空中中遠程精確打擊能力頂層評估方法

江洋溢，謝希權，雷迅

（空軍裝備研究院 總體所，北京100076）

中遠程精確打擊是機械化作戰(zhàn)向信息化作戰(zhàn)發(fā)展的重要標志，也將成為現(xiàn)代化空中作戰(zhàn)的主要特征。武器裝備能夠為中遠程精確打擊提供怎樣的能力支持?如何更好地謀劃和指導空中中遠程精確打擊裝備體系的能力建設?這些問題都需要從頂層對武器裝備體系的能力進行評估。

現(xiàn)有的裝備體系能力評估方法主要有基于能力水平的指數(shù)評估以及基于任務的作戰(zhàn)仿真評估兩種方法。指數(shù)法通過對裝備性能等評估要素的加權聚合進行評估，能夠得到能力建設的總體水平，但評估指標缺乏作戰(zhàn)運用意義，可解釋性不強。仿真法通過對任務過程的仿真進行評估，能夠得到裝備遂行任務的能力，結果直觀，但不能體現(xiàn)出裝備能力建設的總體情況。

采用基于任務能力的水平評估方法進行空中中遠程精確打擊能力的頂層評估，一方面能夠為研究中遠程精確打擊裝備作戰(zhàn)運用提供結果支持，另一方面還可以縱向分析監(jiān)控和評價自身能力建設情況，并通過與其他國家進行橫向比較，為空中中遠程精確打擊能力建設的科學決策提供技術支持。

1 中遠程精確打擊能力頂層評估方法

1.1 分析框架

為滿足武器裝備體系建設決策分析的需要，同時為作戰(zhàn)運用研究提供參考，構建基于任務能力的水平評估分析框架。該分析框架分三個層次：頂層為能力水平層，分析能力建設的總體水平，為能力建設決策提供支持；中間層為任務能力層，從作戰(zhàn)運用角度評估裝備體系在中遠程精確打擊中所能提供的能力；底層是裝備層，分析各類裝備的數(shù)量特性、質量特性和結構關系等。能力水平的評估采用指數(shù)形式，以任務能力評估的結果為支撐，任務能力評估采用有作戰(zhàn)運用意義的能力指標，以裝備體系層面的分析為基礎。

1.2 作戰(zhàn)概念及裝備體系

空中中遠程精確打擊主要有三種作戰(zhàn)樣式，一是在常規(guī)轟炸機上發(fā)射巡航導彈；二是隱身轟炸機突防后投放空地導彈和制導炸彈；三是多用途飛機在護航飛機的保障下飛抵戰(zhàn)區(qū)發(fā)射中遠程空地導彈。中遠程精確打擊一般是指對超過通視距離的地面目標進行的打擊，需要構筑遠程精確打擊裝備體系，通過多種裝備的聯(lián)合作戰(zhàn)才能完成。首先，要由空間衛(wèi)星、遠程預警偵察機、超視距雷達和其他遠程偵察手段為攻擊編隊提供作戰(zhàn)態(tài)勢，測定目標位置和機動參數(shù)。其次，需要由遠程打擊平臺根據遠程探測兵力提供的目標參數(shù)，發(fā)射遠程導彈進行攻擊。由于導彈飛行距離較遠，需要根據目標運動情況和大氣條件對導彈飛行的影響，對導彈進行中繼制導，使導彈能準確捕捉和鎖定目標，進行精確攻擊。

從中遠程精確打擊的作戰(zhàn)樣式可以看出，空中中遠程精確打擊裝備體系的能力主要通過平臺和武器兩方面實現(xiàn)。除平臺和武器本身的性能外，平臺能力還受到平臺支援保障的影響，主要是指加油、護航、指揮控制和導航等方面；武器能力還受到目標區(qū)信息保障的影響。不同的作戰(zhàn)樣式對平臺支援保障的要求不同，不同的導彈武器類型對目標區(qū)信息需求也有差異。這些差異性需在構建裝備體系以及裝備分析時視情設定。例如，對于隱身轟炸機的長途奔襲，可能不需要護航保障。

1.3 評估指標

現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要通過火力、機動與信息的融合實施作戰(zhàn)。信息化戰(zhàn)爭條件下，火力與機動仍是作戰(zhàn)能力的重要方面，而信息逐漸成為拓展機動范圍以及提高火力集中程度的重要因素。從作戰(zhàn)運用角度看，中遠程精確打擊的任務能力主要體現(xiàn)在打擊距離和打擊強度兩方面，可用在不同打擊距離上所能投放的彈藥量進行度量。另一方面，信息為現(xiàn)代戰(zhàn)爭帶來的最大變化就是打擊的精確化，精確制導彈藥使得為達到相同打擊效果所需的彈藥數(shù)量大大減少，投放彈藥的飛機架次也大幅減少。因此，需要關注的不僅僅是彈藥投放總量，更重要的是在單位面積上所能投放的彈藥量。

綜上，在任務能力層面，中遠程精確打擊任務能力可用一次出動在一定打擊距離上單位面積所能投放的彈藥量來度量。由于這個彈藥量對應于某個打擊距離點，因此該指標可稱為單位彈藥量密度，它們構成了距離和彈藥量之間的一條任務能力曲線。在能力水平層面，可對打擊距離進行分檔，對不同距離檔次上單位面積所能投放的累積彈藥量進行加權聚合，得到中遠程精確打擊的能力水平。例如根據需要，打擊距離檔次可定為3000千米以外、1500千米～3000千米、1000千米～1500千米以及1000千米以內四檔，則能力水平評估指標體系可如圖1所示。

2 評估模型

任務能力層面的評估主要集中在兩方面，一是打擊距離，二是單位面積上彈藥的投放量。打擊距離與平臺本身的作戰(zhàn)半徑、平臺的支援保障、武器的射程、目標區(qū)的信息保障等因素有關；彈藥投放量與飛機平臺的數(shù)量、完好率、突防概率以及武器掛載數(shù)量、戰(zhàn)斗部重量和命中精度等因素有關。對于能力水平層面的評估，按照距離分檔劃分架次集合，計算各架次集合中所有平臺所能投放的彈藥量總和，然后對各距離檔次上的彈藥投放量進行加權綜合。

2.1 裝備體系模型

武器裝備體系由一定數(shù)量具備相應能力的各型裝備按照一定的結構組合構成。數(shù)量、能力（單項系統(tǒng)的能力）和結構（裝備間交聯(lián)關系）是武器裝備體系的三個基本屬性。因此，武器裝備體系的模型可表示為：

式中，U為裝備集合；fN表示裝備的數(shù)量屬性，是裝備集合到實數(shù)集的函數(shù)；fC表示裝備體系的單項能力屬性，是裝備集合到多維實數(shù)空間的函數(shù)；fS表示裝備體系的結構屬性，可用各類矩陣表示，如信息支援矩陣、武器典型掛載方案矩陣、加油方案矩陣等。在評估數(shù)據準備階段，除要收集各裝備的數(shù)量和性能數(shù)據外，還應填寫各類關系矩陣。

武器典型掛載方案矩陣是作戰(zhàn)飛機平臺與機載武器之間的交聯(lián)關系，是航空裝備之間的一種特有的結構關系。假設作戰(zhàn)飛機集合為P，機載武器集合為W，則武器典型掛載方案矩陣：

其中，bij表示第i種作戰(zhàn)飛機的典型掛載中掛載第j型導彈的數(shù)量。

加油方案矩陣是作戰(zhàn)飛機與加油機之間的交聯(lián)關系，是航空主戰(zhàn)裝備與保障裝備之間的一種結構關系。假設加油機集合為Y，則加油方案矩陣為：

其中，cij表示第j型加油機一航次能給cij架第i種作戰(zhàn)飛機加油。

信息關系矩陣主要體現(xiàn)主戰(zhàn)裝備與信息支援裝備之間的信息鏈路關系。信息關系矩陣的行包括平臺和武器兩類裝備，矩陣的列主要指通信裝備與各類情報偵察裝備等信息支援裝備。假設信息支援裝備集合為I，則信息關系矩陣為：

其中，aij表示第j型信息支援裝備所能提供滿足第i型裝備信息質量要求的信息鏈路最大距離，為0表示不能提供該類信息。若信息支援裝備為衛(wèi)星，則aij取一個足夠大的數(shù)，表示不受距離的限制。

2.2 任務能力評估模型

2.2.1 打擊距離

設PDJ為能夠遂行中遠程精確打擊任務的飛機型號集合，Pi∈PDJ，i=1，…，n，n為集合PDJ的元素總數(shù)。平臺本身的作戰(zhàn)半徑為：

若有加油機為打擊平臺實施加油，則可拓展其打擊距離。在加油方案矩陣PY中，某型號平臺所在行有一項不為0，則說明至少有一型加油機能夠為其加油。打擊距離拓展的程度，由加油區(qū)的設置決定。設最大加油機前出部署距離為Djy，則實施空中加油的平臺打擊距離變?yōu)椋?/p>

式中LP為矩陣求和處理邏輯算子，將矩陣按列求和后不為0的行轉化為1，為0的行轉化為0，即：

平臺的打擊距離還受到信息鏈路最大距離的制約。在信息關系矩陣PI中，每一行中各元素表示各種信息鏈路對平臺的保障情況，如地空通信指揮、預警機指揮、衛(wèi)星通信等。信息鏈路的距離限制可取這些鏈路的較大值。因此，考慮信息鏈路距離后的平臺打擊距離為：

式中max_R是對矩陣按行取大算子，min是對向量元素的取小算子。設WDJ為所有空地打擊武器集合，武器射程為：

設ONS為全1的行向量，其維數(shù)為打擊平臺數(shù)量。ONS的轉置與相應向量進行叉乘可將該向量轉化為矩陣。若武器掛載方案矩陣為PW=（bij）p×w，則打擊平臺掛載武器后的打擊距離為：

式中，L為元素處理邏輯算子，將矩陣中不為0的元素轉化為1，為0的元素保持為0，即：

武器的投放還受到目標區(qū)信息保障的制約。目標區(qū)信息包括目標區(qū)圖像、地形、氣象信息等方面，主要由偵察裝備體系提供。設各型武器所需信息對應的偵察距離為RZ=[RZ1，…，RZi，…，RZn]，則最終打擊距離為：

在加油機數(shù)量有限的情況下，還需要計算不實施空中加油情況下的打擊距離。此時只需將式（1）中的RPY換為RP即可，設不實施空中加油的最終打擊距離為DDJ。DDJ、DDJY均為不同平臺搭配不同武器所能達到的打擊距離所組成的矩陣，進行能力水平總體評估時所需的打擊距離數(shù)據將從該矩陣中抽取。

2.2.2 單位面積的彈藥投放量

彈藥的投放量與裝備的數(shù)量有關，而在加油機數(shù)量有限的情況下，能到達一定距離的裝備數(shù)量又與加油機給何種平臺實施加油的分配方案有關。這里可采用在更遠的打擊距離上投放更多彈藥的策略進行加油機的分配，即優(yōu)先分配給打擊距離遠的平臺。在式（2）計算得到的DDJ基礎上，首先將加油機分配給DDJ中最大元素對應的平臺，若仍有加油機剩余，則選擇剩余最大元素對應的平臺，直到加油機完全分配。

設打擊平臺的數(shù)量MP為：

式中雙等號為判斷兩個數(shù)是否相等的邏輯算子，若相等則為1，不相等則為0。

打擊平臺掛載武器的數(shù)量由武器掛載方案矩陣PW給出。若平臺完好率rP和突防概率TFP分別為：

那么，在打擊距離Di上，各型打擊平臺單航次在目標區(qū)單位面積上可投放的彈藥量為：

GDJ為一個矩陣，矩陣行表示各型打擊平臺，矩陣列表示各型導彈武器，矩陣中的元素表示一個航次中使用各型打擊平臺中掛載各類導彈能夠在目標區(qū)單位面積上投放的彈藥量。總彈藥量為所有元素之和。

因此，指定打擊距離與該距離上單位面積投放的彈藥量之間組成一系列二元組（Di，GDi），這一系列二元組便組成了打擊距離與彈藥量之間的關系曲線，可稱之為中遠程精確打擊任務能力曲線，如圖2所示。

2.3 能力水平評估模型

設打擊距離檔次為Dk，如1000千米、1500千米、3000千米等，則裝備體系能夠在Di的打擊距離上目標區(qū)單位面積上投放的彈藥量為矩陣DDJ中所有打擊距離大于打擊距離檔次Di的所有打擊平臺與武器搭配所能投放的累積彈藥量，可用下式計算：

GDk是一個彈藥投放量的絕對數(shù)量值，在進行能力水平的聚合評估之前需進行無量綱化。由于彈藥投放量是一個極大型指標，可采用極值處理法：

式中，GMAX、GMIN分別為對比歷史情況和對手情況的最大值和最小值。若對于各距離檔次的權重為wk，則空中中遠程精確打擊能力水平為：

3 結束語

本文根據評估的需要構建了“能力水平—任務能力—裝備體系”的三層評估分析框架，提出使用不同打擊距離上單位面積所能投放的彈藥量做為指標來評估打擊能力。從裝備、數(shù)量、性能、結構等方面構建了中遠程精確打擊裝備體系模型、任務能力評估模型和能力水平評估模型。任務能力指標具有作戰(zhàn)運用意義，對作戰(zhàn)運用有指導作用；能力水平評估結果反映了空中中遠程精確打擊裝備能力的建設水平；并且，評估結果來源于任務能力，可為能力建設提供更具可信性的參考。

1 舒宇，譚躍進.基于能力需求的武器裝備體系結構描述方法研究[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2009，23（3）：51—55.

2 李傳方，許瑞明，麥群偉.作戰(zhàn)能力分析方法研究綜述[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程，2009，23（3）：72—77.

3 張躍，陳瑞源.地空導彈戰(zhàn)術單位作戰(zhàn)能力評估方法建模研究[J].現(xiàn)代防御技術，2006（01）：41—46.