“分布式殺傷”作戰體系及其武器裝備體系貢獻度評估方法研究?

張 軍王建軍 張 木 王 亮

（1.南京航空航天大學航空宇航學院 南京 210016）

（2.中國運載火箭技術研究院戰術武器事業部 北京 100076）（3.南京工程學院能源與動力工程學院 南京 211167）

1 引言

“分布式殺傷”［1］是美國海軍作戰理論創新的最新成果，是美國海軍自我調整與適應新形勢需要的一種嘗試。該概念發展最突出的成果有兩個，一是協同作戰能力系統；另一個是海上一體化防空火控體系。

在科技發展日新月異的今天，現代戰爭已變成作戰體系與體系之間的對抗，“分布式殺傷”正是如此，作為作戰體系重要組成實體的裝備在體系中的重要性日益增強。信息化戰場的“分布式殺傷”體系對抗需要體系思維，實現體系對抗的優勢獲取是一項體系工程，其核心在于復雜戰場環境中作戰體系整體的完備性，在于作戰體系整體敏捷的反應與有效行動，以獲取信息戰場的信息優勢、決策優勢與行動優勢。基于裝備對體系的貢獻度，分析體系中落后的裝備以及技術空白，重點發展對體系貢獻度大的裝備，淘汰或改進體系貢獻度低的裝備，對裝備體系結構展開論證和優化，提升“分布式殺傷”體系作戰效能有著十分重要的意義。因此對“分布式殺傷”裝備體系貢獻度評估方法進行研究很重要也很迫切。

2 “分布式殺傷”作戰體系

2.1 “分布式殺傷”概念

“分布式殺傷”概念源于美國海軍對瀕海戰斗艦未來定位的思考。所謂分布式結構，是指將原有功能系統拆分為若干物理分離、結構相對簡單、功能相對專一的子系統，通過信息互通，保持或增強原有功能。“分布式殺傷”概念的核心含義是：以構建小型編隊為目標，以強化水面、水下、空中反艦能力建設為重點，最終實現海上力量使用方式由集中（航母編隊）向集中和分散相結合轉變，從而擴大在全球重要海區的存在與控制范圍，圖3是“分布式殺傷”的示意圖。其核心思想包括兩個方面：一是將海上反艦、防空能力分散到更多的水面艦艇上；二是提高單艦作戰能力，在“宙斯盾”艦上加裝反艦導彈等進攻性武器，在兩棲艦上加裝“宙斯盾”系統。

2.2 “分布式殺傷”發展歷程

2014年底，海上“分布式殺傷”概念最初形成于美國海軍戰爭學院的一次兵棋推演中。2015年2月25日，美國智庫戰略與預算評估中心高級研究員克拉克［2］對美國海軍正在推動的最新概念——“分布式殺傷”進行了詳細分析。2015年6月，美軍成立“分布式殺傷”工作小組，重點研究了“分布式殺傷”概念將如何改變未來作戰模式，以及在現有武器裝備條件下將實現怎樣的打擊能力。2015年7月9日，美海軍水面部隊司令湯姆·羅登中將在出席活動中表示，“分布式殺傷”是海軍水面部隊保持海上優勢的一個工具，美海軍已完成多次“分布式殺傷”體系作戰的兵棋推演。2016年1月，美國智庫國際海上安全中心還發表了題為《“分布式殺傷”及未來戰爭概念》的文章，分析了“分布式殺傷”的作戰特點、平臺、能力及戰略價值。2016年2月，美軍一艘阿利·伯克級導彈驅逐艦發射了原來用于防空的“標準-6”導彈，擊中了一艘退役護衛艦。2016年6月，美海軍艦隊司令在美國國際戰略研究中心召開的“當前環境下的作戰部隊設想”會議上，將“分布式殺傷”概念確定為海軍作戰部隊概念，用于指導美海軍所有作戰部隊裝備能力建設，圖2是美海軍“分布式殺傷”發展進程。

2.3 主要作戰模式

作戰模式是為作戰使命服務的，是作戰體系形成與發展演化的驅動力，是賦予作戰體系活力的第一要素作戰任務，是作戰使命的分解和細化，是作戰平臺分式與協作的基礎。

2.3.1 空中“分布式殺傷”

分布式結構有望在小型無人機系統中首先獲得運用，并將由此拉開空中作戰新一輪革命的序幕。近年來，隨著無人機熱潮的興起，無人機的類型不斷增多、機隊規模不斷擴大、運用領域也不斷拓展。隨著分布式結構走向實用，無人機集群作戰和有人/無人飛機協同作戰有望成為現實，空中作戰的新一輪革命有望到來，美國空軍正在為此努力。分布式空中作戰概念的核心思想是不再由當前的高價值多用途平臺獨立完成作戰任務，而是將能力分散部署到多種平臺上，由多個平臺聯合形成作戰體系共同完成任務。這一作戰體系將包括少量有人平臺和大量無人平臺［3］。其中，有人平臺的駕駛員作為戰斗管理員和決策者，負責任務的分配和實施；無人平臺則用于執行相對危險或相對簡單的單項任務（如投送武器、電子戰或偵察等）。

2.3.2 海上“分布式殺傷”

在未來基于信息系統的“分布式殺傷”體系作戰中，各類艦載武器射程不斷增大、精度不斷提高，艦載武器的作戰運用也必將更加靈活。在未來作戰過程中，水面艦艇的作戰是通過充分發揮信息系統的支撐保障作用，圍繞作戰任務要求，以作戰能力為中心，實現作戰組織過程的整體籌劃和組織［4］。依據水面艦艇分布式協同作戰基本框架，在通信網絡和數據管理系統的支持下，分布式配置的艦艇平臺之間實現可靠的互聯互通，各作戰單元在最短時間內形成最佳的系統結構，如圖3。

2.3.3 水下“分布式殺傷”

根據水下“分布式殺傷”的作戰理念，網絡魚雷作為一個水下移動探測平臺和進攻武器，可由水下作戰平臺、水面艦艇或飛機等多種平臺發射，也可布放在岸基或海底固定平臺，可在水下、海面、陸地甚至空中和太空隨時對其進行操控，對敵方目標進行偵測、識別、跟蹤和攻擊［5～6］。依托水下網絡，可實現海（水面）、陸、空、天、潛（水下）5D立體化網絡化協同作戰，進行超遠程精確打擊，從而提高整體作戰效能［7］。水下網絡通過水聲通信鏈路將固定節點、移動節點和網關節點連接成水聲網絡；通過無線通信鏈路將網關節點和岸基指控中心連成無線網絡［8］。

2.4 作戰特點

“分布式殺傷”將“增加戰場復雜性”并使敵方的“運算復雜化”。“分布式殺傷”體系的本質特征在于作戰單元間的自同步行為達成作戰行動的統一，其自同步行為是指作戰體系內相關的作戰單元在諸多作戰問題上達成共識而付諸行動，這些作戰問題包括任務計劃的協商問題、資源配置的協調問題以及指揮信息網絡拓樸的設置等問題。其作戰特點包括：

1）常規部署靈活多樣，火力配系更加完善，使敵面臨的作戰形勢復雜化。“分布式殺傷”作戰概念的核心，是實現海上作戰樣式的轉型，由傳統的“以兵力集中實現火力集中”向“兵力分散火力仍集中”轉變。

2）以超視距反艦導彈強化水面艦船戰斗力。對于水面艦船，提升“宙斯盾”戰艦的遠程反艦作戰能力，為瀕海戰斗艦增配反艦導彈，為其它艦船增配反艦導彈。使用新型反艦導彈，如“魚叉”反艦導彈升級型、海軍打擊導彈（挪威）、遠程反艦導彈、反艦式“戰斧”導彈、近程反艦——“地獄火”和“格里芬”導彈等。

3）戰場信息化，增強海上監視偵察能力，削弱對方海上軍事行動的隱蔽性。向由于作戰環境的高度動態、不確定性及作戰任務的復雜性，基于程序化規劃和決策的無人作戰智能體（unmanned combat agent，UCA）對戰場態勢的全局判斷和應急反應能力仍無法與有人作戰智能體（manned com?bat agent，MCA）相比擬［9～10］。分布式協同目標分配是一個約束眾多而復雜的優化問題，其解空間隨智能體和目標數的增加而呈指數級增加，屬于多參數、多約束的NP問題［11～13］。

2.5 平臺與能力

平臺：航空部隊將成為分布式部署部隊的重要使能器。分布式部署的航空部隊可以提供快速響應的反潛戰能力，并充當分散部署部隊維持響應性決策周期的通信中繼。“分布式殺傷”概念中的航空部隊將重點關注殺傷鏈的前端。

電子戰能力：美海軍所有戰艦都部署了AN/SLQ-32電子戰系統。“水面電子戰改進計劃”（SEWIP）Block III增量則將為水面戰艦提供通用電子攻擊能力。航母打擊戰斗群不僅將大型水面戰艦的發展重點放在防空戰（AAW）防御應用上，也放在電子戰能力發展上。

對陸攻擊能力：“分布式殺傷”尋求為艦隊加裝更多火力，甚至可能按照“漂浮在水面上就要戰斗”的理念，為后勤保障船裝備導彈。不過，海軍應重新審視反水面戰能力發展的優先級，考慮重點發展對陸攻擊能力。

一體化作戰能力：“協同作戰能力”（CEC）和“海軍一體化火控防空”（NIFC-CA）能力加強了“分布式殺傷”。具備這些能力的分散部署部隊可以通過加裝適當的傳感器、發射裝置等有效載荷（而非增加平臺）成倍加強殺傷力。

3 “分布式殺傷”體系作戰效能研究

體系研究和建設都不可避免地需要體系工程理論方法的支撐。在“分布式殺傷”作戰體系設計的基礎上，開展分布式裝備對“分布式殺傷”體系貢獻率評估方法研究，有助于解決“分布式殺傷”體系頂層設計、裝備發展與作戰運用等問題。

3.1 “分布式殺傷”作戰體系貢獻率概念

總裝提出體系貢獻率計算模型如下：

其中：E0為原有體系作戰效能，E1為增加裝備A或用裝備A替換原有同類武器后的新體系作戰效能。

體系貢獻度評估應遵循以下原則：1）評估數據的綜合利用原則；2）評估指標突出重點原則，；3）評估內容分級分層原則；4）作戰誘導原則；5）遠近結合原則。

3.2 “分布式殺傷”作戰體系裝備貢獻度評估計算方法

評估裝備對“分布式殺傷”體系的貢獻率的實質就是對體系各要素（裝備）重要程度的計算。根據己知數學理論，系統某要素的重要程度可以轉化為該因素的波動對整體的影響程度，利用該值為改進作戰體系和優化作戰流程提供數據支撐。針對“分布式殺傷”體系作戰的特點，本文研究了提供以下四種武器裝備體系貢獻度的計算方法。

3.2.1 基于概率論一邏輯學的解析計算方法［14］

1）明確被評裝備可參與的“分布式殺傷”作戰模式。一個裝備對裝備體系的貢獻度是多個作戰體系貢獻度的和，權重根據任務的重要程度確定；

2）設計相關作戰模式。需要對每個與被評裝備有關的作戰模式進行設計，明確體系所包含的環節、各裝備之間的作戰鏈關系，形成作戰體系結構；

3）邏輯拓撲轉化。根據“分布式殺傷”作戰模式確定的兵力構成和設計的作戰流程，基于邏輯學的理論方法將作戰體系轉化為方便計算的邏輯拓撲圖；

4）計算框架形成。在得到的各個環節邏輯因果關系基礎上，按照概率論中隨機事件發生概率及相互關系的理論基礎，形成體系完成任務情況的解析計算公式，并確定各級指標計算方法及其對應的含義；

5）體系貢獻率計算。根據形成的計算框架，按照貢獻率即該要素（裝備）的波動對整體的影響程度的理論認識，最終通過計算框架對代表該要素（裝備）參變量的偏導運算，計算得到該要素（裝備）的貢獻率。將被評裝備所參與的多個“分布式殺傷”作戰模式的貢獻率加權求和，即為該裝備對“分布式殺傷”作戰體系的貢獻率。

3.2.2 基于作戰環的武器裝備體系貢獻度評估［15］

現代作戰循環理論認為作戰過程是由觀察、定位、決策、行動（OODA）構成的循環過程。

基于作戰環的武器“分布式殺傷”體系裝備貢獻度評估具體步驟如下：

1）“分布式殺傷”體系裝備綜合性能指數可由該裝備的各項主要性能指標以一定的方法聚合而成，價值中心法、指數法等，由于不同的裝備（系統）的特點屬性不同，所采用的具體聚合方法也有所不同，選擇一個函數表示某個裝備系統的的綜合性能指數；

2）對于“分布式殺傷”體系觀察節點，通常有多個裝備系統同時對目標信息進行觀察，探測到的目標信息則匯聚到多個上級信息處理中心進行數據融合再處理；

3）采用融合系數來衡量數據融合程度，該系數可由判斷節點的能力M來表示，它主要由指控決策裝備中的信息數據融合系統的性能決定。數據融合之前，若多個裝備系統同時對同一目標探測，則觀察系統之間相互獨立，觀察節點的能力理論上取決于觀察性能最高的系統；

4）不考慮人的因素，“分布式殺傷”體系決策節點的能力主要取決于指控決策裝備中相應輔助決策系統的性能。由于一次具體行動方案的直接決策節點通常只有一個，則可給出決策節點的能力指數，對于行動節點，由于打擊毀傷能力和效果可以疊加，因而其節點能力可表示為多個攻擊打擊類裝備能力的累加；對于通信鏈路，若由多個通信裝備系統組合而成，則通信鏈路的整體能力指數可表示為多個系統性能指數的聚合；

5）由于“分布式殺傷”體系整個OODA環由通信鏈路將4個節點串接而成，則可得到OODA的的整體能力指數該模型實際上是一種基于能力指數的體系能力評估模型，能從邏輯意義上反映不同裝備系統及其性能指標對裝備體系整體能力的貢獻作用和大小。

3.2.3 基于“分布式殺傷”體系任務一能力一結構一演化的武器裝備體系貢獻度評估

從任務、能力、結構、演化4個維度來探討武器裝備體系貢獻度的內涵和分類，構建武器裝備體系貢獻度分析的總體框架。基于“探索性分析+”的武器裝備體系貢獻度評估大致可分為3個步驟［16］：

1）進行方案規劃和實驗設計，確定探索性分析的基本條件；

2）探索性建模與仿真實驗。主要工作是分析被評武器裝備或系統對“分布式殺傷”體系作戰體系作戰能力、作戰效能或任務完成效果的影響機制，確定武器裝備體系貢獻度探索樣本空間，構建相關評估模型，采集評估所需的數據（通過裝備試驗、訓練、演習、使用、仿真模擬等產生），進行仿真實驗與探索計算，獲得在任務、能力、結構、演化不同維度內的武器裝備體系貢獻度評估結果；

3）形成評估結論。編寫評估報告，給出武器裝備體系貢獻度評估結果，分析存在的問題，并給出措施建議，供決策者參考。

3.2.4 基于復雜網絡的“分布式殺傷”體系武器裝備體系貢獻度評估分析方法

由于武器裝備作戰體系網絡中各實體內部狀態及戰場環境復雜性等因素的影響，武器裝備作戰體系作戰效能具有不確定性。只要存在不確定性，就可以用不確定性自信息量對武器裝備作戰體系作戰效能進行分析與度量［17］。

具體步驟為：

1）對于有n種可能狀態的隨機變量，給出其在某種狀態下的概率，某個武器裝備作戰體系內部的2種武器裝備的不確定性自信息量在具體的作戰任務中其功能作用存在重疊。如若計算該武器裝備作戰體系的不確定性自信息量，則對這2種武器裝備進行不確定性自信息量的合成；

2）用不確定性自信息量度量某個影響因素完成使命任務的不確定性，其中影響偵察探測能力的主要因素有目標發現概率、目標跟蹤概率、目標識別概率、目標預警時間等；影響指揮控制能力的主要因素有作戰計劃（方案）的制定能力及準確性、組網通信能力及質量、武器系統控制能力、指控時效性等；影響火力打擊能力的主要因素有生存概率、戰果、戰損、作戰行動任務完成時間等；以及影響武器裝備作戰體系網絡結構演化的度量參數，如平均路徑長度、集聚系數、度分布等；

3）根據自信息量具有可加性，確定武器裝備作戰體系能力環的不確定性自信息量；

4）定義“分布式殺傷”武器裝備作戰體系網絡完成使命任務的不確定性自信息量，進而給出武器裝備作戰體系網絡的作戰效能由被評武器裝備納入網絡前后的作戰體系作戰效能，則可給出被評武器裝備的體系貢獻度CSW。

4 結語

未來發展高性能的武器平臺可能已不再是戰勝對手的唯一途徑，而發展靈活的體系技術方法，基于分布式作戰概念將武器裝備的作戰能力分散在多個可互操作的有人和無人平臺上，采用開放系統架構技術實現任務模塊的快速升級和替換將是未來武器裝備作戰體系發展的趨勢。

裝備體系貢獻度評估是裝備論證領域非常重要的前提工作，對體系中種類數量繁多的各裝備體系貢獻度進行評估，為裝備的論證和體系的發展與結構的優化提供了科學合理的依據。當前體系貢獻度評估研究雖然受到相關科研院校的關注。現代戰爭以體系對抗為主，縱觀近20年的體系研究與建設，體系頂層設計方法與驗證平臺是體系研究的關鍵。本文基于體系工程理論，深入開展“分布式殺傷”作戰體系頂層設計、“分布式殺傷”作戰體系領域概念建模、裝備對體系貢獻率和裝備體系化運用等研究，明確各武器裝備在“分布式殺傷”作戰體系中的地位和貢獻率，為我國未來作戰體系研究和建設提供一定支撐。

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