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装备总体技术

美军空中装备体系作战能力评估方法研究

  • 陈晓楠 ,
  • 张广林 ,
  • 褚世永 ,
  • 陈宣友
展开
  • 中国航空工业发展研究中心, 北京 100029

陈晓楠(1994—),男,博士研究生,工程师,研究方向为体系仿真与效能评估。

张广林(1963—),男,博士,高级研究员。

Office editor: 许韦韦

收稿日期: 2022-05-24

  修回日期: 2022-06-02

  网络出版日期: 2023-04-17

Research on the evaluation method of the combat capability of the U. S. air equipment system

  • CHEN Xiao-nan ,
  • ZHANG Guang-lin ,
  • CHU Shi-yong ,
  • CHEN Xuan-you
Expand
  • Aviation Industry Development Research Center, Beijing 100029, China

Received date: 2022-05-24

  Revised date: 2022-06-02

  Online published: 2023-04-17

摘要

对空中装备体系作战能力进行评估是美军验证诸如杀伤链等新型作战理念的重要手段。总结了美军对空中装备体系作战能力开展评估的必要性因素,对其常用的作战能力评估方法进行了分析,提炼并概括了各评估方法的优缺点,并对美军未来主要应用的空中装备体系作战能力评估方法进行案例分析。

本文引用格式

陈晓楠 , 张广林 , 褚世永 , 陈宣友 . 美军空中装备体系作战能力评估方法研究[J]. 指挥控制与仿真, 2023 , 45(2) : 60 -64 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2023.02.009

Abstract

Assessing the combat capability of the air equipment system is an important means for the US military to verify new combat concepts such as kill chain. This paper summarizes the necessary factors for the U.S. military to evaluate the combat capability of the air equipment system, analyzes its commonly used combat capability evaluation methods, and extracts and summarizes the advantages and disadvantages of each evaluation method. A case study of the combat capability assessment method was carried out.

伴随信息技术的不断发展,美军现已形成杀伤链、杀伤网以及“马赛克”战等未来战场先进技术理念。空中装备间的抗衡也是愈发向着体系化对抗的趋势发展,单一装备的信息化发展改变了装备之间的信息交流方式,由此改变了装备间的协同方式以及应用方式,推动了新军事思想的创新及进步。
为了迎合未来战场的变化态势,提前对未来战场中的不确定因素有所把握,从而对新研装备、新型作战理念以及装备体系布局等进行检验,美军开展了系列研究工作。其在装备体系作战能力方面的研究远远走在世界前列,且仍在加速发展。对美军相关领域技术方法进行研究,可为我国航空装备体系建设和装备技术长远发展提供一定的参考价值。

1 美军作战能力评估的必要性分析

对空中装备体系作战能力进行评估是空中装备体系建设以及空中武器装备论证发展规划的关键性问题[1]。美国作为军事强国之一,其为了做好空中装备型号以及装备体系需求论证分析,特别注重对装备作战能力评估方法的建设和提升,注重在装备立项、论证以及研制中应用作战能力评估技术解决装备体系的决策问题。有效的作战能力评估方法可帮助美军验证装备体系的作战效果,选取“稳操胜算”的作战方式,进而推动新型作战概念的构建,加速新型装备的研制进程。

1.1 促使军事变革进入新阶段

伴随竞争对手在经济、军事实力方面的快速发展,美军在军事方面的绝对优势逐渐缩小,美军谋求通过对空中装备体系作战能力进行评估,以较小的代价来抵消外部的威胁。现阶段,美军对未来战场的安全环境、新兴威胁、关键技术、作战理念等进行了较为深入的研究,利用能力评估方法对未来飞机保有量及相关部队规模结构下的作战能力开展了系列评估研究[2]

1.2 推动作战理念的不断发展

未来战场上,美军面临海外基地、港口、机场以及地面设施易受攻击,非隐身战斗机易被一体化防空系统击落等问题。中短程导弹、远程火箭炮、航母战斗群、远程轰炸机等装备均对美军构成威胁。美军现行的信息化作战理念受到多方挑战。为了确保美军在未来战场赢得主动权,其对空中装备体系作战能力进行评估,以求着手开展兵力结构优化、发现当前作战概念的不足、探寻和发展新的作战理念。“马赛克战争”这一作战理念应运而生,并经历了能力评估方法的多次检验。

1.3 加快关键技术的研发进程

美军面临他国赶超其军事技术的时间大为缩短的困境,对空中装备体系作战能力进行评估,可为加快关键技术的研发进程提供依据。其中,美空军近三年均针对想定的某局部战争进行了系列推演,前两年推演均以美军失败告终,2020年兵棋推演中,美空军通过装备下一代的科幻化武器和假设已实现“联合全域指挥与控制”的作战概念,击退了某方现有空中装备力量的作战行动。随后,美空军最高将领将推演的发现带到国会上,以求获得国会对加快关键技术研发的预算支持。

2 美军作战能力评估方法分析

美军针对装备体系作战能力的评估方法大体经历了四个阶段。从二战初到20世纪60年代,美军的各型号战斗机所采用的机载武器系统差距并不大,总体火力区别也不大。该阶段,空中装备的作战能力主要是由各装备性能所决定,要获得装备总体的作战能力,只要对各机型性能进行对比即可。20世纪60—80年代,美军关于空中装备作战能力的评估发展形成了一批基于定性分析的定量评估手段,譬如指数法、战史统计法以及层次分析法等。20世纪90年代,集合天、空、海、陆的联合作战已成主流,美军军事专家提出了对装备体系作战能力的评估要从定性评估方式向定量与定性评估相结合转变。近20年,伴随人工智能技术以及计算机水平的持续发展,美军强化运用仿真推演的手段对作战能力进行评估的力度,并持续对推演模型的精细度和功能进行补充和优化。图1所示为美军空中装备体系作战能力评估方法的演变历程。
图1 空中装备体系作战能力评估方法演变

Fig.1 The development of combat capability evaluation method of air equipment system

归纳来看,美军现行的几种装备体系作战能力的评估方法由三部分构成:数值解析法/专家评估、综合研讨+兵棋推演、训练/演习/实战+数据统计分析。

2.1 数值解析法/专家评估

美军国会预算办公室(CBO)在2009年发布的研究报告中,对美军未来25年战斗机/攻击机力量的变化情况进行了相关评估[3]。报告中介绍了关于美军如何评估装备体系作战能力及如何确定评估指标的相关内容。从报告中可以得出,美军针对空中装备体系作战能力的静态评估会综合考虑本国空中装备数量、类型及性能,从能力分解的角度出发,确定能力的分解项(即指标体系),进而分析各指标的影响要素。其中,有的影响要素是通过定量的方式直接进行计算得出的,有的影响要素只能通过专家建立判断矩阵,打分进行评估。最终综合专家对各项的打分值,求和确定空中装备体系各项能力(诸如制空能力、对地打击能力、预警侦察能力、空中机动能力等)的定性至定量的结果值。图2所示为利用数值解析法/专家评估法的作战能力评估流程。
图2 数值解析法/专家评估方法流程

Fig.2 The process of numerical analytical method or expert evaluation method

2.2 综合研讨+兵棋推演

美军针对空中装备体系作战能力的动态评估,首先会开展系列研讨会,针对特定作战场景明确作战任务,并由参会专家从敌我装备种类、数量、飞行员素质、导弹精度等方面确定能力评估要素,作为此次推演的输入,建立推演模型,推演模型的输出结果为作战能力的评估值,其以装备体系作战相关指标的定量数值进行描述。通过兵棋推演得到的指标值可直接作为装备体系作战能力值,或者再次利用定性或定量方法从模型得到的较少的指标值中确定能力评估结果。图3所示为综合研讨+兵棋推演法的作战能力评估流程[4-8]
图3 综合研讨+兵棋推演方法流程

Fig.3 The process of comprehensive discussion and war game rehearsal

2.3 训练/演习/实战+数据统计分析

美军针对空中装备体系作战能力的评估,有时会综合训练/演习/实战所整理的数据进行统计分析,进而求解出决定作战能力的指标值。针对具体的训练、演习或是实战任务,空中装备的种类和数量、导弹投掷量和性能、敌方装备的种类和数量、敌方导弹投掷量和性能等大为不同,因此,这些要素在通常情况下隶属于影响作战能力的评估要素。就实战、演习或模拟机训练(虚拟仿真)而言,交换比理应是相对较容易统计和较准确的评估指标。将整理的作战数据进行分析,求解出交换比作为装备体系作战能力结果。图4所示为训练/演习/实战+数据统计分析法的作战能力评估流程。
图4 训练/演习/实战+数据统计分析方法流程

Fig.4 The process of training/exercise/actual combat and data statistics analysis process

3 美军未来主要应用的作战能力评估方法

3.1 各评估方法优缺点分析

对于上述所提及的美军现行的几种关于空中装备体系的作战能力评估方法,基于各评估方法的核心思想、评估流程,梳理形成如表1所示的优缺点分析。
表1 作战能力评估方法优缺点分析

Tab.1 Analysis of advantages and disadvantages of combat capability evaluation methods

方法 优点 缺点
数值解析/专家评估 结构简单,效率高,评估关系明确
计算简单
指标体系科学性差,评估精度低
忽略人的指挥
综合研讨+兵棋推演 近实战,真实性高,可反复评估
成本低,颗粒度细,重视人的指挥
评估规模大,周期长,真实数据难以保证
训练/演习/实战 客观性强,可靠度高,实践较为成熟 成本高,人力物力要求严格
表1中可以看出,基于综合研讨+兵棋推演的评估方法更适用于体系对抗下的作战能力评估,诸如逼真、低成本、可重复评估、突出作战指挥人员作用等优势特性被美军加以重视。特别是近年来,信息技术、数据技术、军事仿真技术得到了快速发展,仿真类兵棋系统变得逐渐成熟,与传统的棋子棋盘、沙盘推演相比,具有场景构建更加逼真,投入少,效率高,推演结果更准确,适用范围更广等优势。基于调整军事战略规划,助推新型作战概念,有效遏制他国的需要,美国防部于2015年提出重振兵棋推演,明确将运用兵棋进行战略分析和人才培养作为七大国防创新措施之一。直至今日,拜登带领下的美军对兵棋推演的重视度仍未消减。

3.2 评估案例

2017年11月,美军提出“为美空军开展飞机保有量研究”,就2030年前后飞机保有量以及相关部队规模结构开展三项独立研究。其中,根据美军要求,CSBA(战略与预算评估中心)于2019年发布《一支大国竞争时代的空军力量》报告,其利用综合研讨+兵棋推演的方式对美2035年的空中装备体系空战能力进行评估,以此方式对美空军未来飞机规模以及能力需求进行分析。
CSBA一共举办了三次研讨会,安排战略分析人员、国防规划人员、技术专家、飞机设计专家以及作战专家对空军重大任务领域的概念变化情况进行评估。每次研讨会都以一次小型兵棋推演结束,它演示了与他国发生重大冲突的场景,以对潜在的作战理念和能力进行应力测试。兵棋推演是一种互动演习,由代表他国未来部队的小组与由美军防务界规划人员和操作人员组成的小组展开对抗。在具体的推演实施中,综合研讨与会专家就美空军在波罗的海与南海周边同时与其他国家发生冲突时,以美空中装备的规模和构成作为评估的要素(涵盖精确制导弹药数量及能力、交战时间、压制敌防空武器数量及能力、无人机应用、隐身飞机数量等)。通过为期一周的兵棋推演,推演美空军进行对空作战时的能力。其将对空作战的能力评估指标体系以对空防御和进攻能力进行标定,其中,对空防御能力又包含主动防御能力(防御导弹攻击)和被动防御能力(伪装、机动规避);进攻能力包括空中扫荡能力、护航能力、打击能力、对敌防空火力压制能力等。具体的评估细节并未公布,经梳理评估流程可用图5表示。
图5 CSBA对空作战能力评估案例

Fig.5 Evaluation case of CSBA

4 结束语

通过研究与分析美军对空中装备体系作战能力进行评估的必要性、美军各现行评估方法的原理、美军未来主流评估方法以及典型评估案例,得到以下结论:美军对于空中装备体系作战能力的评估能力位居世界首位。早期,美军利用数值解析法或专家评估等静态评估方法对单装或装备体系作战能力进行评估。近20年来,伴随信息技术、计算机技术的快速发展,基于专家研讨+兵棋推演的作战能力评估方法愈发受到美军的重视,将成为未来主流作战能力评估方法。
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