海洋水文氣象對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響研究*

于海泳 倪小清 楊 鵬 王曉亮

(1.北海艦隊海洋水文氣象中心 青島 266000)(2.海軍陸戰(zhàn)學院 廣州 510430)(3.92529部隊 臺州 318000)

海洋水文氣象對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響研究*

于海泳1倪小清2楊 鵬2王曉亮3

(1.北海艦隊海洋水文氣象中心 青島 266000)(2.海軍陸戰(zhàn)學院 廣州 510430)(3.92529部隊 臺州 318000)

驅護艦兵力作戰(zhàn)行動受到海戰(zhàn)場環(huán)境的直接影響,其中海洋水文氣象條件是影響驅護艦兵力作戰(zhàn)行動的重要因素。論文通過分析影響驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的各種海洋水文氣象因素,建立指標體系,運用模糊評價的方法,對海戰(zhàn)場海洋水文氣象條件對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響進行研究,通過研究可以為指揮員科學選擇作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)時間以及合理的運用驅護艦兵力等指揮決策提供參考。

海洋水文氣象條件; 驅護艦兵力; 作戰(zhàn)效能; 影響

Class Number TP391

1 引言

海洋水文氣象環(huán)境是海戰(zhàn)場環(huán)境的重要組成部分,而海戰(zhàn)場環(huán)境對海軍驅護艦兵力行動有著巨大的影響。隨著信息技術的快速發(fā)展,海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)樣式、武器裝備和指揮手段都發(fā)生了翻天覆地的變化,但以高技術對抗為特點的現代戰(zhàn)爭中,海洋水文氣象條件仍然對海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的發(fā)揮有著直接的影響。在實際作戰(zhàn)過程中,海洋水文氣象條件對驅護艦兵力的影響是多方面的,不同的海洋水文氣象條件對驅護艦兵力行動產生不同影響。因此,正確分析和評估海洋水文氣象各因素對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能產生的影響,可以為指揮員科學地兵力部署,合理地選擇作戰(zhàn)海域和作戰(zhàn)時機等指揮決策提供參考依據。

2 水文氣象條件對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響

影響水面艦艇作戰(zhàn)效能的海洋水文氣象條件通常是指在作戰(zhàn)時間內作戰(zhàn)海區(qū)中對水面艦艇作戰(zhàn)有影響的水文和氣象條件[1～3]。根據海軍驅護艦兵力行動特點,主要考慮海浪、海流、水色和透明度、潮汐、氣溫和濕度、風、云、能見度,以及海水的溫度、鹽度和密度等因素對海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響[8～10]。

2.1 海浪

驅護艦兵力的機動航行受海浪影響較大,海浪會使航行速度和航向產生變化,當海浪較大、航向與海浪傳播方向垂直時,甚至有可能造成艦船翻沉。海浪對艦載雷達和武器等設備也有一定影響,受海浪影響,會降低雷達最大作用距離,甚至產生回波“淹沒”;而5級海況以上時,驅護艦就不能發(fā)射導彈,也無法進行海上補給。

2.2 海水的鹽度和密度

海水的鹽度和密度的不同,會產生海水躍層,對聲波在海水中的傳播速度,以及海水對聲波的折射、吸收和衰減產生影響。例如,在溫躍層中,聲納探測距離會減小,利于潛艇隱蔽突防;而在逆溫層中,聲納作用距離會增加,利于水面艦艇編隊搜索攻擊潛艇。同時,海水的溫度、鹽度和密度還會對反潛武器和獵雷裝備作戰(zhàn)效能的發(fā)揮產生影響。

2.3 海流

海流會直接影響艦艇的航速、航跡,艦船停靠碼頭時,若海流流向與艦船方向有一定交角,會使停靠十分困難,甚至使艦船碰撞到碼頭。海流可以使放射線污染區(qū)及化學、細菌染毒區(qū)漂移,并使沾染密度減小,對核、化和細菌武器的防護具有重要意義。另外,當海流達到3.0節(jié)以上的流速時,會影響潛艇水下導彈的發(fā)射,對防護潛艇攻擊有一定的積極意義。

2.4 水色和透明度

海區(qū)的透明度對潛艇和水雷的隱蔽性有很大影響。水色高、透明度大,有利于空中使用目力或照相來搜索潛艇、發(fā)現雷陣等水下障礙。因此,透明度大的海區(qū),利于驅護艦兵力實施反潛和反水雷作戰(zhàn)。

2.5 潮汐

潮汐主要對登陸兵力造成影響,在裝載時,退潮容易造成艦船擱淺;在登陸時,潮汐直接影響登陸兵力的涉水距離和涉水深度,如果登陸時間選擇不當,潮汐可能直接影響登陸艦艇搶灘和退灘,從而影響登陸行動的安全。因此,利用潮汐規(guī)律對驅護艦支援登陸和抗登陸作戰(zhàn)具有一定的意義。

2.6 溫度和濕度

溫度和濕度主要對武器裝備性能和人員戰(zhàn)斗力保持產生影響。高溫高濕條件下,人員容易產生中暑等疾病,裝備的各種電器元件性能下降或故障,直接影響部隊戰(zhàn)斗力。高溫會使炮彈和導彈初速度增加,彈丸炸點偏高、偏遠,引信作用時間縮短,低溫則剛好相反。氣溫過低時,自動武器容易出現故障,艦船和飛機的突擊能力下降。同時,嚴寒容易引起作戰(zhàn)人員凍傷,嚴重時產生非戰(zhàn)斗減員。不同的溫度和濕度也會對電磁信號的傳播產生一定影響。

2.7 風

風不僅對海軍驅護艦兵力機動產生重大影響,也對艦載武器的使用性能、艦船人員的生理狀態(tài)、船上乘員的活動等產生直接影響和危害。水面艦艇和艦載機在航(飛)行時受到側風的影響,可能會偏離航線。順風使艦艇編隊和航空編隊航(飛)行時間減少,逆風則會增加航(飛)行時間,風力較大時甚至會使飛機無法起降。風還對箔條、煙幕彈等無源干擾器材,原子、生化武器的使用效果有較大的影響。風對炮彈、火箭或導彈的彈道、彈著點和射距也有一定的影響。

2.8 云

云對驅護艦防空作戰(zhàn)影響較大。一方面,碎塊低云常常是來襲目標(飛機、導彈)的良好掩護,使驅護艦兵力探測、預警困難。另一方面,濃密的低云則妨礙驅護艦上的艦載直升機的空中偵察,妨礙海、空兵力協同。特別是雷雨云區(qū)中有強烈的電磁場,會使飛機部分儀表失靈,甚至遭遇雷擊起火,因此禁止飛機進入。

2.9 能見度

霧、霾、雨、雪等能見度不良條件不但對目視觀測、雷達偵察、電磁信號傳播和射擊等作戰(zhàn)行動有較大影響,而且會嚴重影響艦艇和飛機的機動能力,對艦載直升機起降、偵察、空中飛行和水面艦艇航行及編隊隊形保持都有較大影響。在低能見度條件下,艦船平均失速率為30%～40%,空中飛行員的眼睛容易疲勞,降低目力觀測的持久性和準確性。另外,能見度對紅外制導和激光制導武器也有直接影響。當遇有云層、降水或惡劣能見度時,會使紅外線和激光傳播受到強烈衰減,使制導能力大幅減弱,有時甚至無法進行跟蹤制導,嚴重影響了武器戰(zhàn)斗效能的發(fā)揮。但在相同條件下,能見度低則有助于隱蔽偽裝。

3 水文氣象條件對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響的評估

海洋水文氣象環(huán)境對海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響是多方面的,必須在全面考慮所有評估因素的基礎上,確定主要因素,保證評估結果的準確性。在實際應用上,涉及的各種要素數量眾多,需要作多方面的綜合分析和評價,在諸多方面的評價因素中,有不少含有“模糊”的成份,而且各評價因素的“重要性”也不同,因此,這里采用模糊綜合評價的方法建立數學模型進行分析[4～7]。

3.1 建立評估指標體系

根據驅護艦兵力特點,建立評估指標體系,如表1所示。

表1 影響驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的海洋水文氣象條件指標體系

3.2 確定指標權重

本文采用層次分析法進行權重計算[11],分別對兵力機動U1、兵力突擊U2、偵察警戒U3、兵力防護U4、兵力反潛U5、指揮引導U6和參戰(zhàn)人員U7影響的大小兩兩比較,運用九級標度規(guī)則,建立判斷矩陣M1:

表2 判斷矩陣

CR=0.046<0.1,通過一致性檢驗。

則兵力機動、兵力突擊、兵力防護、兵力指揮和人員狀況對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響的權重為

A=(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7)

=(0.13,0.33,0.10,0.20,0.14,0.07,0.03)

同理,可得各因素Uij對一級指標Ui影響的權重。

A1=(0.20,0.14,0.48,0.18)

A2=(0.38,0.24,0.14,0.08,0.16)

A3=(0.06,0.14,0.08,0.28,0.21,0.23)

A4=(0.05,0.04,0.28,0.28,0.21,0.14)

A5=(0.40,0.14,0.46)

A6=(0.12,0.54,0.34)

A7=(0.41,0.39,0.20)

3.3 確定影響因素對評價集的模糊關系

評價集是對各種指標做出可能結果的集合,根據評估海洋水文氣象環(huán)境對海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響,結合目前普遍的對海洋水文氣象條件的劃分,建立評價集為

V={V1,V2,V3,V4,V5}

={無,輕微,中,嚴重,惡劣}

3.3.1 影響因素Uij的評判向量

海洋水文氣象條件的特點是內容的廣泛性和變化的隨機性,因此,要對海洋水文氣象條件進行精細的定量描述是不現實的,一般只能從影響作戰(zhàn)行動的效果上進行考慮,采用分級式的半定量方法描述。因此,可以采用離散點法來確定任意二級指標Uij對于評價集V的隸屬度。以對偵察警戒的影響因素能見度U36為例來進行分析。

能見度是反映大氣透明程度的物理量,通常以人的正常視力能將一定大小的黑色目標從天空背景中識別出來的最大距離來表示。目前一般按照能見度距離劃分為1km(及以下)、2km、4km、6km、8km、10km(及以上)以上六個等級。由于能見度越低對偵察警戒的影響越惡劣,因此,可認為能見度距離在1km(及以下)時對于評價“惡劣”的隸屬度為1,能見度距離在10km(及以上)時對于評價惡劣的隸屬度為0。得到不同等級能見度對評價為“惡劣”的隸屬度,如表3所示。

表3 能見度對“惡劣”評價隸屬度

按照這種方法,依次求出能見度為9km時對評價為“無”、“輕微”、“中”、“嚴重”的隸屬度E33～E33,構成評判向量：

R36=(0.900,0.875,0.250,0.125,0.100)

此時隸屬于“無”的隸屬度為0.9,根據隸屬度最大原則,表明在能見度為9km時,能見度因素對空中偵察的影響為“無”,在指揮決策時可以不考慮能見度對對空偵察的影響。

3.3.2 指標的綜合評判向量

對于任意的一級指標Ui的權重為Ai,評判矩陣為[4]

其對于評價集V的綜合評判向量為

Bi=Ai°Ri=(bi1,bi2,…,bin)

根據以上計算,并進行歸一化處理,以海洋水文氣象條件對偵察警戒的影響U3為例,可得:

B3=(0.03,0.09,0.12,0.31,0.45)

3.3.3 海洋水文氣象條件對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響評估

由二級影響因素綜合評判向量Bi(i=1,2,…,n),可得到一級影響因素U對于評價集V的綜合評判矩陣為

又計算得到U的權重為A,則綜合評判向量為

B=A°R=(b1,b2,b3,b4,b5)

由上分析,通過歸一化處理可計算得出

B=(0.05,0.17,0.36,0.28,0.14)

由以上結果可以看出海洋水文氣象條件驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響評估達到中、嚴重和惡劣占78%,其中對偵察警戒的影響達到嚴重和惡劣占76%,說明上述評價是比較合理的。

另外,評價結果中我們可以清楚地看到,兵力突擊和兵力防護對驅護艦兵力作戰(zhàn)效能影響突出(0.33+0.20=0.53),因此,在驅護艦兵力運用過程中要重點考慮海洋水文氣象條件對兵力突擊和兵力防護的影響。

4 結語

運用模糊評價的方法,對海戰(zhàn)場海洋水文氣象條件對海軍驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的影響進行分析,既可以通過各級評判向量簡單直觀地反映各水文氣象因素對影響驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的各個指標的具體影響,又可以通過綜合評判向量反應該海戰(zhàn)場的海洋水文氣象條件對驅護艦兵力總體作戰(zhàn)效能的影響大小,為指揮員科學選擇作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)時間和驅護艦兵力運用提供了參考,也為驅護艦兵力預先采取措施克服不利海洋水文氣象因素影響提供了依據,保證了驅護艦兵力作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

[1] Zhang Jian. Radar-based quantitative precipitation estimation for the cool season in northern California; Case studies from the NOAA Hydrometeorological Testbed(HMT)[J]. World Environmental and Water Resources Congress,2010:4639-4647.

[2] Ferrati Rosana, Canziani. Hydrometeorological and hydrological characterization[J]. Ecological Modelling,2005,86(1):3-15.

[3] Ogorodnikov V. A, Ukhinova, O. S. Special algorithms for stochastic simulation of hydrometeorological processes and inhomogeneous fields[J]. Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling,2006:219-235.

[4] Zhenguo Duan. Effectiveness model analysis of anti-tank missiles[C]//Chinese Control and Decision Conference,2013:2711-2713.

[5] Pelusi Danilo, Vazquez Luis. Fuzzy algorithm control effectiveness on drum boiler simulated dynamics[C]// International Conference on Telecommunications and Signal Processing,2013:272-276.

[6] Wang Kaifeng, Zhang Xiedong, Zhu Yunsheng, et al. Fussy assessment of construction safety in mountainous freeway[C]//Towards Sustainable Transportation Systems-Proceedings of the 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals,2011:2119-2127.

[7] Han Tong-Yin, Liang GuoJun. AHP-based fussy evaluation of application of ballastless tracks[J]. Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society August,2007:131-134.

[8] 董超群,董芳,孫偉峰,等.海洋水文氣象綜合數據采集器的研制[J].電子設計工程,2012(3):13-15.

[9] 劉鐵軍,鄭崇偉,潘靜,等.中國周邊海域海表風場的季節(jié)特征、大風頻率和極值風速特征分析[J].延邊大學學報(自然科學版),2013,13(2):74-78.

[10] 莊紅波,高瑞泉,范文龍.臺風影響下海浪特征分析[J].氣象水文海洋儀器,2013,12(2):34-38,44.

[11] 丁紅巖,董曉明,寇祝.基于模糊AHP的水面艦艇編隊攻潛武器分配[J].指揮控制與仿真,2013,33(4):144-148.

The Influence of Marine Hydrometeorological for Destroyer & Frigate Troops Cambat Effectiveness

YU Haiyong1NI Xiaoqing2YANG Peng2WANG Xiaoliang3

(1. Marine Hydrometeorology Center of North China See Naval Fleet, Qingdao 266000) (2. Naval Marine Academy, Guangzhou 510430)(3. No. 92529 Troops of PLA, Taizhou 318000)

The operation of destroyer & frigate troops is directly influenced by sea battlefield environment, among them, the marine hydrometeorological condition is the important factor of its operation. In this paper, by analyzing the influence of various marine hydrometeorological factors for destroyer & frigate troops cambat effectiveness, the index system is set up, and the method of fuzzy is used to assess the influence of marine hydrometeorological condition for destroyer & frigate troops cambat effectiveness. The reseach will provide reference for commander about how to select selection operation area and time and reasonable use of destroyer & frigate troops.

marine hydrometeorological condition, destroyer & frigate troops, cambat effectiveness, influence

2014年4月9日,

2014年5月21日

于海泳,男,工程師,研究方向:氣象信息處理,圖像處理。倪小清,男,講師,研究方向:軍事建模和仿真。楊鵬,男,副教授,研究方向:軍事建模與仿真、信號處理。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2014.10.033