登陸作戰(zhàn)武裝直升機火力支援效能評估＊

李仁松 王志邦 姜 超

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430）

1 引言

兩棲作戰(zhàn)是目前海上作戰(zhàn)的一種重要樣式，對岸火力支援又是兩棲編隊的一項主要作戰(zhàn)任務(wù)。艦載武裝直升機作為兩棲編隊對岸火力支援的主要作戰(zhàn)武器系統(tǒng)之一，對其對岸火力支援效能進(jìn)行客觀、正確的評估在艦載武裝直升機武器裝備建設(shè)和戰(zhàn)術(shù)使用研究上具有十分重要的意義。武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能評估的方法有很多，如實戰(zhàn)評估法、試驗法、數(shù)學(xué)模擬法等，ADC模型是其中一種常用的解析評估方法。本文以ADC模型為基礎(chǔ)，通過對能力矩陣C進(jìn)行量化處理并提出突防概率系數(shù)H 和人員操作水平系數(shù)K對模型進(jìn)行修正。

2 ADC效能評估模型

ADC效能評估模型是由美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能委員會（WSEIAC）提出的，即

其中，矩陣E（Effectiveness）表示待評估武器系統(tǒng)綜合作戰(zhàn)效能值指標(biāo)，是對武器系統(tǒng)完成所賦予它的使命任務(wù)能力的綜合量度，通常用概率值表示；矩陣A（Availability）表示待評估武器系統(tǒng)的可用度（有效性）指標(biāo)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時處于可工作狀態(tài)或可承擔(dān)任務(wù)狀態(tài)程度的量度，反映了系統(tǒng)戰(zhàn)備情況的優(yōu)劣；矩陣D（Dependability）表示待評估武器系統(tǒng)的可信度（可依賴性）指標(biāo)，是對系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)處于某一狀態(tài)而結(jié)束時處于另一狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移性指標(biāo)的表述，反映了系統(tǒng)可靠性的好壞；矩陣C（Capability）表示武器系統(tǒng)的固有能力，是對系統(tǒng)在各種不同狀態(tài)條件下完成所賦予使命任務(wù)能力的量度，反映了設(shè)計能力與作戰(zhàn)實際要求能力之間的符合程度［1］。

ADC效能模型是一個基于過程的動態(tài)的系統(tǒng)概念［1］，能較全面地反映武器系統(tǒng)狀態(tài)及隨時間變化的多項戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標(biāo)在作戰(zhàn)使用中的動態(tài)變化和綜合應(yīng)用，因而比較適合于較為復(fù)雜的武器系統(tǒng)的效能評估。其求解過程的流程圖可以用圖1表示。

圖1 計算系統(tǒng)作戰(zhàn)效能流程圖

由于武器和軍事裝備都是在敵方的積極對抗條件下運用的，對抗環(huán)境對武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能有很大影響，所以在評定艦載武裝直升機對岸火力作戰(zhàn)效能時，必須綜合考慮戰(zhàn)場和敵我因素，模型才能更符合作戰(zhàn)實際。為此，本文對ADC模型作如下修改

式中：H為突防概率系數(shù)，K為我方操作人員操作水平系數(shù)。

3 艦載武裝直升機對岸火力效能評估模型

3.1 建立效能評估指標(biāo)體系

現(xiàn)代武裝直升機機載武器系統(tǒng)通常包括：反坦克（裝甲）導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、航炮、火箭及機槍等，按不同的作戰(zhàn)任務(wù)可有多種武器配掛方式［2］。艦載武裝直升機由于受飛行重量、性能及使用等多方面的要求或限制，在執(zhí)行對岸火力支援任務(wù)時通常掛載對地攻擊武器，其對岸火力支援系統(tǒng)主要包括武器控制子系統(tǒng)、指揮通信子系統(tǒng)、偵查子系統(tǒng)等。

艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)的可用度矩陣A主要受系統(tǒng)的可信賴性、維修性和維修管理水平?jīng)Q定，具體由系統(tǒng)的故障率λ和修復(fù)率μ決定。可信度矩陣D直接取決于武器系統(tǒng)可信賴性和使用過程中的修復(fù)性，也與人員素質(zhì)和指揮因素等有關(guān)［1］。能力矩陣C代表系統(tǒng)固有的能力，由武器系統(tǒng)在設(shè)計制造時決定，主要有基本能力、生存能力、協(xié)同保障能力。艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)基本能力主要包括打擊精度、命中范圍、毀傷能力、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，生存能力由飛行速度、機動性和抗毀傷能力決定，協(xié)同保障能力則可細(xì)化為彈藥存儲量、通信指揮能力和信息化能力。艦載武裝直升機對岸火力支援時，在突防過程中不僅要克服敵火力攔阻，還要克服復(fù)雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境影響和自然環(huán)境影響。操作水平性系數(shù)主要由武器操作人員的能力、平時訓(xùn)練模式和戰(zhàn)場心理素質(zhì)決定。綜合考慮上述因素，構(gòu)建艦載武裝直升機對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系，如圖2所示。

3.2 確定可用度矩陣A

假設(shè)艦載武裝直升機對岸火力支援時其作戰(zhàn)系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中只有兩種狀態(tài)，即正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。這種情況下，可用度向量A只有兩個分量a1、a2，即

式中a1和a2分別表示系統(tǒng)在任意時刻處于可工作狀態(tài)和故障狀態(tài)的概率。若故障率λ和修復(fù)率μ已知，MTBF為作戰(zhàn)系統(tǒng)的平均無故障工作時間，MTTR為平均故障修復(fù)時間，則當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定時，有

3.3 確定可信度矩陣D

由于系統(tǒng)在開始工作或執(zhí)行任務(wù)時只有工作和故障兩種可用性狀態(tài)，則其可信度矩陣為有四個元素構(gòu)成的矩陣，即

圖2 艦載武裝直升機對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系

式中，d11為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a1狀態(tài)，在完成任務(wù)時仍處于a1狀態(tài)的概率；d12為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a1狀態(tài)，在完成任務(wù)時處于a2狀態(tài)的概率；d21為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a2狀態(tài)，在完成任務(wù)時處于a1狀態(tài)的概率；d22為在開始執(zhí)行任務(wù)時系統(tǒng)處于a2狀態(tài)，在完成任務(wù)時仍處于a2狀態(tài)的概率。對于可修理的武器系統(tǒng)，當(dāng)平均無故障工作時間和平均修復(fù)時間都服從指數(shù)分布時，故障率λ和修復(fù)率μ均為常數(shù)，T為任務(wù)持續(xù)時間，并且假設(shè)艦載武裝直升機對岸火力支援時其系統(tǒng)在作戰(zhàn)過程中是不可修復(fù)的，因此μ＝0，則

3.4 確定能力矩陣C

艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)能力矩陣為

式中，c1表示對岸火力支援系統(tǒng)正常作戰(zhàn)時完成作戰(zhàn)任務(wù)的概率，是其作戰(zhàn)能力的綜合體現(xiàn)；c2表示武器系統(tǒng)故障時完成作戰(zhàn)任務(wù)的概率，一般情況下認(rèn)為c2＝0。本文采取層次分析法和模糊綜合評判方法對C進(jìn)行量化處理，具體做法為：

1）建立武器系統(tǒng)對岸火力支援能力評估因素域U

根據(jù)已建立的艦載武裝直升機對岸火力支援效能的評估指標(biāo)體系，可得

2）確定評語等級論域V

3）建立單因素評判的模糊關(guān)系矩陣R

式中，rij為各層因素集U中因素Ui對應(yīng)論域V中等級Vj的隸屬關(guān)系，即對評判對象中的第i項因素的單因素評判，此處為第1層指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣。

4）采用層次分析法確定評判因素權(quán)向量

5）進(jìn)行模糊綜合評判

3.5 求能力系數(shù)K和戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)H

結(jié)合實際情況或通過專家評分方法，得出人員專業(yè)能力、平時訓(xùn)練水平、戰(zhàn)場心理素質(zhì)三個分量具體分值和權(quán)重，根據(jù)加權(quán)平均法求得能力系數(shù)K：，則做歸一化處理。

6）計算能力值

將評判等級與相應(yīng)分?jǐn)?shù)結(jié)合，計算能力值C1的評分，

同理，可求出戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)H：

其中Ki、Hij分別為影響能力系數(shù)和戰(zhàn)場環(huán)境系數(shù)的各個因素的具體分值，αi、βi、βij為相應(yīng)的權(quán)重值。

3.6 求艦載武裝直升機對岸火力支援效能E

利用公式E＝H·K·A·D·C求出艦載武裝直升機對岸火力支援效能E。

4 實例分析

4.1 計算可用度矩陣A

假設(shè)，A型艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)如下。系統(tǒng)故障間隔時間T＝200小時，故障修復(fù)時間R＝2小時，則用式（4）、式（5）可計算出其可用度矩陣A為

4.2 計算可信度矩陣D

設(shè)改型艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)故障分布服從指數(shù)分布，在執(zhí)行對岸火力支援任務(wù)的1小時期間，系統(tǒng)故障不可修復(fù)，則用式（7）可計算出可信度矩陣為

4.3 計算確定能力矩陣C

通過專家給分，用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗，求出艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)能力矩陣各層指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

表1 能力矩陣各層指標(biāo)權(quán)重表

用模糊關(guān)系合成原理計算能力值，可得：

同理可得：

故艦載武裝直升機對岸火力支援系統(tǒng)正常時的能力值為

則能力矩陣為

4.4 計算操作水平系數(shù)K和突防概率系數(shù)H

結(jié)合實際情況和武器裝備設(shè)計性能參數(shù)，得操作水平系數(shù)K和突防概率系數(shù)H 的各層權(quán)重值及相關(guān)參數(shù)表，如表2所示。

表2 權(quán)重值及相關(guān)參數(shù)表

利用式（10）和式（11），計算得：

4.5 計算艦載武裝直升機對岸火力支援效能E

實例分析證明，在真實戰(zhàn)場環(huán)境中，突防概率系數(shù)和人員操作水平系數(shù)對艦載武裝直升機對岸火力支援效能有相當(dāng)大影響，不能忽視。

5 結(jié)語

運用改進(jìn)ADC模型對艦載武裝直升機對岸火力支援效能進(jìn)行綜合評估是現(xiàn)實可行的，該模型不僅考慮了艦載武裝直升機自身的能力，也綜合考慮了突防概率系數(shù)和人員操作水平系數(shù)對作戰(zhàn)效能的影響，因此，得出的結(jié)論將更加符合戰(zhàn)場實際。同時，通過采用層次分析法、模糊綜合評判法對ADC模型能力矩陣進(jìn)行量化處理，實現(xiàn)了定性分析和定量計算相結(jié)合，有利于了解不同因素對艦載武裝直升機對岸火力支援效能的影響程度，為設(shè)計研發(fā)和實際作戰(zhàn)使用提供了參考依據(jù)。但是在考慮系統(tǒng)作戰(zhàn)狀態(tài)時僅簡單考慮了正常工作和故障兩種狀態(tài)，還有進(jìn)一步研究的空間。

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