基于作戰背景的損管系統研究

安中昌，馮偉強(海軍裝備研究院，北京　100161)

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基于作戰背景的損管系統研究

安中昌，馮偉強
(海軍裝備研究院，北京100161)

摘要:介紹戰斗損管系統的起源和發展，針對現有部分損管系統基于作戰背景的功能設計進行分析，為基于作戰背景損管系統的設計和發展提出建議。

關鍵詞：作戰背景；戰斗損管系統

0　引　言

損管系統是艦船極其重要的生命力和戰斗力保障系統[1-2],目前各國戰斗艦艇普遍配備了損管系統，對艦艇火災、浸水等損害進行探測并針對已有損害進行限制、消除和效果評估。考慮到戰斗艦艇在其壽期內可能遭受潛在的導彈、魚雷攻擊引發的火災、浸水等戰斗損害，美國海軍在20世紀80年代提出了戰斗損管系統（battle damage control system，BDCS）的概念，希望在損管系統設計中突出作戰背景，重點保證戰斗損傷下艦艇的抗損能力和反擊能力[3]。

本文在分析美軍戰斗損管系統起源和基本概念的基礎上，分析部分損管軟件對作戰背景的考慮和針對性設計，并針對國內損管軟件的設計和發展提出部分參考建議。

1　戰斗損管系統的起源和發展

“戰斗損管系統”是最早的基于作戰背景的損管系統設計概念，美國戰斗損管系統的提出和發展源于美海軍“全艦生命力研究（total ship survivability program，TSS）”項目，該項目由美國海軍裝備司令部作戰系統生命力工程辦公室主持。美國海軍概括提出了21世紀艦艇應該具備的 12 項關鍵能力，其中前 3位分別是全任務協同能力、高度的系統集成能力和生命力、反擊能力。其中生命力、反擊能力部分具備包含了隱身防護能力、抗打擊能力、損害自救能力和反擊能力。基于該能力分析，項目對戰斗系統、動力機電系統和損管系統進行了信息融合和部分功能集成，初步形成了圖1 所示的戰斗損管系統框架[4]。

戰斗損管系統強調了損傷下的戰斗（fight-whilehurt）能力，要求艦艇在發生損害后，應該做到：

1）限制或減少關鍵部位損害；

2）避免彈藥庫發生爆炸；

3）保持作戰系統中防御系統和武器發射設備關鍵部分的功能，其中優先保證防御系統正常運轉，以抵御后續戰斗威脅或襲擊。

美軍認為如果艦艇彈藥庫中還有武器彈藥，那么本艦應該繼續戰斗，如果艦艇探測和武器控制功能被破壞，武器發射信息可由艦艇發射部分進行處理，可由其他未受損艦艇控制受損艦艇的武器和火控功能，從而最大程度發揮受損艦艇剩余戰斗能力。整個過程由受損艦艇為戰場指揮員爭取了反應時間，并實現對敵方的還擊。為使艦船在遭受巡航導彈或魚雷攻擊后能夠繼續履行戰斗使命，艦艇關鍵系統必須保持武器發射和關鍵戰斗部位保護等功能。損傷下的戰斗能力要求艦艇具備作戰系統和平臺關鍵系統的設備完整性和功能可靠性。

圖1　戰斗損管系統示意圖Fig. 1　The schematic diagram of battle damage control system

為確保艦艇具備損傷下的戰斗能力，需要通過全艦系統過程實現作戰系統單元模塊、動力機電系統和損管系統的有效集成，實現對損害的基于協同控制的快速反應。完備的戰斗損管系統可為艦艇提供戰時和平時的有效保障。

2　部分損管系統基于作戰背景的功能設計

在提出戰斗損管系統的概念后，1992 年美國海軍結合研制統一的艦船監控系統（SMCS）系統開發出一型戰斗損管系統（BDCS），樣機安裝在“提康德羅加”級巡洋艦 CG 68 號上，該系統可結合傳感器信息和人工輸入信息自動產生損管狀態報告，且該系統通過局域網與全艦監控系統相連。在此基礎上，又研制出更符合作戰使用要求的綜合生命力管理系統（integrated safety management system, ISMS），安裝在“阿利·伯克”級 IIA 型驅逐艦上。

1）綜合生命力管理系統

基于作戰背景的損管系統設計的重要目的是保持生命力的情況下恢復和保持艦艇戰斗能力。綜合生命力管理系統一方面將實現了艦艇損管信息的有效監控和信息傳輸，并集成損管器材管理軟件（DCAMS）、進水控制軟件（FCCS）等功能，確保火災和進水事故控制及損管資源管理，另一方面通過局域網實現了機電監控系統和作戰系統的聯接，可對戰損后的作戰系統進行重組，以恢復和保持戰斗力。

系統具體功能包括：

① 損管傳感器數據（溫度、火焰、煙霧、淹水、閥門位置、原動機即通風與消防泵）收集、評估、傳輸以及顯示；

② 現場指揮員與修理站的雙向數據通信；

③ 保障損管器材管理、穩性計算、系統/設備以及艙室信息的損管輔助決策；

④ 損管中心、修理站及指揮戰位之間的損管信息傳輸。

2）Qinetiq 公司智能化損管輔助決策軟件

與常規損管系統相比，基于作戰背景的損管系統更加注重艦艇遭受武器攻擊的實戰條件。英國 Qinetiq公司的智能化損管輔助決策軟件就在系統的設計中，對艦艇遭受武器攻擊后的損害蔓延、設備受損狀態、生命力指標變化以及戰斗人員逃生等具體問題進行針對性的功能設計。圖2 為智能化損管輔助決策軟件。

圖2　智能化損管輔助決策軟件界面Fig. 2　The software interface of intellgent of intelligent damage control system assistant decision

軟件具體功能包括：

① 可對艦艇進行全建筑結構和關鍵系統的三維建模，并具有豐富的模型細節。

② 可對典型戰斗損害進行仿真建模，對武器破壞性進行分析，對全艦的主要裝備開展損傷研究；

③ 能夠多角度模擬艦船在遭受武器攻擊情況下的損害蔓延，分析艦船生命力指標的動態變化過程；

④ 充分考慮了門窗蓋對生命力的影響，為模擬艦員損管行動提供了基礎模型；

⑤ 能夠基于復雜網絡進行系統建模，對艦員的行動路線進行規劃，為指揮人員提供輔助決策支持。

3）L-3 公司戰斗損管系統

損管系統的智能化程度也是基于作戰背景的損管系統設計需要考慮的重要因素，通過提高系統的智能化程度，可以有效提高人員行動的實時性和準確性，在保障艦艇生命力的基礎上，更好地保障艦艇戰斗任務的完成。L-3 公司在綜合平臺管理系統也集成了一款戰斗損管系統，應對艦艇火災、浸水、煙氣和核生化損害等，并重點提高了系統的智能化程度。

圖3　L-3公司的戰斗損管系統Fig. 3　Battle damage control system for L-3 company

系統主要功能包括：

① 損害標繪與管理，輻射監測與記錄；

② 艦艇布置圖的 2 維或矢量顯示，系統設備圖層信息顯示；

③ 集成視頻監視系統（CCTV）；

④ 人員與設備器材管理；

⑤ 傷亡人員管理，損管事件記錄、報告生成；

⑥ 艦艇實時穩性計算模塊；

⑦ 突發事件或狀態變化時自動生成決策卡；

⑧ 損管控制器聯動（集成于綜合平臺管理系統）；

⑨ 集成 L-3 在艦訓練系統（OBTS），用于損管流程、預案的學習、操練與考核評價。

此外，系統還可擴展全功能專家系統，并支持NBCD 咨詢系統最新套件。損管控制器聯動、自動生成決策卡、全功能專家系統擴展等方面的設計，可以確保該系統具備更高的智能化程度，更好地適應戰場應用環境。

3　結論及建議

美海軍在提出戰斗損管系統的概念后，針對性地完成了部隊戰斗艦艇損管系統的設計，雖然在戰斗損管系統的后續發展中，受冷戰后戰略調整、預算減少、技術開發困難等因素影響，其最初提出的戰斗損管系統的部分目標功能并沒有實現，但戰斗損管系統的設計思想還是影響并推動了美國和其他國家海軍艦艇損管系統的設計研制，并對艦艇實際損管工作產生了積極的推動作用。

目前艦艇軟硬件技術的不斷發展，特別是信息化技術的發展，為基于作戰背景的損管系統設計研究帶來了新的機遇，參考國外技術發展和艦艇作戰使用需要，基于作戰背景的損管系統在后續發展中可從以下幾個方面進行研究：

1）系統開放式設計

戰斗損害往往使艦艇部分軟硬件設備喪失功能，因此基于作戰背景的損管系統可在體系結構上加強開放式設計，靈活配置損管系統的軟硬件設計。目前 L-3 公司、Matec 公司的戰斗損管系統即采用類似設計，通過功能軟件化、移動終端設計等方式，提升了損管系統在戰斗損害條件下的可靠性。

2）加強信息集成共享。

全艦信息的集成共享，是全艦各系統協同工作的基礎，也是目前各國艦艇技術發展的重要方向。基于作戰背景的損管系統設計研究中也應加強平臺系統與作戰系統的集成，采用信息分發、信息推送等形式將損害相關信息、損管行動信息等發送到作戰系統，保證作戰系統對艦艇生命力狀態的掌握，保障作戰系統的任務執行。

3）提升智能化程度

通過提升傳感器、控制器等硬件設備性能，提升軟件自動處理、輔助決策等軟件性能，一方面可以提高損管行動的效率，節省損管行動對時間、物資的消耗，另一方面可以減輕損管人員需求，避免過多的作戰人員參與到損管行動中，從而更好地保障全艦各項使命任務特別是戰斗任務的完成。

4）加強損害模型研究

損管系統中的損害模型是整個損管系統功能設計的核心內容之一，基于作戰背景的損管系統設計，應充分考慮艦艇可能遭受的各種戰斗損害，并加強損害模型研究、設備和艦艇損傷分析以及作戰損傷下的預案分析等，比如對典型導彈、魚類攻擊下的艦船部位損害特性進行研究，以確保損管系統在對應條件下損管任務的有效完成。

參考文獻：

[1]邱金水, 蒲金云, 陳兆良. 艦船損管監控系統與損管訓練[D].武漢: 海軍工程大學, 2001.

[2]方萬水, 李煒, 吳先高. 艦船損管監控系統發展概述[J]. 艦船科學技術,2002, 24(6): 37–39.

[3]FANG Wan-shui, LI Wei, WU Xian-gao.The generalization of damage control system's development for naval ships[J]. Ship Science and Technology,2002, 24(6): 37–39.

[4]LAMONTAGE Y. New developments in damage control-interactive incident board management system-I2BMS[D]. Montreal, Canada: L-3 MAPPS,2010.

The research of battle-background-oriented damage control systems

AN Zhong-chang, FENG Wei-qiang
(Naval Academy of Armament, Beijing 100161, China)

Abstract:The provenance and development of the battle damage control system is introduced. The function design of some battle-background-oriented damage control systems is analyzed. The suggestion for the battle-background-oriented damage control system technology and systems is summarized.

Key words:battle background；battle damage control system

作者簡介:安中昌(1989–)，男，碩士，助理工程師，從事水面艦艇信息化及損管監控系統研究。

收稿日期:2015–08–20

文章編號：1672–7619(2016)03–0151–03

doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.03.032

中圖分類號：TK

文獻標識碼：A