火力對抗條件下的反坦克導彈作戰效能評估?

王慶國 李天宇 朱宇飛

（陸軍炮兵防空兵學院南京校區 南京 210000）

1 引言

作戰效能是武器系統最重要的效能度量尺度，反坦克導彈系統的作戰效能是指該系統在一定作戰條件下完成其射擊任務的能力度量，目前國內開展的反坦克導彈作戰效能評估缺乏完善的評價指標體系，多用其完成任務的概率，即毀傷目標的概率來表示，把坦克當成被動接受攻擊的對象，不考慮坦克對反坦克導彈系統和兵組人員的破壞等戰場因素的影響，是不符合實際作戰情況。本文在分析反坦克導彈作戰剖面任務的基礎上，建立了火力對抗條件下的反坦克導彈作戰效能評估指標體系，給出了運用指標體系計算作戰效能的數學模型。

2 火力對抗對作戰效能評估的影響

2.1 非火力對抗作戰效能評估模型

在非火力對抗條件下，通常以單次射擊毀傷目標的概率來衡量作戰效能，其表達式為

式中：Pf為發現敵坦克的概率，可以用以下表達式（L為目標的直線距離，單位為km）：

Ph為反坦克導彈命中目標的概率；Pd為命中條件下的毀傷概率。

此模型只考慮了目標距離對作戰效能的影響，完全沒有考慮敵坦克的反擊對反坦克導彈系統的影響，而敵坦克的反擊會造成反坦克導彈系統性能下降，影響射手的操作技能和命中概率，因此式（1）不能反映真實作戰條件下的反坦克導彈系統的作戰效能。

2.2 火力對抗條件下的作戰效能

在作戰環境下，反坦克導彈系統的作戰效能除了與武器裝備的戰術技術性能有關外，還與目標類型、自身防御能力、戰場環境等有關。文獻［3］提出在武器系統的作戰效能評估中，可以用有效概率為指標反應其有效狀態，主要包含三個方面的含義：一是作戰初始階段處于的可用狀態；二是作戰中間階段處于的可信狀態；三是作戰過程中不會遭受反擊而造成毀傷，并且假設造成的毀傷也不可修復。顯然，這三層含義反映的正是攻防對抗對武器系統作戰效能的影響。

因此在火力對抗條件下反坦克導彈作戰效能分析，必須考慮反坦克導彈系統的有效概率，包括人員的生存概率、武器系統的可靠性等條件下的目標毀傷概率。

3 反坦克導彈作戰效能評估指標體系

3.1 反坦克導彈作戰過程分析

在作戰中反坦克導彈通常編組為攻堅破甲隊，作為機動反裝甲力量直接進行火力支援，也可配屬在步坦分隊，隨步坦兵分隊直接支援其戰斗，加強步坦分隊的攻堅破甲力量。經分析，可將反坦克導彈系統的每一次射擊任務大致分為向展開地區機動、完成射擊前準備，實施火力打擊，撤收反坦克導彈系統，撤出（轉移）陣地等五個階段，圍繞每個階段選定對反坦克導彈作戰效能的支撐指標。

1）向展開地區機動

反坦克導彈分隊接到作戰任務后，派出戰斗班組向發射陣地機動，武器狀態處于行軍狀態，在此階段反坦克導彈兵組受到敵炮兵的火力準備的威脅，反坦克導彈系統和人員都受到生存的威脅。將機動暴露時間作為衡量反坦克導彈系統和班組人員狀態好壞的體現，可以從機動方式、路線狀況等數據指標衡量。

2）完成射擊準備

該階段是指反坦克導彈兵組占領陣地后完成射擊準備的一系列動作，同時會受到敵炮兵的火力打擊，反坦克導彈系統和班組人員受到威脅可以從反坦克導彈系統行戰轉化耗時、工事構工質量等數據指標衡量。

3）實施火力打擊

此階段是指從射手發現目標、發射導彈/控制導彈穩定飛行并精確命中目標的過程。首先射手通過武反坦克導彈系統的探測目標設備能夠發現目標，而后迅速確定發射時機并掛彈，然后發射導彈并穩定導引導彈命中目標，毀傷目標的過程，整個火力打擊過程同樣受到敵炮火的威脅。另外整個過程中武器裝備必須處于正常工作狀態，并假設反坦克導彈系統在整個射擊過程中不可維修。此階段可以從發控裝置的平均故障隔離時間、導彈可靠點火的概率、探測目標方式、探測目標距離、射手的射擊成績、射手的心理素質、命中目標的概率、導彈引爆概率、命中目標位置和導彈飛行時間（飛行速度）等數據指標來衡量。

如果射手發射第二枚導彈，還可能受到敵坦克的反擊的威脅，敵坦克反擊的前提條件是發現我陣地的概率，因此可以用工事偽裝的好壞指標來衡量。

4）撤收反坦克導彈系統

射擊任務完成后，兵組需要迅速完成反坦克導彈系統的撤收，準備陣地轉移。此階段主要受到敵炮火和敵坦克的威脅，用戰斗向行軍轉化時間和工事偽裝的好壞類衡量。

5）撤出（轉）移陣地

此階段是指撤出陣地轉移到安全地域為止，反坦克導彈兵組受到敵炮兵的火力準備的威脅，可以用機動速度、路線狀況等數據指標衡量。

3.2 指標體系結構聚合分析

通過對反坦克導彈系統的作戰過程分析，能夠得到以下18項基礎指標與作戰效能相關聯，如表1所示。

表1 影響反坦克導彈作戰效能評估的若干效能指標

1）功能聚合

將功能相似或同屬一個方面的指標歸為一類。如行戰轉化和戰行轉化時間可以合并為行戰轉化，工事構造質量和工事偽裝可以合并為工事構筑與偽裝等。

2）相關性整合

相關性整合是相關功能再聚合的過程，將相關程度高的功能指標整合為一類。如開進速度、行戰轉化時間、導彈飛行速度等參數都是表示影響人員的暴露時間，工事構筑表示人員的防護措施，它們一起構成了人員在戰場上的生存能力。將參數指標進行整合后進行評估衡量更加科學合理。

3）指標體系層次分析

通過對指標體系的劃分，對評估指標進行合并或分解，區分作戰效能層、作戰效能子層、性能度量層、尺度參數層等四類指標體系框架。

（1）作戰效能層。其是對反坦克導彈系統作戰效能的總體認定和度量。

（2）作戰效能子層。通過對作戰任務過程分析，將反坦克導彈系統的作戰效能分解為人員戰場生存能力、裝備毀傷目標能力、射手發揮能力、裝備保障能力等四類指標。

（3）性能度量層。將效能度量層的指標進一步分解為可度量的參數組合，用以表達裝備某方面性能。

（4）尺度參數層。其也是最底層，表示反坦克導彈系統在作戰行動中所產生的系統參數或所體現出的屬性。

最終，確定某型轟炸機作戰行動效能評估指標體如圖1所示。

圖1 反坦克導彈系統作戰效能評估指標體系

4 作戰效能評估的數學模型

效能評估模型確定后，計算效能需要計算三個數據：尺度參數層指標的量化、各個度量層權重確定和效能聚合計算方法。

4.1 尺度參數層指標的量化

指標量化是進行效能評估計算的前提條件，量化是否合理正確直接影響效能評估的結果。根據作戰效能評估指標的含義可分為成本型、效益型、語言型三種類型，結合各類型指標的基本定義進行量化。

1）成本性指標

指標實際效能為e(x)，有e(x)<1且e(x)單調遞減函數，x為指標變量。即：所得到的指標數據取值越小，效能越高；取值越大，效能越低。行戰轉化時間屬于此類型。行戰轉換指標可以用以下公式確定：

2）效益性指標

指標實際效能為e(x)，有e(x)<1且e(x)單調遞增函數，x為指標變量。即：所得到的指標數據取值越大，效能越高；取值越小，效能越低。導彈飛行速度、探測目標距離，命中概率，毀傷概率，作戰成績、發控裝置可靠工作、點火概率和起爆概率。其中導彈飛行速度、探測目標距離、發控裝置可靠工作可以如下式所示。

3）語言型指標

該類指標受到多種因素制約，可以根據模糊數學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數學對的事物或對象作出一個總體的評價。

E=x，x∈[0.9 0.75 0.6 0.3]

根據該指標對效能的影響，進行評價分為“很好、較好、好、差”四檔并確定效能。指標類型包括機動能力，線路狀況，工事構筑，射手心理素質，探測目標方式等。具體參照表2進行量化。

4.2 各個度量層權重確定

如何科學、合理地分配權重是決定評估指標體系是否適用的關鍵因素。權重計算主要為最小二乘法、層次分析法等主觀分析法和熵值法等客觀分析法兩大類，每種方法都有不足之處，考慮到反坦克導彈作戰效能評估指標層級復雜，指標相互交聯，選擇群組AHP法來計算指標權重。

為增加評估的可信度，通常由多名專家共同參與評估，這樣進行專家咨詢時將獲得多個判斷矩陣。設有m名專家參與n項指標評估，他們的判斷矩陣分別為A1，A2，…，Am，其中Ak=(αij，k)k=1，2，…，mi，j=1，2，…，n，群組AHP確定權重步驟如下。

1）根據判斷矩陣計算最大特征向量λmax對應的特征值Wk=(wk1，wk2，…，wkn)，若一致性滿足則特征值即為各個指標的權重值。若不滿足，可以參照文獻［9］進行計算權重。

2）參照文獻［10］確定專家的權重σk，k=1，2，…m。

3）選擇加權幾何平均法來確定指標的權重：

4）對權重向量進行歸一化處理：

4.3 效能聚合計算方法

效能集合的計算方法分為加權算術平均法和加權幾何平均法，需要根據實際情況進行正確合理選擇。加權算術平均法可有效突出權重和數值較大的指標，一般適用于獨立性強、相互干擾度小、可以進行線性補償的指標，而對于權重低、數值小的指標則顯現不夠。加權幾何平均法更適用于指標值之間的均衡性好，此時權重低、數值小的指標也會對評估值產生較大的影響。

人員戰場生存效能、射手技能、裝備保障中的指標獨立性強，適用于加權算數平均法進行整合計算。具體表達式如下：

E為該層的評估值；n為該層指標的數量；wi為指標i的權重；ei為指標i的值。

裝備毀傷目標效能，總作戰效能中的各個指標交聯度高，某一指標值低，則會對整體效能產生較大影響，適用于加權幾何平均法進行整合計算。具體表達式如下：

E為該層的評估值；n為該層指標的數量；wi為指標i的權重；ei為指標i的值。

5 實例仿真

基于保密的需要，對所涉及參數進行了假設，只探討反坦克導彈作戰效能評估的方法以及計算評估結果，所求得的作戰系統效能值只具有相對意義，不能簡單地認為所求得效能值高的武器系統的效能就一定高。

5.1 基本想定

1）評估對象為某輪式裝甲底盤的反坦克導彈系統，距離上一次威脅間隔時間80h；

2）作戰機動路線為鄉村土路，發射陣地只有簡易工事，能見度2km，氣溫較高，導彈平均飛行速度160m/s；

3）參戰班組行戰轉換成績為30s，射手射擊成績在0.85，故障處置成績為0.8，經過熟悉人員綜合評定其心理素質“較好”；

4）反坦克導彈系統的各項參數如表3所示。

表3 模型反坦克導彈性能參數

5.2 作戰效能計算

根據第3節中關于尺度參數層量化方法和基本想定條件，可以對15個尺度參數進行量化，邀請5名專家對對各層指標進行評估，確定各層指標的權重值，用加權算數平均法整合計算人員戰場生存效能、射手技能、裝備保障中的指標，用加權幾何平均法整合計算裝備毀傷目標效能，總作戰效能中的各個指標，結果如表4所示。

表4 某型反坦克導彈作戰各層級指標權重及評估值

作戰效能計算采用加權幾何平均法進行計算，計算結果為0.73。

通過作戰效能分析可知，反坦克導彈裝備效能的發展方向重點是提高毀傷目標能力和裝備的可靠性能，必須努力提高射手的射擊技能，選擇合理的戰術提高戰場的生存能力。

6 結語

研究反坦克導彈作戰效能評估首先要科學確立效能評估指標體系，其次是構建作戰效能評估模型與算法。本文通過對反坦克導彈作戰過程任務分析，區分尺度參數層、性能度量層、效能子層、作戰效能層等四個層次，建立反坦克導彈作戰效能評估指標體系，重點考慮了遭敵反擊的影響，為實現對反坦克導彈作戰效能評估打下了基礎，根據所定義的指標，運用模糊數學理論等手段構建數學模型，對各項指標進行量化，利用AHP群組決策來弱化主觀因素的影響，在計算效能模型中綜合考慮了指標之間的性質，合理選擇聚合方法，使得效能評估更加科學準確。