水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能評(píng)估模型研究

金彥豐，吳磊

（91388部隊(duì) 廣東 湛江524022）

水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能評(píng)估模型研究

金彥豐，吳磊

（91388部隊(duì) 廣東 湛江524022）

根據(jù)水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)流程，并針對(duì)SEA方法的要求，提出了評(píng)估水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能的三個(gè)主要性能指標(biāo)量度。通過分析防御作戰(zhàn)特點(diǎn)，建立了效能評(píng)估模型，并利用想定數(shù)據(jù)采用該模型對(duì)作戰(zhàn)效能進(jìn)行計(jì)算和結(jié)果分析，驗(yàn)證了該模型用于水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能評(píng)估可行性。

消水面艦艇；線導(dǎo)魚雷；作戰(zhàn)效能評(píng)估

現(xiàn)代大型魚雷幾乎無(wú)一例外地應(yīng)用了線導(dǎo)技術(shù)。目前世界各國(guó)在役魚雷中，線導(dǎo)魚雷型號(hào)占總數(shù)的60%以上，而且有把線導(dǎo)技術(shù)移植到小型魚雷上的趨勢(shì)［1］。線導(dǎo)魚雷具有“人在回路中”的導(dǎo)引特點(diǎn)，大大提高了反應(yīng)速度、命中精度，也增強(qiáng)了攻擊機(jī)動(dòng)目標(biāo)和對(duì)抗水聲干擾的能力，如何應(yīng)對(duì)潛射線導(dǎo)魚雷的攻擊已成為水面艦艇所面臨的最頭疼的問題。建立水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷的作戰(zhàn)效能評(píng)估模型有助于了解對(duì)水下線導(dǎo)魚雷防御作戰(zhàn)能力和不足，為指揮員作戰(zhàn)決策提供參考依據(jù)，也為提高水面艦艇對(duì)線導(dǎo)魚雷的綜合防御能力創(chuàng)造條件。文中將探討采用SEA方法來(lái)分析水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能，并建立評(píng)估模型。

1　使命任務(wù)和基本思路

水面艦艇對(duì)線導(dǎo)魚雷的防御可大致劃分為3個(gè)階段，分別是探測(cè)識(shí)別、反應(yīng)決策和防御實(shí)施［2］。一是探測(cè)識(shí)別階段，水面艦艇利用魚雷報(bào)警聲納等探測(cè)設(shè)備對(duì)來(lái)襲魚雷報(bào)警，并通過先驗(yàn)信息、態(tài)勢(shì)信息、環(huán)境信息和魚雷信息等對(duì)魚雷制導(dǎo)類型識(shí)別；二是反應(yīng)決策階段，水面艦艇針對(duì)具體的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)以及本艦軟硬殺傷器材類型和性能，擬定出實(shí)施軟殺傷、硬殺傷、規(guī)避機(jī)動(dòng)和對(duì)潛反擊的防御方案；三是防御實(shí)施階段，根據(jù)決策方案執(zhí)行軟硬殺傷器材、反潛武器的發(fā)控以及規(guī)避機(jī)動(dòng)的實(shí)施。可見，水面艦艇對(duì)線導(dǎo)魚雷防御的使命任務(wù)是對(duì)敵來(lái)襲魚雷報(bào)警、制導(dǎo)類型識(shí)別，并組織實(shí)施軟殺傷、硬殺傷、規(guī)避機(jī)動(dòng)和對(duì)潛反擊，以此來(lái)防御敵魚雷的攻擊，提高本艦的生存能力。

采用SEA方法進(jìn)行效能評(píng)估需針對(duì)具體作戰(zhàn)任務(wù)［3］，在此根據(jù)其作戰(zhàn)特點(diǎn)將指標(biāo)相應(yīng)簡(jiǎn)化為3個(gè)相對(duì)主要的性能指標(biāo)度量：對(duì)線導(dǎo)魚雷探測(cè)識(shí)別性能指標(biāo)、反應(yīng)決策性能指標(biāo)和武器器材對(duì)抗性能指標(biāo)［4］。通過三者的有效結(jié)合，可以得出水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能。

2　性能指標(biāo)確定

2.1對(duì)線導(dǎo)魚雷探測(cè)識(shí)別性能指標(biāo)

對(duì)線導(dǎo)魚雷探測(cè)識(shí)別性能指標(biāo)一般指探測(cè)范圍和獲取信息的質(zhì)量。對(duì)線導(dǎo)魚雷探測(cè)報(bào)警距離越遠(yuǎn)，水平探測(cè)扇面角越大，則報(bào)警范圍越大，預(yù)警時(shí)間就越長(zhǎng)，就有更充足的時(shí)間實(shí)施水聲對(duì)抗，對(duì)水下防御就越有利。而信息獲取方面，主要考慮對(duì)來(lái)襲魚雷信息的錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)和類型識(shí)別3個(gè)因素。報(bào)警正確率越高，漏報(bào)率越低，對(duì)線導(dǎo)魚雷類型識(shí)別越準(zhǔn)確，信息獲取質(zhì)量越高。因此，探測(cè)識(shí)別性能指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的建立應(yīng)該考慮對(duì)來(lái)襲魚雷最大報(bào)警距離R、水平探測(cè)扇面角θ和最小可對(duì)抗距離r的關(guān)系以及水面艦艇對(duì)來(lái)襲魚雷的報(bào)警正確率η、漏報(bào)率ξ、對(duì)線導(dǎo)魚雷識(shí)別正確率γ問題。具體模型如下：

進(jìn)行效能評(píng)估時(shí)，可根據(jù)水面艦艇裝備性能得到η，ξ，γ，r，θ與R的值。圖1為幾種不同假設(shè)條件下的報(bào)警性能指標(biāo)（MOP1）與η，ξ，γ，r，θ，R之間關(guān)系示意圖。

圖1　MOP1與η，ξ，γ，r，R關(guān)系示意圖

2.2反應(yīng)決策性能指標(biāo)

反應(yīng)決策性能指標(biāo)在本文用反應(yīng)決策時(shí)間來(lái)衡量。水面艦艇對(duì)魚雷目標(biāo)報(bào)警后，將所得的信息作相應(yīng)處理、決策，最后組織布放器材進(jìn)行防御或規(guī)避，這需要一定的時(shí)間，而這一時(shí)間的長(zhǎng)短即是反應(yīng)決策時(shí)間t［5］。從發(fā)現(xiàn)魚雷目標(biāo)一直到防御實(shí)施的整個(gè)過程中，要求不能使魚雷接近到最小可對(duì)抗距離r這一邊界線，因此反應(yīng)決策時(shí)間是決定性因素。假設(shè)水面艦艇對(duì)來(lái)襲魚雷報(bào)警距離為R，來(lái)襲魚雷相對(duì)于水面艦艇的徑向速度為v,水面艦艇對(duì)來(lái)襲魚雷水平探測(cè)扇面角為θ，則MOP2定義為：

圖2為反應(yīng)決策性能指標(biāo)（MOP2）與R，v，t之間關(guān)系示意圖。

圖2　MOP2與R，v，t之間關(guān)系示意圖

2.3對(duì)線導(dǎo)魚雷防御性能指標(biāo)

防御性能指標(biāo)MOP3是指通過運(yùn)用軟殺傷、硬殺傷和非殺傷對(duì)抗手段對(duì)我方產(chǎn)生的有利結(jié)果［6］。軟殺傷對(duì)抗器材包括火箭助飛式低頻干擾器和火箭助飛聲誘餌等，硬殺傷器材包括火箭深彈、火箭懸浮深彈、近程懸浮深彈、火箭助飛誘殺彈以及火箭助飛反潛魚雷等。本文認(rèn)為實(shí)施方式越多,效能相對(duì)越大。在此將防御效能分為對(duì)導(dǎo)引聲納干擾效能、對(duì)敵潛艇平臺(tái)反擊效能、對(duì)魚雷干擾誘騙效能、對(duì)魚雷毀傷效能和機(jī)動(dòng)規(guī)避效能5個(gè)子指標(biāo)，分別定義為MOP31、MOP32、MOP33、MOP34和MOP35，則防御效能度量函數(shù)為：

若報(bào)警距離足夠遠(yuǎn)，則為實(shí)施對(duì)導(dǎo)引聲納干擾、對(duì)敵潛艇平臺(tái)反擊、對(duì)魚雷干擾誘騙、對(duì)魚雷毀傷和機(jī)動(dòng)規(guī)避等綜合防御手段提供了足夠的時(shí)間，以MOP31=MOP32=MOP33=MOP34= MOP35=0.5為例，則MOP3=1-（1-0.5）5=0.969；若能采取四種對(duì)抗方式，則MOP3=0.938；若能采取三種對(duì)抗方式，則MOP3= 0.875；若能采取兩種對(duì)抗方式，則MOP3=0.75；若只能采取一種對(duì)抗方式，則MOP3=0.5。

3　系統(tǒng)映射和使命映射

1）在敵方線導(dǎo)魚雷來(lái)襲過程中，水面艦艇探測(cè)距離越遠(yuǎn)，為我提供實(shí)施綜合防御行動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)我防御作戰(zhàn)越有利。由MOP1模型可知，報(bào)警性能指標(biāo)MOP1在（0,η·λ·（1-ξ）· θ/360）中變動(dòng)。

對(duì)于MOP1的使命范圍，希望對(duì)來(lái)襲魚雷的報(bào)警距離遠(yuǎn)大于我最小實(shí)施防御距離，因而MOP1的值域應(yīng)取為：MOP1∈

2）在作戰(zhàn)過程中，根據(jù)對(duì)來(lái)襲魚雷報(bào)警距離和反應(yīng)時(shí)間，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)會(huì)出現(xiàn)以下2種情況：（1）我艦已經(jīng)穩(wěn)定跟蹤敵魚雷，可以實(shí)施防御，即R-vt≥r；（2）我艦已來(lái)不及對(duì)來(lái)襲魚雷組織防御。因此：

MOP2值域?yàn)?/p>

3）在防御過程中，若發(fā)現(xiàn)來(lái)襲魚雷距離足夠遠(yuǎn)，一般要采用多種對(duì)抗手段，以求形成由遠(yuǎn)及近的多層次、軟硬結(jié)合的綜合防御體系。在實(shí)際的作戰(zhàn)過程中，采取了多少對(duì)抗方式，就根據(jù)的量化模型計(jì)算相應(yīng)的指標(biāo)量化值，從而知MOP3值域?yàn)椋?，1）。

4）綜合建模。下面將MOP1、MOP2和MOP3綜合得出水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)效能模型。由于目標(biāo)探測(cè)識(shí)別、作戰(zhàn)反應(yīng)決策和防御實(shí)施是水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)的必要流程，在作戰(zhàn)過程中處于前后相連的3個(gè)階段，參考“串并聯(lián)”模型框架，利用以下公式評(píng)估［7］：

在此，為強(qiáng)調(diào)水面艦艇對(duì)線導(dǎo)魚雷綜合防御最低能力限制，強(qiáng)調(diào)“信息門檻”這個(gè)定義。信息門檻是為完成特定的作戰(zhàn)任務(wù)在信息能力或質(zhì)量上的最低限度。當(dāng)系統(tǒng)能力低于某個(gè)信息門檻，則效能指數(shù)MOP=0。本文評(píng)估模型的信息門檻有兩個(gè)：最小可對(duì)抗距離r和實(shí)施防御。當(dāng)對(duì)線導(dǎo)魚雷報(bào)警距離低于r或當(dāng)沒有及時(shí)采取防御措施時(shí)，直接定義防御效能MOP=0，不再使用評(píng)估模型評(píng)估。

4　實(shí)例計(jì)算與結(jié)果分析

4.1參數(shù)想定

利用上文建立的數(shù)學(xué)模型，通過相關(guān)參數(shù)想定模擬進(jìn)行效能計(jì)算，具體想定參數(shù)見表1。

表1　想定參數(shù)表

4.2計(jì)算結(jié)果

利用上文想定數(shù)據(jù)，針對(duì)想定1、想定2、想定3和想定4運(yùn)用建立的評(píng)估模型進(jìn)行效能計(jì)算，結(jié)果如圖3所示。

圖3　不同想定參數(shù)條件下的效能

4.3結(jié)果分析

通過表1和圖3可以分析得出：

1）水面艦艇對(duì)來(lái)襲線導(dǎo)魚雷報(bào)警距離越遠(yuǎn)，為實(shí)施防御提供的時(shí)間越充足，越有利于實(shí)施多層次、軟硬結(jié)合的綜合防御；

2）報(bào)警正確率、漏報(bào)率和識(shí)別正確率等指標(biāo)直接反映水面艦艇對(duì)魚雷的預(yù)警能力，預(yù)警能力越強(qiáng)，越有利于組織實(shí)施防御；

3）當(dāng)水面艦艇反應(yīng)決策時(shí)間減小時(shí)，防御效能明顯提升，可以看出反應(yīng)決策時(shí)間對(duì)于水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷作戰(zhàn)非常重要。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文通過選取對(duì)水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷影響比較大的因素運(yùn)用SEA方法構(gòu)建了效能評(píng)估模型，并通過實(shí)例表明該模型可在一定程度上反映出水面艦艇防御線導(dǎo)魚雷能力水平。在建立模型過程中運(yùn)用了對(duì)線導(dǎo)魚雷識(shí)別正確率這個(gè)概念，但目前對(duì)來(lái)襲魚雷的制導(dǎo)類型識(shí)別還是一項(xiàng)難題，在實(shí)際作戰(zhàn)中不能識(shí)別魚雷類型的情況下水面艦艇還應(yīng)按 “危險(xiǎn)優(yōu)先”原則和魚雷識(shí)別不確定性“概率優(yōu)先”的原則組織防御。

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The model effectiveness evaluation of surface warship defending wire-guided Torpedo

JIN Yan-feng，WU Lei
（No.91388 Troops of PLA，Zhanjiang 524022,China）

According to surface warship defending wire-guided torpedo process and the request of the SEA method,the paper proposes three main MOP of effectiveness analysis of surface warship defending wire-guided torpedo.Through analyzing the characteristics of the defending,,the paper establishes the SEA model for evaluating the effectiveness.The paper also applies the model in comparing effectiveness,,and then analyzes the result briefly to prove the probability of applying the model in effectiveness analysis of surface warship defending wire-guided torpedo.

surface warship；wire-guided torpedo；Operational effectiveness evaluation

TN971.+5

A

1674－6236（2016）13-0038-03

2015-07-25稿件編號(hào)：201507166

金彥豐（1979—），男，吉林公主嶺人，工程師。研究方向：水聲對(duì)抗技術(shù)。