一種艦艇編隊油料消耗量預測模型研究＊

林 平 樂榮劍

（海軍陸戰學院 廣州 510430）

1 引言

油料是動力裝置的主要能源，是重要的戰略物資，被稱為艦艇、飛機等武器裝備的“血液”［1］。如果沒有油料，我們的武器平臺將會失去動力，各種現代化裝備都不能發揮應有的作用。據有關資料顯示，艦艇平時海上執勤、訓練，油料消耗占物資消耗總量的70%以上，海上作戰過程中油料消耗也占物資消耗總量的60%以上的需求［2，6，9］。因此，如何對艦艇編隊的油料消耗量做出正確預測，是油料保障成敗的關鍵。

2 影響艦艇編隊油料消耗的因素

艦艇的油料消耗主要包括主油消耗和副油消耗，液體燃料作為艦艇各種動力裝置燃燒用油，通常稱為主油，而潤滑油（脂）和特種液用來潤滑、冷卻機械設備和滿足特殊要求，通常稱為附油［9］。艦艇燃料用量大、消耗快，艦艇海上補給的油料多是液體燃料；艦艇附屬油料用量小、消耗慢，更換時間長，一般只需在補給主油時同時補給即可。影響艦艇油料消耗的因素主要有：

1）用油裝備的種類和數量：艦艇編隊中的用油裝備主要是主機和副機，主副機的耗油比重占到總耗油量的92%左右，另外還有部分輔機耗油以及油料的自然消耗大約占8%，共同構成艦艇的油料消耗，因此艦艇編隊中主機和副機的種類和數量是影響油料消耗的主要因素；

2）用油裝備的耗油標準：用油裝備的耗油標準主要體現在艦艇在低速、中速和高速航行時的功率及耗油量；

3）任務持續時間：任務持續時間對艦艇油料消耗的影響主要體現在完成此項任務時，艦艇處于高速、中速、低速航行的時間；

4）戰場環境：戰場環境對艦艇油料消耗的影響是氣溫、水溫和水文對油料的自然消耗，由油料的自然消耗附加系數來體現；

5）任務樣式和強度：艦艇在海上執行任務主要有航渡、警戒和作戰三種狀態，這三種狀態下艦艇處于高速、中速和低速航行的時間比例是不一樣的，而任務樣式和強度直接影響到艦艇處于航渡、警戒和作戰三種狀態的時間。

3 艦艇編隊油料消耗量的預測模型

計算艦艇編隊的油料消耗量就是要把影響油料消耗量的各種因素考慮在內，使其計算結果具有科學性、準確性和合理性。計算油料消耗量的方法很多，主要有：經驗推算法、任務計算法、模擬計算法等。用系數標準法［3，4，8］計算艦艇編隊的油料消耗就是將所有影響油料消耗的因素系數化，分別預測編隊內主機和副機的油料消耗，再預測出編隊總的油料消耗量。

3.1 主機的耗油量

編隊中艦艇主機的油料消耗與主機的型號、數量、工況、耗油率及工作時間有關，設編隊中i型主機的數量為m，某一型主機有n種工況，該型主機在t時刻的工況為j，若i型主機在j工況下的功率Pij、耗油率gij、工作時間Tij以及j工況下使用i型主機的數量Kij等條件為已知，則利用以下公式即可計算出兩棲編隊戰斗艦艇對主油的消耗量ZZ，即：

由于艦艇主機的工況非常多，無法直接用式（1）計算出油料消耗量，因此需要結合裝備的使用規律和特點進行推算。

艦艇在實際使用過程中有常用（或易保持）的高、中、低航行速度，常用高速一般為全航速或略低于最大航速，常用中速一般為經濟航速或巡航航速，常用低速在經濟航速與最小航速之間，艦艇編隊航行速度值一般接近這些航速值正態分布，艦艇在高、中、低速航行時，主機的功率、耗油率都不相同，因此需要分別討論艦艇處于不同狀態時主機的耗油量。艦艇編隊海上作戰主要處于航渡、區域警戒、作戰三種狀態。有關資料顯示，在這三種狀態下艦艇編隊中艦艇高、中、低航速的使用時間比例為：航渡階段常用高、中、低航速的使用時間比約為a∶b∶c；警戒階段常用高、中、低航速的時間比約為d∶e∶f；作戰階段，高、中、低航速的時間比約為g∶h∶l。根據艦艇航速與主機功率、耗油率的相互對應關系，可概算艦艇編隊的艦艇主機主油的消耗量。

航渡狀態：

警戒狀態：

作戰狀態：

式中：ZHL、ZJL、ZZL分別為航渡狀態、警戒狀態、作戰狀態下艦艇主機消耗主油量Phij、Pmij、Plij分別為i型艦艇主機在常用高速、中速、低速時j工況時的功率；ghij、gmij、glij分別為i型艦艇主機在常用高速、中速、低速時j工況時的耗油率；Khij、Kmij、Klij分別為在常用高速、中速、低速時j工況下使用i型艦艇主機使用的數量；TH、TJ、TZ分別為艦艇編隊執行某項任務時處于海上航渡和返航、警戒、高強度作戰三個狀態的時間。

艦艇編隊主機對油料的消耗量為各狀態耗油量之和ZZ：

3.2 副機的耗油量

艦艇副機，也即艦艇的電力系統設備，其工況主要有：巡航工況、作戰工況和錨泊工況。其中巡航工況和錨泊工況的功率、耗油率大體相同。根據有關資料分析，艦艇在航渡狀態副機工況負荷一般取巡航工況負荷和作戰工況負荷的平均值，其副機使用數量取巡航工況時的使用數量，警戒狀態和作戰狀態都按作戰工況計算油料消耗量。

假設艦艇編隊中k型副機的數量為m，則各階段副機對油料的消耗量如下列公式。

航渡狀態：

警戒狀態：

作戰狀態：

式中：FHL、FJL、FZL分別為航渡狀態、警戒狀態、作戰狀態下艦艇編隊副機對油料的消耗量；PX、PZ分別為k型副機在巡航工況下和在作戰工況下的功率；gX、gZ分別為k型副機在巡航工況下和在作戰工況下的耗油率；aHk、aJk、aZk分別為在航渡狀態、警戒狀態和作戰狀態k型副機的使用數量，由于警戒狀態和作戰狀態都按作戰工況計算油料消耗量，則aJk＝aZk；TH、TJ、TZ分別為艦艇編隊執行某項任務時處于海上航渡、警戒、高強度作戰三個狀態的時間。

因此，艦艇編隊中所有的副機對油料的消耗量為

3.3 其它油料消耗

作戰艦艇的油料消耗除主機、副機外，艦艇消耗主油的裝置還有輔助鍋爐、空壓機、消防泵、油灶、制淡水裝置等輔機。但這些設備耗油率較小、通常開機使用時間較短，占艦艇主油消耗總量的比例很低（通過艦艇部隊的保障經驗，該值一般在8%以下），可與自然損耗共同按系數概算。

3.4 艦艇總的油料消耗

根據以上分析，艦艇編隊的油料消耗主要分為三個部分，即主機、副機及輔機裝置，設艦艇輔機與自然損耗附加系數為μ，則可以計算出編隊中總的油料消耗：

航渡狀態：

警戒狀態：

作戰狀態：

總的油料消耗量為：

4 結語

艦艇海上作戰油料消耗量預測是海上后勤保障的重要內容，準確預測油料的消耗量對于提高后勤保障效率具有重要意義。采用系數標準法預測艦艇編隊的油料消耗，能將影響艦艇油料消耗的主要因素進行量化，通過調節各個影響因子來減少預測中的誤差，因此預測結果比較準確，該方法對油料的預測工作有一定參考價值。

［1］劉國進.聯合作戰油料保障需求量和保障時間的預計模型［D］.北京：后勤指揮學院，2003.

［2］李興明，何宏，戰捷.基于數列灰預測的油料消耗量預測模型［J］.訓練與科技，2005，26（1）：1－3.

［3］哈維（美）.運籌學原理與應用［M］.北京：國防工業出版社，1992：109－113.

［4］彭曉睿.軍事決策分析［D］.廣州：海軍兵種指揮學院，2007.

［5］許等超，羅旭光，張朋柱，等.軍品訂貨量的一種自適應模糊預測方法研究［J］.系統工程理論與實踐，1999（3）.

［6］黃家亮.基于層次分析法的軍隊油料消耗組合預測模型［J］.后勤指揮學院學報，2009（2）.

［7］李峰.預測方法的發展及最新動態［J］.情報方法，2005（6）.

［8］李華.預測與決策［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2005：56－59.

［9］李少鳴.軍隊油料勤務教程［M］.北京：解放軍出版社，2003：31－32.

［10］李橫.部隊油料戰備方案管理系統［J］.后勤科技裝備，1997.