軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估研究?

（陸軍勤務(wù)學(xué)院軍事物流系 重慶 401331）

1 引言

隨著國際戰(zhàn)略形勢變動和國家利益的拓展，影響國家安全的因素增多，周邊安全形勢復(fù)雜性、不確定性加劇，空軍作為應(yīng)對各種突發(fā)事件的高科技戰(zhàn)略軍種，作用愈加凸顯，各式戰(zhàn)機相繼列裝使得機場的承載功能和扮演的角色進一步變化。為了更好地應(yīng)對未來的多機種聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)，要求樹立新的機場保障觀念，從機場體系的角度來看待軍用機場設(shè)施作戰(zhàn)保障效能的發(fā)展，構(gòu)建以機場體系為主的新型保障模式［1］。

軍用機場體系，是為完成特定的使命任務(wù)，在一定區(qū)域內(nèi)由若干個航空兵機場構(gòu)成的有機整體［2］。其保障優(yōu)勢主要體現(xiàn)在能靈活配置機場體系內(nèi)各機場的保障效能，提高機場體系的整體保障效能。軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能，是指在一定條件下軍用機場設(shè)施為作戰(zhàn)飛機、軍事人員遂行各類軍事行動提供保障的能力［3］。

軍用機場各類設(shè)施項目的建設(shè)與維護，具有投資大、周期長、涉及面廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素多等特點［4］，對機場設(shè)施進行傳統(tǒng)的粗粒度統(tǒng)計不能全面系統(tǒng)地了解體系的整體保障能力和現(xiàn)有整體運行情況，更不利于及時發(fā)現(xiàn)體系存在的薄弱環(huán)節(jié)。同時，信息化局部戰(zhàn)爭是多維空間體系與體系的對抗［5］，如果能站在全局的高度，對機場體系內(nèi)部各成員間的功能屬性、組織秩序及其相互關(guān)系進行整體性評價、綜合性分析，可進一步優(yōu)化機場體系保障模式，使各機場達到最佳耦合狀態(tài)，最大限度地發(fā)揮整體保障效能。另外，通過對機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估，能夠?qū)⒃O(shè)施作戰(zhàn)保障效能的影響因素條理化、系統(tǒng)化，為上級機關(guān)貼近作戰(zhàn)目標(biāo)，為分析機場體系設(shè)施建設(shè)與部隊作戰(zhàn)實際需要二者之間的能力匹配程度提供依據(jù)。因此，科學(xué)的軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估就顯得尤為重要。

近年來，隨著航空運輸需求增強和區(qū)域內(nèi)機場聯(lián)系更加密切，機場體系評估相關(guān)問題得到了部分學(xué)者的關(guān)注。在機場體系評估研究方面，對民用機場體系的評估多集中在兩個方面，一是機場體系內(nèi)航線網(wǎng)絡(luò)流量優(yōu)化問題，如王璐、吳輝和孫智慧［6］借鑒p樞紐中位問題的航線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建思想，以最小化運輸成本為目標(biāo)，建立了機場體系航線網(wǎng)絡(luò)模型，并使用CPLEX對問題算例進行求解，有效提高了機場體系的整體運行效率。二是機場體系中心性問題，如莫輝輝、金鳳君、劉毅和王姣娥［7］通過引入網(wǎng)絡(luò)分析方法的度中心性、鄰近中心性和介中心性等三個指標(biāo)對中國機場體系的網(wǎng)絡(luò)中心性及其空間組織模式進行了評估研究。而對軍用機場體系的評估研究多從急戰(zhàn)時環(huán)境下機場保障能力的限制資源出發(fā)，探討機場體系保障能力的組成要素。如張衛(wèi)春、劉臣杰和王冉冉［8］從裝卸載環(huán)節(jié)保障能力、加油環(huán)節(jié)保障能力、機場油料最大保障能力等方面探討了機場群應(yīng)急作戰(zhàn)保障能力；葛同民、張衛(wèi)春和王春穎［9］則圍繞機場應(yīng)急空中輸送作業(yè)流程，在文獻［8］的基礎(chǔ)上增加了高峰小時起降架次保障能力、停機位機場保障能力和機場搶修搶建等3個指標(biāo)，構(gòu)成了機場群保障能力評估模型，為戰(zhàn)時機場群保障能力評估提供了切實的手段和方法。

通過梳理軍內(nèi)外相關(guān)文獻可以發(fā)現(xiàn)，民用機場體系研究以航空流為基礎(chǔ)，以節(jié)點流的強度作為判定依據(jù)，重點關(guān)注機場體系的空間特征；而軍用機場體系研究則關(guān)注各業(yè)務(wù)階段的具體設(shè)施對機場體系保障能力的影響，但大都只是將多個機場的保障能力進行簡單相加從而得出機場體系的保障能力，同時缺乏對機場體系布局的整體考量。本文擬從關(guān)乎機場體系整體布局的機場總體規(guī)模、作戰(zhàn)覆蓋范圍［10］和作戰(zhàn)布勢情況［11］等三個方面出發(fā)，首先量化機場體系內(nèi)各類服務(wù)保障設(shè)施對體系效能的影響，其次以量化所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將其放在機場體系的空間布局層次進行探討，從而完成對設(shè)施作戰(zhàn)保障效能的評估。

2 軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估模型

2.1 指標(biāo)體系

軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估模型的構(gòu)建旨在通過對戰(zhàn)時軍用機場體系保障過程中各類設(shè)施的體系效能影響進行分析，從而評估軍用機場體系在戰(zhàn)時效能。

本文在模型構(gòu)建過程中，充分考慮到軍用機場體系保障效能特殊性——軍事效益，以保障戰(zhàn)機戰(zhàn)斗力生成為首要目標(biāo)得到目標(biāo)函數(shù)［12］，將軍用機場體系的設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估指標(biāo)體系劃分為機場總體規(guī)模、作戰(zhàn)覆蓋范圍以及作戰(zhàn)布勢情況三部分，如圖1所示。

機場總體規(guī)模是指某一范圍（全軍、各戰(zhàn)區(qū)等）內(nèi)機場體系的總體數(shù)量，以及一線、二線、三線內(nèi)各機場體系的數(shù)量和機場分布密度，保障作戰(zhàn)飛機起降數(shù)量規(guī)模，其中，三線配置梯次區(qū)位線是按照機場體系對應(yīng)的戰(zhàn)役方向和作戰(zhàn)構(gòu)想，以作戰(zhàn)需求點為圓心，結(jié)合我軍航空兵主戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)半徑，劃分的三類距離線。

作戰(zhàn)覆蓋范圍是指各個機場體系內(nèi)保障航空兵作戰(zhàn)飛機的所能輻射區(qū)域的覆蓋面積及其在作戰(zhàn)區(qū)域總面積所占比例即覆蓋度。

作戰(zhàn)布勢情況是指當(dāng)前機場體系布局能否滿足作戰(zhàn)飛機執(zhí)行給定任務(wù)的保障需要，評估分析機場整體布勢有何優(yōu)勢、存在什么問題。

為了更好解釋本文研究內(nèi)容，作示意圖如圖2所示。

圖2 示意圖

2.2 評估模型

根據(jù)指標(biāo)體系，進一步量化建立數(shù)學(xué)模型。

為了更好地研究軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估問題，使模型不至于太復(fù)雜同時又有一定的實用性，對模型作如下假設(shè)：

1）軍用機場可滿足各型飛機的運輸、油料勤務(wù)、航材等保障需求，本文只考慮軍事設(shè)施對軍用機場保障效能的影響；

2）面向單一作戰(zhàn)需求點；

3）只考慮單個戰(zhàn)區(qū)內(nèi)軍用機場體系保障情況；

4）單個機場只能保障某一型戰(zhàn)機，如強擊機、殲擊機、轟炸機；

5）作戰(zhàn)需求點位置已知，且作戰(zhàn)區(qū)域的范圍確定；

6）飛機在執(zhí)行任務(wù)、地面保障、停放過程中無飛機損失；

7）對于一線、二線、三線（縱深）機場，劃分三類梯次區(qū)位線Φ1、Φ2、Φ3。

根據(jù)以上假設(shè)，得到軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估模型為

V：軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估結(jié)果；V1：軍用機場總體規(guī)模評估結(jié)果；V2：軍用機場作戰(zhàn)覆蓋范圍評估結(jié)果；V3：軍用機場作戰(zhàn)布勢情況評估結(jié)果。

式（1）表示評估結(jié)果由軍用機場總體規(guī)模、作戰(zhàn)覆蓋范圍以及作戰(zhàn)布勢情況三方面共同表述，三者為并列關(guān)系。下面介紹V1、V2、V3的計算方法。

2.2.1 軍用機場總體規(guī)模

軍用機場總體規(guī)模包括機場體系總體數(shù)量、一二三線機場體系數(shù)量和機場總體密度以及保障作戰(zhàn)飛機起降數(shù)量規(guī)模等三方面，見式（2）。

式（2）參數(shù)說明如下：

Z：Z=Z1+Z2+Z3，其中 Z1、Z2、Z3各表示一二三線機場體系數(shù)量；Y：孤立機場數(shù)量；D：機場總體密度，即機場在作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的分布密度；Tq：某一軍用機場體系保障飛機起降數(shù)量規(guī)模，數(shù)值為該機場體系內(nèi)起降飛機的種類型號數(shù)量。

其中，參數(shù)D由作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的機場總數(shù)N除以作戰(zhàn)區(qū)域總面積S而得到，見式（3），參數(shù)Tq的計算方法見式（4）。

I：作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)軍用機場體系的集合，表示第m個機場體系中第i個機場體系，｛I|i=1，2，3，…，m｝；

J：作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)軍用機場的集合，表示第i個機場體系中的第j個機場｛J|j=1，2，…，n｝；

Kij：第i個機場體系內(nèi)第j個機場相對于整個體系起降能力的權(quán)重系數(shù)，其數(shù)值大小可根據(jù)機場運行狀態(tài)、地理條件、任務(wù)需求點距離等確定；

Qij：第i個機場體系內(nèi)第j個機場的起降能力；

Qij飛行場地：第i個機場體系內(nèi)第j個機場的飛行場地所能最大保障的機型起降能力；

Qij技術(shù)保障設(shè)施：第i個機場體系內(nèi)第j個機場的飛行場地所能最大保障的機型起降能力；

Qij指揮通信設(shè)施：第i個機場體系內(nèi)第j個機場的飛行場地所能最大保障的機型起降能力；

Qij導(dǎo)航助航設(shè)施：第i個機場體系內(nèi)第j個機場的飛行場地所能最大保障的機型起降能力。式中，約束條件為

約束條件（6）和（7）表示作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)軍用機場體系及孤立點數(shù)量均不超過機場總數(shù)。

2.2.2 作戰(zhàn)覆蓋范圍

作戰(zhàn)覆蓋范圍主要根據(jù)各個機場保障航空兵主戰(zhàn)機型的作戰(zhàn)半徑，評估機場體系所能輻射的保障區(qū)域范圍。具體包括兩個三級指標(biāo)：一是覆蓋區(qū)域的面積；二是覆蓋度，即覆蓋區(qū)域面積占作戰(zhàn)區(qū)域總面積的百分比，評估辦法如式（6）～（8）所示。

Pij為第i個機場體系內(nèi)第j個機場的作戰(zhàn)覆蓋區(qū)域面積；βi為第i個機場體系的作戰(zhàn)覆蓋區(qū)域面積；A為作戰(zhàn)區(qū)域總面積；R為機場體系覆蓋度；

式中約束條件為

約束條件（11）表示單個機場的作戰(zhàn)覆蓋區(qū)域面積不超過所在機場體系的作戰(zhàn)覆蓋區(qū)域面積。

2.2.3 作戰(zhàn)布勢情況

機場體系作戰(zhàn)布勢情況，主要評估一二三線機場體系內(nèi)按照目前布局的各個機場對完成各類給定的航空兵飛機保障任務(wù)需要，計算其完成作戰(zhàn)任務(wù)的滿足程度。考慮到航空兵作戰(zhàn)任務(wù)最終要落實為作戰(zhàn)飛機的出動量或者說起降能力上，因此通過作戰(zhàn)飛機在一定時間內(nèi)的出動架次量或者出動架次率對任務(wù)滿足度加以進一步衡量，具體可表征為兩個三級指標(biāo)：一是指定時間內(nèi)可出動的作戰(zhàn)飛機數(shù)量，比如在作戰(zhàn)首日或者頭幾天各型戰(zhàn)機的出動架次；二是單位時間可出動的作戰(zhàn)飛機數(shù)量，比如用平均一晝夜各型戰(zhàn)機的出動架次，或者按每個大隊、團、旅或師等單位一晝夜各型戰(zhàn)機的出動架次。

Ek為指定時間內(nèi)可出動的作戰(zhàn)飛機數(shù)量；Fk：單位時間可出動的作戰(zhàn)飛機架次數(shù)；εk為第k線機場體系內(nèi)機場可出動的作戰(zhàn)飛機總架數(shù)；G為戰(zhàn)時飛機完好率；B為戰(zhàn)時飛機戰(zhàn)損率；H為飛機出動強度；K為一二三線范圍集合，｛k|k=1，2，3｝。

其它約束條件為

約束條件（15）表示一線至三線軍用機場半徑范圍依次遞增。從防御位置上來說，最靠近作戰(zhàn)需求點的也就是最前沿的作為一線，往后以此類推。

3 實例分析

3.1 問題提出

鑒于我國與C國的邊境領(lǐng)土劃分談判暫未完成，目前圍繞領(lǐng)土爭端的武裝對峙時有發(fā)生，爆發(fā)局部戰(zhàn)爭的可能性始終存在。以可能擔(dān)負對C國作戰(zhàn)任務(wù)的我某部戰(zhàn)區(qū)航空兵機場體系為例，現(xiàn)假定該戰(zhàn)區(qū)有軍用機場27個，作戰(zhàn)需求點1個設(shè)為W，其經(jīng)緯度坐標(biāo)、機場的常駐機型、相應(yīng)作戰(zhàn)半徑以及數(shù)量如表1所示。該戰(zhàn)區(qū)預(yù)定擔(dān)負空中火力打擊任務(wù)的作戰(zhàn)飛機為殲轟-a，轟-b和強-c。由于軍隊的保密性要求，這里的地理位置、機場容量等數(shù)值是經(jīng)過規(guī)范化處理后的數(shù)值，并不是實際的數(shù)值。

表1 某戰(zhàn)區(qū)軍用機場及作戰(zhàn)需求點情況

采用我們提出的評估模型對軍用機場設(shè)施作戰(zhàn)保障效能從機場總體規(guī)模、作戰(zhàn)覆蓋范圍以及作戰(zhàn)布勢情況等三方面進行評估。

3.2 機場規(guī)模

1）采用我們已投的《基于DBSCAN算法的軍用機場體系劃分方法研究》中提出的DBSCAN算法，可以得出機場體系劃分結(jié)果，共27個機場，劃分為4個機場體系，余4個孤立點，具體見表2。

表2 機場體系劃分結(jié)果

2）計算機場分布密度。由式（3）計算得D=27/490×104km2≈0.055，即每萬平方千米內(nèi)擁有機場0.055個。

3）根據(jù)機場體系對應(yīng)的作戰(zhàn)需求點和我軍航空兵主戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)特點，劃分三類距離線。如圖3所示，其中能夠進駐的一線機場體系有1個，二線機場體系有1個，三線機場體系有2個。

4）計算軍用機場體系保障飛機起降數(shù)量規(guī)模。評估數(shù)值可由單個機場設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估結(jié)果得出，包括單個機場的保障飛機起降規(guī)模（機型和相應(yīng)架次）以及機場設(shè)施狀況（完好、堪用、損耗、破損），其具體評估辦法在已投的《軍用機場設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評價指標(biāo)體系研究》一文中有體現(xiàn)。

圖3 機場體系及一二三線范圍劃分

3.3 覆蓋范圍

1）根據(jù)機場體系內(nèi)主戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)半徑評估作戰(zhàn)覆蓋情況。轟-b作戰(zhàn)半徑約2000km，部署在三線機場就可打擊中C邊境的大部分主要目標(biāo)；相應(yīng)的，殲轟-a作戰(zhàn)半徑約1600km，可部署在二線機場；強-c作戰(zhàn)半徑約500km，可部署在一線機場。

故各機場作戰(zhàn)覆蓋區(qū)域面積:

2）計算機場體系覆蓋范圍。已知該戰(zhàn)區(qū)A=49×105km2，由計算式（9）、（10）可得，對機場體系1，R=580000/4900000=12%，其他機場體系在該部戰(zhàn)區(qū)的作戰(zhàn)覆蓋范圍如表3所示。

表3 各機場體系在該部戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)覆蓋范圍

3.4 作戰(zhàn)布勢情況

評估作戰(zhàn)布勢情況。以中C邊境中等規(guī)模空中火力支援作戰(zhàn)為例。已知一二三線機場體系飛機架數(shù)（ε1、ε2、ε3）、完好率G、戰(zhàn)損率B以及出動強度H，由計算式（13）、（14）可分別求得相應(yīng)的首日可出動飛機架數(shù)（E1、E2、E3）和首日可出動飛機架次數(shù)（F1、F2、F3）。其中，C軍戰(zhàn)時空中火力支援飛機架次如表4所示，我軍情況見表5。

表4 C軍戰(zhàn)時空中火力支援飛機架次

表5 我軍戰(zhàn)時空中火力支援飛機架次

與C軍作戰(zhàn)首日的出動能力相比，當(dāng)前中C遂行地面支援作戰(zhàn)的飛機數(shù)量和架次比例分別為1：1.52和1：1.55。

3.5 總體評估結(jié)果

從機場的總體規(guī)模看，基本滿足戰(zhàn)場需求，但從機場的具體分布來看，該保障區(qū)內(nèi)，機場體系分布疏散，存在著整體能力過剩和局部強度緊張的現(xiàn)象；從機場體系作戰(zhàn)覆蓋范圍來看，總體作戰(zhàn)能力基本能覆蓋整個戰(zhàn)區(qū)及作戰(zhàn)需求點，但是二線機場作戰(zhàn)范圍偏小，不能對作戰(zhàn)需求點形成覆蓋，有待進一步建設(shè)加強；從作戰(zhàn)布勢情況來看，我軍與C軍的火力差距較大，可在一線進駐一個及以上建制飛行團，進一步加強我火力支援能力。

同時，在機場建設(shè)方面，由于該作戰(zhàn)區(qū)域面積廣，機場分布密度較小，機場孤立點較多，下一步機場建設(shè)應(yīng)側(cè)重體系建設(shè)，并謹(jǐn)慎考察各“孤立點”，避免重要戰(zhàn)略機場的遺漏，最終使作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)機場體系建設(shè)達到與我軍各戰(zhàn)區(qū)的主要作戰(zhàn)方向、全國戰(zhàn)略布局相契合的目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文從軍用機場體系整體布局角度著手，認(rèn)真分析了軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能的影響因素，構(gòu)建了包含機場總體規(guī)模、作戰(zhàn)覆蓋范圍和作戰(zhàn)布勢情況等三個方面的軍用機場體系設(shè)施作戰(zhàn)保障效能評估模型，并利用該評估模型對中C邊界沖突背景下的某部戰(zhàn)區(qū)機場體系進行了評估示例，效果良好。下一步，可把對機場體系的作戰(zhàn)保障效能評估和作戰(zhàn)對抗實時同步進行，依托作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)，對機場體系在敵我對抗條件下能否有效完成所擔(dān)負的飛機保障任務(wù)進行反復(fù)計算，使評估結(jié)果更加真實。