綜合火力方案模擬評估

張慶捷,徐 華,趙 瑾,鄭 斌

(陸軍軍官學院,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選的關注重點,對其進行模擬評估能夠更加有效地解決變量眾多、約束復雜、計算繁重等問題。探討了綜合火力作戰方案及其優選、綜合火力毀傷效能的內涵和現實意義,分析了采用模擬評估方法的合理性,描述了模擬評估的關鍵工作,給出了模擬評估示例和結論。

綜合火力；方案；模擬評估；毀傷效能

綜合火力的運用已成為現代戰場中克敵制勝的重要手段之一。面對越來越多的先進火力裝備投放戰場,作戰對象兵力編配日趨優化,如何從眾多的綜合火力方案中選取一個最佳(幾個可行)方案已成為作戰籌劃的重要環節[1-3]。在方案選擇的一般方法上,美國從20世紀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運用方案。比較典型的是美國工業界武器系統效能咨詢委員會的系統效能模型、杜派的理論殺傷力指數及武器指數等。前蘇聯在這方面也有許多成果,比較典型的是佩圖霍夫等著的《防空導彈武器系統的效能》和切爾沃納等著的《評定武器效能的概率法》。隨著計算機仿真技術和網絡技術的發展,模擬評估技術的地位日益凸顯,主要包括面向對象技術、虛擬現實技術、分布交互技術、嵌入式仿真技術和智能仿真技術等,常用方法通常有Lanchester方程、Monte Carlo方法和指數戰斗模型等[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 作戰方案及其優選

作戰方案是參謀根據首長決心擬制的對作戰進程和戰法的設想,是指揮員實施科學決策、定下聯合作戰決心的重要基礎。隨著軍隊信息化建設的不斷推進,作戰方案的地位作用不斷提升,探索優化作戰方案的評估途徑,對于提升基于信息系統作戰指揮能力,優化指揮流程,簡化指揮步驟有著重要意義。具體表現如下:

1)有利于作戰方案優選

優選作戰方案是通過定性和定量相結合的方法來保證方案評估優選的科學性和正確性。其將敵方可能行動方案與我方初始作戰方案相關內容、初始數據包括作戰部署、武器裝備戰技術參數等輸入數據庫,采取人在回路的方式,基于模型和數據推演,對方案可行性、作戰效益、作戰代價、作戰風險等要素進行評估,從而選取一至兩個方案作為決心建議方案。

2)有利于作戰方案實時評估

輸入敵我雙方的態勢、地形、天氣等當前戰場情況,以及己方要檢驗或預測的作戰方案,經模擬推演可給出指定時刻的作戰結果,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方案,可以經過模擬迅速給出新的結果;比較幾個方案的結果,可以從中選出最佳的作戰方案。

1.2 綜合火力毀傷效能

綜合火力毀傷效能有兩種基本認識:一是用于戰果統計的綜合火力毀傷效能,是指運用綜合火力完成毀傷任務的程度;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的程度,故屬于單項效能。從系統構成上看,綜合火力是多種火力構成的火力系統,故該效能又屬于系統效能。從作戰運用上看,綜合火力具有臨時性,所構成的火力系統只有在執行火力任務時才會組建形成,故該效能又是火力系統的作戰效能。此外,綜合火力毀傷效能是指火力打擊實施前對綜合火力方案優劣程度的一種度量,屬于先驗的系統作戰效能,在相同條件下具有可比性;它隨著目標任務、火力構成和輸入條件的變化而變化,故又是動態的。

2)綜合性是在描述方法上

根據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的毀傷效能、彈對目標的毀傷效能、多彈對目標的毀傷效能和多武器系統多彈種對目標的毀傷效能四種。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行的任務,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)靈活性是在指標選擇上

毀傷任務區分為殲滅、壓制、破壞、妨害、拒止、遲滯、驅逐、擾亂等,綜合火力毀傷任務還包括這些任務的部分組合。毀傷效能是衡量毀傷效果的量,可以用毀傷概率、平均毀傷目標數等綜合性指標表示,也可用火力密度、火力機動速度、對敵目標持續打擊的時間、壓制(或攔阻、遲滯、控制)目標的時間等單項指標表示[7-9]。

2 技術準備

2.1 合理性分析

聯合作戰背景下,火力運用靈活性增大,其毀傷效能指標除毀傷概率、毀傷幅員等傳統物理毀傷指標外,逐漸重視火力的功能毀傷效能的聚合效應、毀傷益損性和毀傷時效性等。相對應的是數量龐大、結構復雜的綜合火力方案、指標體系、評估模型和驚人的計算量[10]。其合理性如下:

1)滿足評估需求

現代作戰是多軍兵種聯合的作戰,由于參戰力量多元,打擊方式多樣,火力運用靈活多變,一個戰役、一場戰斗甚至一次行動,往往有多個可行方案,且難分優劣,大量的數據和復雜的評估過程使手工作業既任務繁重又效率低下,故需借助于計算機模擬技術進行評估。由于戰場態勢瞬息萬變,靜態方案已難以滿足作戰需求,動態方案將成為未來作戰方案的主要形式,方案執行進程的復雜性決定了其更需要模擬評估。

2)解決模型計算

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

3)進行方案檢驗

運用模擬的方法評估,評估人員只需調整相關數據,操作相關軟件既能夠完成評估,且可對多種方案進行重復試驗。

2.2 關鍵工作描述

1)確定綜合火力方案構成及分類

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在于弄清綜合火力方案的構成及屬性分類。按向下分解、向上綜合的思路得到它們構成及模擬評估屬性分類，如圖1。

圖1 綜合火力方案的構成

其中,將綜合火力方案(CFP)分為任務和行動兩部分,表示為

CFP=P{CFM,CFA}

(1)

2)火力行動的描述

綜合火力行動(CFA)可表示為綜合火力構成(CF)和火力關聯(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及其數量規模A2等內容,可表示為

CF=F{I,Fi}

(3)

Fi=Fi(A1,A2)

(4)

式中,Fi表示第i類火力。

對火力關聯的描述主要包括毀傷時機(OP)、協同時序(SQ)、打擊時耗(TC)與效果控制(ES)等要素,即

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

(5)

3)火力任務的描述

綜合火力任務(CFM)包括綜合火力打擊的目標(Tg)及其毀傷要求(DD)?？杀硎緸?/p>

CFM=M{Tg,DD}

(6)

其中,目標的描述主要包括目標類型J、目標屬性(B1)和數量規模(B2)等,可表示為

Tg=Tg{J,Tgj}

(7)

Tgj=Tgj{B1,B2}

(8)

式中,J表示任務目標種類數,Tgj表示第j類目標,目標屬性和數量規模的描述見表1。

表1 目標和火力單位的屬性和數量規模描述

3 模擬評估示例

篇幅所限,本文簡要說明模擬評估各環節,部分內容僅作示例。

3.1 作戰態勢

1)目標。開進、沖擊中的坦克1輛,企圖是突擊我防御陣地。

2)綜合火力構成。壓制炮兵連(6門制)1個,任務是對坦克目標進行攔阻和壓制;武裝直升機1架,任務為實施空中打擊,遠程精確毀傷;反坦克導彈系統1個,任務是將目標毀傷于前沿前500m以外。

3)任務區域。我防御前沿前500m～5000m,炮兵陣地配置在前沿后3km區域內,反坦克導彈陣地位于防御前沿，如圖2。

圖2 作戰態勢示意圖

3.2 方案與任務區分

1)綜合火力方案1。由炮兵和反坦克導彈系統組成綜合火力,按照炮兵攔阻、壓制至反坦克導彈抗擊的順序對坦克進行綜合火力打擊。

2)綜合火力方案2。由炮兵、反坦克導彈系統和武裝直升機組成綜合火力,按照炮兵攔阻、炮兵壓制、反坦克導彈抗擊至武裝直升機空中打擊的順序對坦克進行綜合火力打擊。

3)綜合火力方案3。由炮兵、反坦克導彈發射器和武裝直升機組成綜合火力,按照炮兵攔阻、武裝直升機空中打擊至反坦克導彈抗擊的順序對坦克進行綜合火力打擊，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行說明,分別是有關作戰過程(表2)和效能指標(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 有關作戰過程的主要參量列表

表3 有關效能指標的主要參量列表

3.5 結果分析

結合3個方案的初始條件與有關數據(略),有如下評估結果。

1)部分指標的模擬評估結果

① 綜合火力毀傷概率。在相同戰術想定和初始條件下,三個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。其毀傷效能主要發揮在6min～10min和1000m～2000m范圍內。② 單項火力對目標的毀傷概率。反坦克導彈對目標的毀傷概率較大,其毀傷效能主要發揮于1000m～2000m范圍。武裝直升機可作為重要的火力補充。炮兵的毀傷作用主要體現在遲滯目標行動、干擾目標射擊等方面,故毀傷概率較小。③ 平均彈藥消耗量。本文采用標準化系數條件下的彈藥指數,總體彈藥消耗指數差別不大。方案1中武裝直升機的彈藥消耗和方案3中炮兵消耗的減少沒有影響總指數。④ 平均作戰時耗與各單項火力作戰時耗與任務范圍有關,炮兵、反坦克導彈和武裝直升機的作戰時耗依次減小,但總體差別不大。

2)綜合火力方案模擬評估結果

① 壓制射擊毀傷效能由低到高排序為方案1、2、3。② 方案3中武裝直升機的毀傷效能最高,其次是方案1、方案2。③ 方案3的平均毀傷時耗和毀傷時間最少,毀傷時效性較高,利于減小坦克對防御陣地的威脅。④ 方案3是最優方案。

[1] 任連生.基于信息系統的體系作戰能力概論[M].北京:軍事科學院出版社,2010.

[2] 劉偉.聯合作戰指揮[M].沈陽:白山出版社,2010.

[3] 李京旭.基于信息系統的聯合作戰指揮[M].北京:軍事科學院出版社,2013.3

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[5] 張聯禾.基于模擬試驗的測試性評估方法研究[J].西南師范大學學報(自然科學版),2014，39(11):122-127.

[6] 吳重光.仿真技術[M].北京:化學工業出版社,2000.

[7] 林志應.綜合火力毀傷行動中炮兵火力運用[J].炮兵學院學報,2011，31(5):19-21.

[8] 李洪峰,徐華.基于信息系統的火力毀傷應重點把握的幾個問題[J].炮兵學院學報,2011，31(5):14-15.

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[10]胡曉峰.戰爭復雜性與復雜體系仿真問題[J].軍事運籌與系統工程,2010，24(3)：27-34.

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,研究方向為作戰運籌分析。 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