控制變量如下：

（1） 陸上儲(chǔ)油罐和油罐車停放設(shè)施生存率；

（2） 跑道生存率；

（3） 維修場站生存率。

3.2 空地作戰(zhàn)

乙方為了最大限度地阻止甲方防御飛機(jī)出動(dòng)，每次空中打擊之前都要對地空導(dǎo)彈陣地、機(jī)場等實(shí)施導(dǎo)彈襲擊； 而后采用戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行搜索并攻擊機(jī)場設(shè)施與跑道。

在一個(gè)時(shí)間段中，乙方的打擊編隊(duì)包括約90架次執(zhí)行戰(zhàn)斗搜索任務(wù)的飛機(jī)，隨后是250架次執(zhí)行反航空兵進(jìn)攻作戰(zhàn)和空中遮斷任務(wù)的飛機(jī)，同時(shí)還有90 架次的護(hù)航飛機(jī)伴隨。甲方出動(dòng)400架次執(zhí)行反航空兵防御作戰(zhàn)任務(wù)的飛機(jī)。

假設(shè)甲方為易損性較低的一方，則有： 甲方交戰(zhàn)架次S甲=400，乙方交戰(zhàn)架次S乙=430。

JICM模型中，在裁定每個(gè)防御編隊(duì)對抗分配給它的攻擊飛機(jī)時(shí)，首先要確定易損性最低方的先敵發(fā)射率。如表1所示。

甲方飛機(jī)主要為幻影2000和改型飛機(jī)，幻影2000的易損性為0.5； 改型飛機(jī)的易損性為0.8，根據(jù)JICM子模型，有

（FSF）=0.5+0.5×（Vh-Vl）0.2（8）

式中： Vh為高易損性； Vl為低易損性； 0.5表示當(dāng)易損性相同（即易損性之差為0）時(shí)，各方的先敵發(fā)射率均為50%。

因此，先敵發(fā)射率為

（FSF）=0.5+0.5×（0.8－0.5）0.2=0.89

雙方每次空戰(zhàn)任務(wù)所攜武器及單枚武器的期待殺傷率見表2。

甲方飛機(jī)幻影2000每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)為2枚，改型飛機(jī)每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)為2枚。

因此，甲方戰(zhàn)斗機(jī)每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)N甲=2。

同理，乙方戰(zhàn)斗機(jī)每架次發(fā)射導(dǎo)彈數(shù)N乙=2。

甲方使用的導(dǎo)彈有米卡、AIM-7； 乙方使用的導(dǎo)彈有AA-2，AA-10，AA-11，AA-12。

導(dǎo)彈的平均期望殺傷率可用式（9）表示：

EK=∑ni=0EKin（9）

因此，甲方導(dǎo)彈平均期望殺傷率N甲=（0.45+0.24）/2=0.345；

乙方導(dǎo)彈平均期望殺傷率N乙=（0.06+0.14+0.21+0.21）/4=0.155。

因此，根據(jù)式（1）～（4）可得出：

甲方戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中的總損耗A甲=65.523；

乙方戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中的總損耗A乙=274.887。

經(jīng)過空戰(zhàn)后，乙方戰(zhàn)斗機(jī)剩余155.113架次可執(zhí)行對地攻擊任務(wù)。假設(shè)單架次戰(zhàn)斗機(jī)可攜帶4枚GPS制導(dǎo)炸彈或激光制導(dǎo)炸彈，那么，155架次飛機(jī)攻擊可投放620枚制導(dǎo)炸彈，攻擊甲方空軍基地。根據(jù)乙方精確制導(dǎo)彈藥庫存量，剩余飛機(jī)架次滿足彈藥全部投放的作戰(zhàn)要求。

3.3 空空作戰(zhàn)

設(shè)定甲方戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)使用的6個(gè)空軍基地各有一條跑道和四個(gè)維修場站。在“聯(lián)合一體化應(yīng)急作戰(zhàn)模型”中，空軍基地出動(dòng)飛機(jī)架次的能力隨著跑道和維修場站的毀損而減少，20%為可削減的最低水平。

根據(jù)式（5）～（7），對跑道、維修場站攻擊的有效性主要取決于三個(gè)變量： 導(dǎo)彈數(shù)量、導(dǎo)彈的準(zhǔn)確性、修復(fù)跑道受損部分所需的時(shí)間。

假設(shè)乙方使用機(jī)載GPS制導(dǎo)導(dǎo)彈和陸基發(fā)射的制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊跑道，使用機(jī)載激光制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊維修場站或油庫。各型導(dǎo)彈的數(shù)據(jù)如表3所示。

根據(jù)表3中各導(dǎo)彈的殺傷率，甲方的6個(gè)空軍基地（各有一條跑道和四個(gè)維修場站）的發(fā)射彈量、命中彈量及毀傷程度如表5所示。

推演結(jié)果顯示，乙方共發(fā)射330枚導(dǎo)彈，6條甲方機(jī)場跑道被癱瘓5條，跑道生存率為0.167； 24個(gè)維修場站被摧毀16個(gè)，維修場站生存率為0.333。

因此，根據(jù)式（5），甲方架次出動(dòng)率=0.4×跑道生存率+0.4×維修場站生存率+0.2=0.4。

如果考慮修復(fù)能力，根據(jù)式（6）～（7），得出甲方空軍基地時(shí)間與修復(fù)率的關(guān)系如表6所示。其中，時(shí)間t以6 h為一步長。

4 結(jié)" 論

從推演結(jié)果看，乙方共發(fā)射330枚導(dǎo)彈，6條甲方機(jī)場跑道被癱瘓5條，24個(gè)維修站被摧毀16個(gè)。經(jīng)計(jì)算，

精確制導(dǎo)導(dǎo)彈對空軍基地攻擊導(dǎo)致甲方架次出動(dòng)率下降至40%。

蘭德公司報(bào)告表明，在沒有第三方介入的情況下，甲方空軍的架次出動(dòng)率分別以50%， 75%和100%等3種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所取得的結(jié)果如圖1所示。

圖1中結(jié)果評(píng)定為“綠色”表示甲方肯定能夠阻止乙方進(jìn)攻，取得防御成功?！包S色”表示甲方有可能阻止乙方進(jìn)攻，取得防御成功。“紅色”表示甲方不能阻止乙方進(jìn)攻。

可以看出，當(dāng)甲方空軍的架次出動(dòng)率下降為50%時(shí)，只能取得約40%的成功率，對制空權(quán)爭奪貢獻(xiàn)了至關(guān)重要的作用。

結(jié)果表明，在空空、空地兩種作戰(zhàn)方式下大量使用精確制導(dǎo)武器，對機(jī)場跑道、機(jī)庫、維修場站等固定設(shè)施損毀數(shù)量較大，效果較好，會(huì)使無防護(hù)設(shè)施、露天停放的飛機(jī)和人員蒙受嚴(yán)重?fù)p失。精確制導(dǎo)武器的攻擊將甲方架次出動(dòng)率下降至40%，意味著戰(zhàn)時(shí)一半以上的甲方飛機(jī)將無法提供作戰(zhàn)能力，進(jìn)而影響到甲方制空權(quán)的爭奪，使得甲方不得已只能采取混凝土加固機(jī)場跑道、維修場站等設(shè)施（但會(huì)增加成本）、將飛機(jī)分散部署（但會(huì)大大提高保障難度），或利用山洞、地堡等掩體保護(hù)飛機(jī)（但停放數(shù)量受限）等方式應(yīng)對大規(guī)模精確制導(dǎo)武器空襲。

另一方面，從維修恢復(fù)能力來看，維修場站的修復(fù)基本上是線性的，每天大約修復(fù)10%，最大值為90%。但是跑道的修復(fù)更近于非線性，在完全毀壞的情況下，第一天可修復(fù)30%以上。因此，乙方也可能在前3天對甲方空軍基地發(fā)起長時(shí)間、多頻次、高密度的精確打擊，持續(xù)壓制機(jī)場，以免乙方搶修跑道，恢復(fù)飛機(jī)起降能力。

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Operational Evaluation of Missile Weapon

Attacking Airbase Based on JICM

Liu Bailing1*，Luo Yi1，Chen Haitao1，F(xiàn)an Xiaoping2，Zhang Dailong3

（1. Beijing Institute of Special Machinery，Beijing 100143，China；

2. Unit" 95829 of PLA，Xiaogan 432000，China； 3." Unit 95944 of PLA，Xiaogan 432000，China）

Abstract： Based on the military net evaluation report published by Rand Corporation，" this paper independently explores the combat effectiveness evaluation theory driven by the analytical model of the US military，and studies in detail the analysis and evaluation method of precision guided weapons attacking the airbase in the joint integrated contingency model （JICM），" also carries out the deduction and calculation. The results show that the air force aircraft sorties ability is greatly affected by the damage of the airbase，" which plays a vital role in the fight for air control. This paper has positive theoretical significance for the in-depth understanding and application of modern combat simulation deduction and evaluation.

Key words： battlefield deduction； effectiveness evaluation； JICM； analytical model； airbase； missile