中国指挥与控制学会会刊 
综合火力的运用已成为现代战场中克敌制胜的重要手段之一。面对越来越多的先进火力装备投放战场,作战对象兵力编配日趋优化,如何从众多的综合火力方案中选取一个最佳(几个可行)方案已成为作战筹划的重要环节[1⇓-3]。在方案选择的一般方法上,美国从20世纪60年代中期开始开展了大量的研究,提出了各种类型的基于效能的评估模型,并用于评估多种类型的武器装备及其作战运用方案。比较典型的是美国工业界武器系统效能咨询委员会的系统效能模型、杜派的理论杀伤力指数及武器指数等。前苏联在这方面也有许多成果,比较典型的是佩图霍夫等著的《防空导弹武器系统的效能》和切尔沃纳等著的《评定武器效能的概率法》。随着计算机仿真技术和网络技术的发展,模拟评估技术的地位日益凸显,主要包括面向对象技术、虚拟现实技术、分布交互技术、嵌入式仿真技术和智能仿真技术等,常用方法通常有Lanchester方程、Monte Carlo方法和指数战斗模型等[4⇓-6]。本文主要分析基于毁伤效能的综合火力方案模拟评估途径。
1 概念分析
1.1 作战方案及其优选
作战方案是参谋根据首长决心拟制的对作战进程和战法的设想,是指挥员实施科学决策、定下联合作战决心的重要基础。随着军队信息化建设的不断推进,作战方案的地位作用不断提升,探索优化作战方案的评估途径,对于提升基于信息系统作战指挥能力,优化指挥流程,简化指挥步骤有着重要意义。具体表现如下:
1)有利于作战方案优选
优选作战方案是通过定性和定量相结合的方法来保证方案评估优选的科学性和正确性。其将敌方可能行动方案与我方初始作战方案相关内容、初始数据包括作战部署、武器装备战技术参数等输入数据库,采取人在回路的方式,基于模型和数据推演,对方案可行性、作战效益、作战代价、作战风险等要素进行评估,从而选取一至两个方案作为决心建议方案。
2)有利于作战方案实时评估
输入敌我双方的态势、地形、天气等当前战场情况,以及己方要检验或预测的作战方案,经模拟推演可给出指定时刻的作战结果,包括敌我双方人员伤亡、武器损毁等情况;如果再输入一种作战方案,可以经过模拟迅速给出新的结果;比较几个方案的结果,可以从中选出最佳的作战方案。
1.2 综合火力毁伤效能
综合火力毁伤效能有两种基本认识:一是用于战果统计的综合火力毁伤效能,是指运用综合火力完成毁伤任务的程度;二是用于火力方案评估的综合火力毁伤效能,是指综合火力与毁伤需求的匹配程度。不同角度对综合火力毁伤效能的理解不同。
1)多样性是在内涵理解上
从功能上看,综合火力毁伤效能仅描述了完成毁伤任务的程度,故属于单项效能。从系统构成上看,综合火力是多种火力构成的火力系统,故该效能又属于系统效能。从作战运用上看,综合火力具有临时性,所构成的火力系统只有在执行火力任务时才会组建形成,故该效能又是火力系统的作战效能。此外,综合火力毁伤效能是指火力打击实施前对综合火力方案优劣程度的一种度量,属于先验的系统作战效能,在相同条件下具有可比性;它随着目标任务、火力构成和输入条件的变化而变化,故又是动态的。
2)综合性是在描述方法上
根据造成毁伤的不同火力,毁伤效能一般可分为身管武器对目标的毁伤效能、弹对目标的毁伤效能、多弹对目标的毁伤效能和多武器系统多弹种对目标的毁伤效能四种。影响毁伤效能的因素主要包括:射速、有效射程、精度、弹丸威力、射弹散布误差和作用距离等。由于各种火力各有其毁伤功能和可执行的任务,所以它们综合起来形成的毁伤效能的描述方法各不相同。
3)灵活性是在指标选择上
2 技术准备
2.1 合理性分析
联合作战背景下,火力运用灵活性增大,其毁伤效能指标除毁伤概率、毁伤幅员等传统物理毁伤指标外,逐渐重视火力的功能毁伤效能的聚合效应、毁伤益损性和毁伤时效性等。相对应的是数量庞大、结构复杂的综合火力方案、指标体系、评估模型和惊人的计算量[10]。其合理性如下:
1)满足评估需求
现代作战是多军兵种联合的作战,由于参战力量多元,打击方式多样,火力运用灵活多变,一个战役、一场战斗甚至一次行动,往往有多个可行方案,且难分优劣,大量的数据和复杂的评估过程使手工作业既任务繁重又效率低下,故需借助于计算机模拟技术进行评估。由于战场态势瞬息万变,静态方案已难以满足作战需求,动态方案将成为未来作战方案的主要形式,方案执行进程的复杂性决定了其更需要模拟评估。
2)解决模型计算
综合火力毁伤效能评估属于较为复杂的评估问题,首先,综合火力方案的毁伤效能评估指标体系涉及因素多,评估模型复杂,计算量大;其次,综合火力对目标的毁伤呈非线性特点,其毁伤效能聚合效应评估难度大。模拟的方法能够避开建立复杂模型的必要,从事件的角度模拟计算,减小复杂程度和人工工作量。其优势体现在,简化了繁杂的人工计算;通过火力毁伤关联性分析,容易理解火力协同上的逻辑关系和效能聚合的方式,有助于提高综合打击效能;通过对作战过程的分析及精确模拟可以较为准确地得出各方案的火力毁伤效能,并能充分反映其细节,为最优(可行)方案选取(优化)提供依据。
3)进行方案检验
运用模拟的方法评估,评估人员只需调整相关数据,操作相关软件既能够完成评估,且可对多种方案进行重复试验。
2.2 关键工作描述
1)确定综合火力方案构成及分类
基于方案的综合火力毁伤效能模拟评估的对象是综合火力方案,问题描述的主要任务在于弄清综合火力方案的构成及属性分类。按向下分解、向上综合的思路得到它们构成及模拟评估属性分类,如图1 。
其中,将综合火力方案(CFP)分为任务和行动两部分,表示为
CFP=P{CFM,CFA}
2)火力行动的描述
综合火力行动(CFA)可表示为综合火力构成(CF)和火力关联(FR),即
CFA=A{CF,FR}
其中,对火力的描述主要包括火力类型I、火力属性A1及其数量规模A2等内容,可表示为
CF=F{I,Fi}
Fi=Fi(A1,A2)
式中,Fi表示第i类火力。
对火力关联的描述主要包括毁伤时机(OP)、协同时序(SQ)、打击时耗(TC)与效果控制(ES)等要素,即
FR=R{OP,SQ,TC,ES}
3)火力任务的描述
综合火力任务(CFM)包括综合火力打击的目标(Tg)及其毁伤要求(DD)。可表示为
CFM=M{Tg,DD}
其中,目标的描述主要包括目标类型J、目标属性(B1)和数量规模(B2)等,可表示为
Tg=Tg{J,Tgj}
Tgj=Tgj{B1,B2}
式中,J表示任务目标种类数,Tgj表示第j类目标,目标属性和数量规模的描述见表1 。
表1 目标和火力单位的属性和数量规模描述 |
| 区分 | 属性1 | 属性2 | 属性3 | 属性4 | 属性5 | 数量规模 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 形状 | 防护度 | 隐蔽度 | 机动性 | 重要程度 | |||
| 目标 | 点目标、线目标、面目标、集群目标 | 有生力量、装甲目标、砖石工事、混凝土工事 | 暴露目标、半遮掩目标、隐蔽目标 | 固定目标、运动目标、机动目标 | 特别重要5、非常重要4、重要3、一般重要2、不重要1 | 或将目标按重要程度分为三个级别 | 用个数、顷数或标准师数、准炮等表示 |
| 火力 | 射程 | 精度 | 威力 | 火力机动性 | 机动性 | ||
| 用m或km数表示 | 用命中概率或中间误差表示 | 用杀伤半径、穿透力等表示 | 射速、射界、转移速度 | 牵引式、轮式、履带式、航空式 | |||
3 模拟评估示例
篇幅所限,本文简要说明模拟评估各环节,部分内容仅作示例。
3.1 作战态势
1)目标。开进、冲击中的坦克1辆,企图是突击我防御阵地。
2)综合火力构成。压制炮兵连(6门制)1个,任务是对坦克目标进行拦阻和压制;武装直升机1架,任务为实施空中打击,远程精确毁伤;反坦克导弹系统1个,任务是将目标毁伤于前沿前500m以外。
3)任务区域。我防御前沿前500m~5000m,炮兵阵地配置在前沿后3km区域内,反坦克导弹阵地位于防御前沿,如图2 。
3.2 方案与任务区分
1)综合火力方案1。由炮兵和反坦克导弹系统组成综合火力,按照炮兵拦阻、压制至反坦克导弹抗击的顺序对坦克进行综合火力打击。
2)综合火力方案2。由炮兵、反坦克导弹系统和武装直升机组成综合火力,按照炮兵拦阻、炮兵压制、反坦克导弹抗击至武装直升机空中打击的顺序对坦克进行综合火力打击。
3)综合火力方案3。由炮兵、反坦克导弹发射器和武装直升机组成综合火力,按照炮兵拦阻、武装直升机空中打击至反坦克导弹抗击的顺序对坦克进行综合火力打击,如图3 所示。
3.3 方案的流程图
3.4 主要参量
主要参量分两部分进行说明,分别是有关作战过程(表2 )和效能指标(表3 )的主要参量。
表2 有关作战过程的主要参量列表 |
| 区分 | 参量表示 | 参量含义 | 区分 | 参量表示 | 参量含义 |
|---|---|---|---|---|---|
| 炮火拦 阻部分 | a-pz | 一次射击平均发射弹数 | 反坦克导弹 抗击部分 | a-ft1 | 一次射击平均发射弹数 |
| tt-pz | 最长火力转移时间 | t-ft0 | 战斗准备时间 | ||
| ph-pz | 命中概率 | tt-ft | 最长火力转移时间 | ||
| v-tk1 | 目标被命中时,坦克的运动速度 | pk-ft | 毁伤概率 | ||
| v-tk2 | 目标未被命中时,坦克的运动速度 | v-tk4 | 目标未被毁伤时,坦克的运动速度 | ||
| 炮火压 制部分 | a-py | 一次射击平均发射弹数 | 武装直升 机打击部分 | a-wz1 | 一次射击平均发射弹数 |
| tt-py | 最长火力转移时间 | a-wzc | 最大发射弹数 | ||
| ph-py | 命中概率 | t-wz0 | 战斗准备时间 | ||
| pk-py | 毁伤概率 | tt-wz | 最长火力转移时间 | ||
| v-tk3 | 目标未被毁伤时,坦克的运动速度 | pk-wz | 毁伤概率 |
表3 有关效能指标的主要参量列表 |
| 指标 | 参量表示 | 参量含义 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 毁伤概率 | PD=m-tk/N | 综合火力毁伤概率 | m-tk:毁伤目标次数 m-ft:反坦克导弹被毁伤的次数 |
| 反坦克导弹被毁伤的概率 | PL=m-ft/N | 反坦克导弹的对抗损失概率 | |
| 不同火力对目标 的毁伤概率 | pk-bypb=m-tk-bypb/m-tk pk-byft=m-tk-byft/m-tk pk-bywz=m-tk-bywz/m-tk | 各种火力平均毁伤 目标的相对次数 | pb、ft、wz分别表示炮兵、 反坦克导弹和武装直升机 |
| 平均弹药消耗 | a-av=a/N aa-pb=a-pb/N aa-ft=a-ft/N aa-wz=a-wz/N | 弹药消耗指数 | a:N次模拟中总弹药消耗指数 a-av:平均消耗指数 |
| 平均作战时耗 | t-av=t/N ta-pb=t-pb/N ta-ft=t-ft/N ta-wz=t-wz/N | 作战时间的分配 | t:N次模拟中总的作战时耗 t-av:平均时耗 |
| 毁伤距离 | XX-av=XX/m-ft XXa-bypb=XX-bypb/m-tk-bypb XXa-byft=XX-byft/m-tk-byft XXa-bywz=XX-bywz/m-tk-bywz | 各种火力毁伤目标时, 坦克距离前沿的距离 | XX-av:目标被毁伤时 距离前沿的平均距离 |
3.5 结果分析
结合3个方案的初始条件与有关数据(略),有如下评估结果。
1)部分指标的模拟评估结果
① 综合火力毁伤概率。在相同战术想定和初始条件下,三个方案对坦克的毁伤概率依次升高,方案3相对方案2的毁伤效果增加更明显。其毁伤效能主要发挥在6min~10min和1000m~2000m范围内。② 单项火力对目标的毁伤概率。反坦克导弹对目标的毁伤概率较大,其毁伤效能主要发挥于1000m~2000m范围。武装直升机可作为重要的火力补充。炮兵的毁伤作用主要体现在迟滞目标行动、干扰目标射击等方面,故毁伤概率较小。③ 平均弹药消耗量。本文采用标准化系数条件下的弹药指数,总体弹药消耗指数差别不大。方案1中武装直升机的弹药消耗和方案3中炮兵消耗的减少没有影响总指数。④ 平均作战时耗与各单项火力作战时耗与任务范围有关,炮兵、反坦克导弹和武装直升机的作战时耗依次减小,但总体差别不大。
2)综合火力方案模拟评估结果
① 压制射击毁伤效能由低到高排序为方案1、2、3。② 方案3中武装直升机的毁伤效能最高,其次是方案1、方案2。③ 方案3的平均毁伤时耗和毁伤时间最少,毁伤时效性较高,利于减小坦克对防御阵地的威胁。④ 方案3是最优方案。