裝備工作狀態對艦艇作戰效能的影響*

(海軍工程大學 武漢 430033)

裝備工作狀態對艦艇作戰效能的影響*

吳巋華任耀峰

(海軍工程大學 武漢 430033)

通過改進的ADC模型,結合海戰場環境下裝備工作狀態轉換的實際情況,給出了艦艇作戰能力的效能評估模型和仿真模型,通過仿真實例,分析了裝備工作狀態對相應火力分配的影響,從而影響導彈艇作戰效能。

裝備狀態;作戰能力;火力分配

ClassNumberU674.70

1 引言

艦艇的作戰能力包含兩部分內容:靜態作戰能力和動態作戰能力。靜態作戰能力是艦艇裝備在設計制造過程中確定的工作能力,具有固定性和靜止性。而動態作戰能力是在艦艇服役期間,尤其是在戰斗過程中所能發揮的實際作戰能力,它是靜態作戰能力在實際戰術態勢、裝備維護、人員訓練等一系列因素作用下加權處理的結果[1～2]。靜態作戰能力是武器裝備的理想作戰能力,而在實際使用過程中,研究艦艇的動態作戰能力更具備實用參考價值。

靜態作戰能力建立在裝備正常工作的固定狀態,但艦艇出海執行任務時,裝備的工作狀態是動態改變的。裝備的工作狀態會在正常工作狀態、降功能降指標工作狀態、故障維修狀態和致命故障狀態之間發生轉換。海戰場環境下,艦艇僅具備艦員級維修能力,對于出現故障的裝備只能采取戰場搶修,例如切換、旁路拆除、備件更換、拆次保重、同型異型拆換、替代和原件修復等。相應的,裝備運用也存在帶傷使用、降額使用、改變操作方式和冒險使用等幾種方式[3]。這些裝備實際使用狀態必然會影響裝備的作戰效能。影響動態作戰能力的眾多因素中,裝備的工作狀態是非常重要的一個。

本文從使用者的角度出發,分析了水面艦艇在海戰場環境中艦船裝備處在不同工作狀態時對應的作戰效能的變化情況,給出了艦艇動態作戰能力的仿真和評估方法。

2 裝備工作狀態對作戰效能影響的評估模型

我們通過ADC模型來評估艦艇動態作戰能力,觀察裝備工作狀態的改變對作戰效能的影響[4～5]。將ADC模型進行改進,用于計算裝備工作狀態影響下的武器系統作戰效能:

E=A·D·C

其中E為系統效能,用行向量E=[e1,e2,…,em]表示,ei是系統完成第i項任務的效能指標;A為系統可用度,是系統在開始執行任務時所處狀態的量度向量。A=[a1,a2,…,an]為n維可用度向量,aj是開始執行任務時刻系統處于狀態j概率。

系統狀態是各子系統的工作保障狀態、維修狀態、故障狀態、等待備件狀態等的集合。可用度與武器系統的可依賴性、維修性、維修管理水平以及器材供應水平等因素有關[6～7]。

用ADC模型分析實際作戰情況,需要先確定系統的初始狀態。系統初始狀態是由執行任務之前或執行任務過程中發生的事件所形成的系統狀態。首先要辨別與描述在開始執行任務時或在執行任務過程中系統可能呈現的各種不同狀態,然后將可用度矩陣A和狀態轉移矩陣D同系統的可能狀態聯系起來,并通過效能把系統的可能狀態與執行任務的效果相聯系[8～10]。

3 裝備工作狀態對作戰效能影響的仿真模型

裝備工作狀態對作戰效能的影響,可以通過圖1反映出來。火力分配是指控系統從發現跟蹤目標,對目標進行處理,由人工或系統進行決策,最后形成指揮武器系統的信息情況。裝備工作狀態可以通過改變系統火力分配來影響作戰效能。

圖1 裝備狀態對系統作戰能力影響模型圖

指揮員需要判斷裝備是否允許投入使用。若裝備出現嚴重故障,導致無法使用,則需要考慮是否維修。裝備仍然可以使用,但技戰術性能出現下降或降功能,此時需要判斷是進行維修還是在降低技術戰術性能的條件下繼續使用。裝備工作狀態對艦艇戰術行動的另一個影響反映在指揮員需要判斷是否對出現故障的裝備進行維修,會影響狀態轉移矩陣D。

根據建立的裝備戰術技術性能變化和故障維修情況對戰術行動影響的模型,可以通過仿真實例觀察到裝備工作狀態對戰術性能的具體影響情況。

4 仿真實例

導彈艇功能單一,武器火力分配相對較少。用其作為具體分析對象,研究裝備不同的工作狀態對導彈艇作戰效能的影響較為適宜。這里主要分析裝備工作狀態的改變對艦艦導彈命中概率的影響。

分析艦艦導彈的捕捉概率。為使艦艦導彈在自主飛行結束時,能捕捉到目標,必須具備以下兩個基本條件:導彈末制導裝置搜索區域能覆蓋目標;目標的回波能被導彈末制導裝置截獲。末制導裝置相對于目標的位置,取決于艦艦導彈的射擊精度,包括射擊諸元計算精度、發射精度和自控飛行精度,最終體現于自控終點的精度。捕捉概率=覆蓋概率×截獲概率,即P捕捉=Pf×Pj。

火力分配和工作方式的不同會對射擊精度產生影響。艦載直升機存在機載慣導正常或故障、機載GPS正常或故障的情況。機載慣導正常情況下,采用慣導大地法;機載慣導故障而GPS正常情況下,采用航姿大地法;二者均發生故障情況下采用雙邊法。不同的工作方式,射擊精度是有差異的。

火力分配不同,還會影響導彈的突防概率Pt。艦艦導彈突防能力的大小與艦艦導彈的戰斗使用方法和戰術有關,如一次發射艦艦導彈的數量、發射導彈時是否具有隱蔽性和突然性。增加艦艦導彈的齊射數量,縮短導彈齊射的時間間隔,使敵來不及進行抗擊或減少抗擊的時間。隱蔽性最好的情況為超視距引導方式,其次為直升機引導方式,艦載雷達隱蔽性差,應盡量減少使用。提高艦艦導彈的突防概率的措施有:增加艦艦導彈的齊射數量;縮短導彈齊射的時間間隔;隱蔽突然,出其不意地對敵實施導彈攻擊。

導彈攻擊時,分析RMS對引導平臺情況下的火力分配,存在以下6種情況是可以工作狀態。仿真10000次,不同火力分配的相關設備,戰術性能如表1所示。

表1 引導平臺情況下的火力分配

導彈超視距攻擊時,分析RMS對直升機引導情況下的火力分配,存在以下12種情況是可以工作狀態。不同火力分配的相關設備,戰術性能如表2所示。

表2 直升機引導情況下的火力分配

仿針對上述直升機引導工作狀態,仿真10000次,仿真數據如表3所示。

表3 RMS對直升機引導情況下的火力分配影響情況

導彈攻擊時,分析RMS對雷達在自行搜索情況下的火力分配,存在以下4種情況是可以工作狀態。不同火力分配的相關設備,戰術性能如表4所示。

表4 雷達搜索情況下的火力分配

針對搜索雷達引導攻擊的火力分配情況,仿真10000次,仿真數據見表5。

表5 RMS對雷達搜索情況下的火力分配影響情況

從上面的仿真結果可以看出,裝備的RMS通過影響火力分配和火控系統的工作方式,影響了導彈的命中概率,從而影響了艦艇的作戰效能。

5 結語

從作戰效能方面入手,重新分析裝備的工作狀態對艦艇作戰效能的影響是有重要現實意義的。本文通過分析裝備工作狀態對艦艇武器系統作戰效能的影響,可以為裝備的作戰使用、作戰方案的制定和優選、模擬訓練提供更為準確的定量評判依據。

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InfluenceofEquipmentWorkingStatusonWarshipCombatEffectiveness

WU Kuihua REN Yaofeng

(Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

Through improved ADC model, combining with naval battle field environment and equipment working state transition, the evaluation model and simulation model of ship combat effectiveness are given, through simulation examples, the analysis of equipment working status effect on the corresponding organization of fire is provided thus affecting missile boats combat effectiveness.

system status, combat capability, organization of fire

2013年11月20日,

:2013年12月28日

吳巋華,男,講師,研究方向:軍事系統建模與優化決策。任耀峰,男,博士,教授,研究方向:軍事系統建模與優化決策。

U674.70DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.030