水面艦艇防御線導魚雷作戰效能評估模型研究

金彥豐，吳磊

（91388部隊 廣東 湛江524022）

水面艦艇防御線導魚雷作戰效能評估模型研究

金彥豐，吳磊

（91388部隊 廣東 湛江524022）

根據水面艦艇防御線導魚雷作戰流程，并針對SEA方法的要求，提出了評估水面艦艇防御線導魚雷作戰效能的三個主要性能指標量度。通過分析防御作戰特點，建立了效能評估模型，并利用想定數據采用該模型對作戰效能進行計算和結果分析，驗證了該模型用于水面艦艇防御線導魚雷作戰效能評估可行性。

消水面艦艇；線導魚雷；作戰效能評估

現代大型魚雷幾乎無一例外地應用了線導技術。目前世界各國在役魚雷中，線導魚雷型號占總數的60%以上，而且有把線導技術移植到小型魚雷上的趨勢［1］。線導魚雷具有“人在回路中”的導引特點，大大提高了反應速度、命中精度，也增強了攻擊機動目標和對抗水聲干擾的能力，如何應對潛射線導魚雷的攻擊已成為水面艦艇所面臨的最頭疼的問題。建立水面艦艇防御線導魚雷的作戰效能評估模型有助于了解對水下線導魚雷防御作戰能力和不足，為指揮員作戰決策提供參考依據，也為提高水面艦艇對線導魚雷的綜合防御能力創造條件。文中將探討采用SEA方法來分析水面艦艇防御線導魚雷作戰效能，并建立評估模型。

1　使命任務和基本思路

水面艦艇對線導魚雷的防御可大致劃分為3個階段，分別是探測識別、反應決策和防御實施［2］。一是探測識別階段，水面艦艇利用魚雷報警聲納等探測設備對來襲魚雷報警，并通過先驗信息、態勢信息、環境信息和魚雷信息等對魚雷制導類型識別；二是反應決策階段，水面艦艇針對具體的戰場態勢以及本艦軟硬殺傷器材類型和性能，擬定出實施軟殺傷、硬殺傷、規避機動和對潛反擊的防御方案；三是防御實施階段，根據決策方案執行軟硬殺傷器材、反潛武器的發控以及規避機動的實施?？梢?，水面艦艇對線導魚雷防御的使命任務是對敵來襲魚雷報警、制導類型識別，并組織實施軟殺傷、硬殺傷、規避機動和對潛反擊，以此來防御敵魚雷的攻擊，提高本艦的生存能力。

采用SEA方法進行效能評估需針對具體作戰任務［3］，在此根據其作戰特點將指標相應簡化為3個相對主要的性能指標度量：對線導魚雷探測識別性能指標、反應決策性能指標和武器器材對抗性能指標［4］。通過三者的有效結合，可以得出水面艦艇防御線導魚雷作戰效能。

2　性能指標確定

2.1對線導魚雷探測識別性能指標

對線導魚雷探測識別性能指標一般指探測范圍和獲取信息的質量。對線導魚雷探測報警距離越遠，水平探測扇面角越大，則報警范圍越大，預警時間就越長，就有更充足的時間實施水聲對抗，對水下防御就越有利。而信息獲取方面，主要考慮對來襲魚雷信息的錯報、漏報和類型識別3個因素。報警正確率越高，漏報率越低，對線導魚雷類型識別越準確，信息獲取質量越高。因此，探測識別性能指標數學模型的建立應該考慮對來襲魚雷最大報警距離R、水平探測扇面角θ和最小可對抗距離r的關系以及水面艦艇對來襲魚雷的報警正確率η、漏報率ξ、對線導魚雷識別正確率γ問題。具體模型如下：

進行效能評估時，可根據水面艦艇裝備性能得到η，ξ，γ，r，θ與R的值。圖1為幾種不同假設條件下的報警性能指標（MOP1）與η，ξ，γ，r，θ，R之間關系示意圖。

圖1　MOP1與η，ξ，γ，r，R關系示意圖

2.2反應決策性能指標

反應決策性能指標在本文用反應決策時間來衡量。水面艦艇對魚雷目標報警后，將所得的信息作相應處理、決策，最后組織布放器材進行防御或規避，這需要一定的時間，而這一時間的長短即是反應決策時間t［5］。從發現魚雷目標一直到防御實施的整個過程中，要求不能使魚雷接近到最小可對抗距離r這一邊界線，因此反應決策時間是決定性因素。假設水面艦艇對來襲魚雷報警距離為R，來襲魚雷相對于水面艦艇的徑向速度為v,水面艦艇對來襲魚雷水平探測扇面角為θ，則MOP2定義為：

圖2為反應決策性能指標（MOP2）與R，v，t之間關系示意圖。

圖2　MOP2與R，v，t之間關系示意圖

2.3對線導魚雷防御性能指標

防御性能指標MOP3是指通過運用軟殺傷、硬殺傷和非殺傷對抗手段對我方產生的有利結果［6］。軟殺傷對抗器材包括火箭助飛式低頻干擾器和火箭助飛聲誘餌等，硬殺傷器材包括火箭深彈、火箭懸浮深彈、近程懸浮深彈、火箭助飛誘殺彈以及火箭助飛反潛魚雷等。本文認為實施方式越多,效能相對越大。在此將防御效能分為對導引聲納干擾效能、對敵潛艇平臺反擊效能、對魚雷干擾誘騙效能、對魚雷毀傷效能和機動規避效能5個子指標，分別定義為MOP31、MOP32、MOP33、MOP34和MOP35，則防御效能度量函數為：

若報警距離足夠遠，則為實施對導引聲納干擾、對敵潛艇平臺反擊、對魚雷干擾誘騙、對魚雷毀傷和機動規避等綜合防御手段提供了足夠的時間，以MOP31=MOP32=MOP33=MOP34= MOP35=0.5為例，則MOP3=1-（1-0.5）5=0.969；若能采取四種對抗方式，則MOP3=0.938；若能采取三種對抗方式，則MOP3= 0.875；若能采取兩種對抗方式，則MOP3=0.75；若只能采取一種對抗方式，則MOP3=0.5。

3　系統映射和使命映射

1）在敵方線導魚雷來襲過程中，水面艦艇探測距離越遠，為我提供實施綜合防御行動的時間越長，對我防御作戰越有利。由MOP1模型可知，報警性能指標MOP1在（0,η·λ·（1-ξ）· θ/360）中變動。

對于MOP1的使命范圍，希望對來襲魚雷的報警距離遠大于我最小實施防御距離，因而MOP1的值域應取為：MOP1∈

2）在作戰過程中，根據對來襲魚雷報警距離和反應時間，戰場態勢會出現以下2種情況：（1）我艦已經穩定跟蹤敵魚雷，可以實施防御，即R-vt≥r；（2）我艦已來不及對來襲魚雷組織防御。因此：

MOP2值域為

3）在防御過程中，若發現來襲魚雷距離足夠遠，一般要采用多種對抗手段，以求形成由遠及近的多層次、軟硬結合的綜合防御體系。在實際的作戰過程中，采取了多少對抗方式，就根據的量化模型計算相應的指標量化值，從而知MOP3值域為（0，1）。

4）綜合建模。下面將MOP1、MOP2和MOP3綜合得出水面艦艇防御線導魚雷作戰效能模型。由于目標探測識別、作戰反應決策和防御實施是水面艦艇防御線導魚雷作戰的必要流程，在作戰過程中處于前后相連的3個階段，參考“串并聯”模型框架，利用以下公式評估［7］：

在此，為強調水面艦艇對線導魚雷綜合防御最低能力限制，強調“信息門檻”這個定義。信息門檻是為完成特定的作戰任務在信息能力或質量上的最低限度。當系統能力低于某個信息門檻，則效能指數MOP=0。本文評估模型的信息門檻有兩個：最小可對抗距離r和實施防御。當對線導魚雷報警距離低于r或當沒有及時采取防御措施時，直接定義防御效能MOP=0，不再使用評估模型評估。

4　實例計算與結果分析

4.1參數想定

利用上文建立的數學模型，通過相關參數想定模擬進行效能計算，具體想定參數見表1。

表1　想定參數表

4.2計算結果

利用上文想定數據，針對想定1、想定2、想定3和想定4運用建立的評估模型進行效能計算，結果如圖3所示。

圖3　不同想定參數條件下的效能

4.3結果分析

通過表1和圖3可以分析得出：

1）水面艦艇對來襲線導魚雷報警距離越遠，為實施防御提供的時間越充足，越有利于實施多層次、軟硬結合的綜合防御；

2）報警正確率、漏報率和識別正確率等指標直接反映水面艦艇對魚雷的預警能力，預警能力越強，越有利于組織實施防御；

3）當水面艦艇反應決策時間減小時，防御效能明顯提升，可以看出反應決策時間對于水面艦艇防御線導魚雷作戰非常重要。

5　結束語

本文通過選取對水面艦艇防御線導魚雷影響比較大的因素運用SEA方法構建了效能評估模型，并通過實例表明該模型可在一定程度上反映出水面艦艇防御線導魚雷能力水平。在建立模型過程中運用了對線導魚雷識別正確率這個概念，但目前對來襲魚雷的制導類型識別還是一項難題，在實際作戰中不能識別魚雷類型的情況下水面艦艇還應按 “危險優先”原則和魚雷識別不確定性“概率優先”的原則組織防御。

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The model effectiveness evaluation of surface warship defending wire-guided Torpedo

JIN Yan-feng，WU Lei
（No.91388 Troops of PLA，Zhanjiang 524022,China）

According to surface warship defending wire-guided torpedo process and the request of the SEA method,the paper proposes three main MOP of effectiveness analysis of surface warship defending wire-guided torpedo.Through analyzing the characteristics of the defending,,the paper establishes the SEA model for evaluating the effectiveness.The paper also applies the model in comparing effectiveness,,and then analyzes the result briefly to prove the probability of applying the model in effectiveness analysis of surface warship defending wire-guided torpedo.

surface warship；wire-guided torpedo；Operational effectiveness evaluation

TN971.+5

A

1674－6236（2016）13-0038-03

2015-07-25稿件編號：201507166

金彥豐（1979—），男，吉林公主嶺人，工程師。研究方向：水聲對抗技術。