基于JICM模型的導彈武器攻擊空軍基地作戰評估

摘 要： 本文借鑒蘭德公司公開發布的軍事凈評估報告，自主探索美軍基于解析模型驅動的作戰效能評估理論，詳細研究了聯合一體化應急作戰模型JICM中精確制導武器打擊空軍基地的分析評估方法，并開展推演計算。結果表明，空軍飛機出動架次能力受空軍基地損毀的影響較大，在制空權的爭奪中起至關重要的作用，對現代實戰化作戰推演評估問題的深入理解和運用具有積極的理論意義。

關鍵詞：作戰推演； 效能評估； 聯合一體化應急作戰模型； 解析模型； 空軍基地； 導彈

中圖分類號： TJ760； V351

文獻標識碼： A

文章編號：1673-5048（2023）05-0066-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0270

0 引" 言

“聯合一體化應急作戰模型（Joint Integrated Contingency Model，JICM）”，是蘭德公司在美國國防部凈評估辦公室（Office of Net Assessment）資助下開發的集戰略和作戰兩個層面的一套自動化多場景兵棋推演系統，主要用于對未來戰爭的評估及武器技術和戰術的評估。JICM模型誕生于冷戰時期，但至今仍然在支撐美國參謀長聯席會主席、各作戰司令部、軍種和聯合分析人員作戰分析方面扮演著重要角色。2000年，國家安全研究部國際安全與防務政策中心研究人員應用JICM模型和“魚叉”模型等作戰分析工具，圍繞典型登陸作戰進行計算機作戰模擬實驗，詳細裁定了空軍基地被實施精確導彈攻擊后，空軍出動作戰架次能力下降的情況。然而，在發表的資料中，僅給出推演結果，并未對分析推演方法進行詳述，無法掌握其作戰評估的理論研究方法。

而現代作戰中，空軍基地的作戰能力至關重要，關系到能否與數量占優的對方空軍持續作戰，更關系到戰役轉折點——爭奪制空權［1-5］。因此，本文基于蘭德公司的JICM模型，自主探索研究了對空軍基地實施空中和導彈攻擊的推演評估理論，不僅能夠窺透美軍凈評估方法，并且更有助于對實戰化作戰推演評估問題的深入理解和運用，具有積極的軍事理論意義。

1 聯合一體化應急作戰模型

“聯合一體化應急作戰模型”是1994年初針對冷戰后的戰略環境變化，由蘭德公司戰略評估系統發展而來的新版本——聯合一體化應急模型1.0～3.0版。該系統廣泛應用到分析戰爭領域。在美國國防部長辦公室下屬的項目分析與評估辦公室等機構倡導下，逐步完善成為一套真正的全球分析和兵棋推演系統［6-10］。

“聯合一體化應急作戰模型”（JICM）是模擬重大地區性突發事件的對策結構式模型，其中包括戰略機動、多戰區常規戰爭和海戰模擬等內容。它提供的決策模型可用于協助進行兵棋推演和分析，甚至可以假設某參與者的角色，還可作為軍事行動和對戰模型。

“聯合一體化應急作戰模型”由司令部和“政府政治-軍事決策模擬”模型、戰役模型和支持兵棋構建分析及兵棋推演的系統軟件組成，其中：

（1） 司令部方和政府方： 記錄預期軍事和國家級作戰計劃；

（2） 戰役模型： 也稱為“軍方”，包括覆蓋中歐、朝鮮半島、北歐、南歐、波斯灣和中東的集成戰區模型、后勤和動員模型、海戰模型、核部隊作戰模型等；

（3） 兵棋推演系統軟件： 包括軟硬件系統和相應配套工具。

2 攻擊空軍基地作戰分析與效能評估

本文采用了作戰場景設計—作戰任務分析—輸入變量分析—推演計算—結果分析的凈評估思路［11-12］。

（1） 劃分了戰役的四個階段，規定了每個階段的作戰目標；

（2） 通過對整個戰役環節的任務重要性分析，確定報告的研究范圍為制空權爭奪；

（3） 進行初步分析，確定在戰爭中起決定性因素的關鍵參數；

（4） 針對每一個關鍵參數，分析影響該參數的輸入變量，利用相應的JICM子模型，對結果進行推演；

（5） 根據推演結果，分析每個關鍵參數對戰役的影響，并提出建議。

2.1 作戰場景設計

本文將戰役劃分為四個階段：

第一階段，雙方將為奪取制空權而戰；

第二階段，有可能與第一階段同時開始，將是奪取海上控制權的斗爭；

第三階段，其后的空襲將集中“軟化”對手的防御能力；

第四階段，包括實際的登陸作戰，如兩棲登陸、空降突襲和直升機攻擊。

2.2 作戰任務分析

假設執行防御作戰的為A（甲方），執行進攻作戰的為B（乙方）。

在整個戰役中，爭奪制空權的戰斗是關鍵。甲方的空軍基地必須始終保持作戰能力，這樣甲方空軍的戰斗機部隊才能與占數量優勢的乙方空軍持續作戰。這使得甲方必須始終保持出動作戰架次的能力，最大限度地利用其較小規模的部隊，而乙方肯定也會通過導彈和空中攻擊破壞甲方空軍基地的正常運轉。

根據公開的數據庫，本文進行了一系列分析， 以確定可能在戰爭中起決定作用的7個關鍵變量，即

（1） 乙方用于進攻的空中力量的規模和編成；

（2） 雙方具有“發射后不管”能力的超視距中程空空導彈的擁有量；

（3） 乙方使用的中短程彈道導彈的數量與質量；

（4） 乙方武庫中擁有的先進精確制導彈藥，如激光制導炸彈和全球目標定位系統制導武器的數量；

（5） 甲方出動作戰飛機架次的能力；

（6） 甲方空軍飛行員的質量；

（7） 第三方干預時為保衛甲方投入空中力量，包括陸基與海基空中力量的水平。

本文中以關鍵參數（5）為研究對象，分析攻擊甲方空軍基地作戰，評估甲方空軍出動作戰飛機架次受到的影響。

2.3 作戰評估原理

“聯合一體化應急作戰模型”（JICM）中空空作戰和空地作戰的損耗評估原理如下。

2.3.1 空空作戰

在JICM模型中， 空空作戰雙方戰斗損耗的裁定模型為［13］

第一步裁定：

（A乙）1=（FSF）×S甲×N甲×（EK）甲（1）

（A甲）1=（FSF）×［（S）乙－（A乙）1］×

N乙×（EK）乙（2）

第二步裁定：

（A甲）2=［1－（FSF）］×S乙×N乙×（EK）乙（3）

（A乙）2=［1－（FSF）］×［S甲－（A甲）2］×

N甲×（EK）甲（4）

式中： （A甲）1，（A甲）2分別為甲方戰斗機編隊在第一步和第二步裁定中的戰斗損耗； （A乙）1，（A乙）2分別為乙方戰斗機編隊在第一步和第二步裁定中的戰斗損耗； S甲為甲方戰斗機的交戰架次數； S乙為乙方戰斗機的交戰架次數； （FSF）為戰斗機易損性較低的一方（在本文中為甲方）的導彈先敵發射率； N甲為甲方戰斗機每架次發射導彈數； N乙為乙方戰斗機每架次發射導彈數； （EK）甲為甲方每枚導彈的期望殺傷率； （EK）乙代表乙方每枚導彈的期望殺傷率。

因此，將式（2）和式（3）合并，可以得出甲方戰斗機在空戰中的總損耗A甲［13］，即

A甲=［S乙－（FSF）2×S甲×N甲×（EK）甲］×

N乙×（EK）乙

將式（1）和式（4）合并，可以得出乙方戰斗機在空戰中的總損耗A乙［13］， 即

A乙={S甲－［1－（FSF）］2×S乙×N乙×（EK）乙}×N甲×（EK）甲

2.3.2 空地作戰

在JICM模型中，空軍基地出動飛機架次的能力隨著跑道和維修場站變化的評估方法如式（5）所示。

架次出動率=0.4×跑道生存率+0.4×維修場站生存率+0.2（5）

式中： 0.4表示跑道或維修場損毀對飛機出動架次能力影響程度的權重系數為40%； 0.2表示空軍基地出動飛機架次的能力可削減的最低水平為20%。

空軍基地的修復按照指數函數計算：

跑道完好百分比=0.98×（1.0－e－0.1t）（6）

維修場站完好百分比=0.90×（1.0－e－0.01t）（7）

式中： t為修復所用時間。

3 作戰效能計算評估方法

根據構建的任務場景和控制變量進行作戰效能計算與評估，分為空空作戰和空地作戰兩部分。

空空作戰的目的是乙方的進攻戰斗機編隊與甲方升空防御戰斗機編隊對抗，剩余的戰斗機編隊攜帶制導武器進入對地攻擊范圍。

空地作戰的目的是乙方戰斗機發射精確制導武器，配合地地攻擊精確制導導彈，對甲方空軍基地的設施與跑道進行打擊。

3.1 控制變量設計

乙方為了最大限度地阻止甲方防御飛機出動，每次空中打擊之前都要對地空導彈陣地、機場等實施導彈襲擊，而后采用戰斗機進行搜索并攻擊機場設施與跑道。

甲方空軍基地存在的薄弱環節突出體現在以下3個方面：

（1） 陸上儲油罐和油罐車停放設施容易成為導彈和空中襲擊的目標。航空油料補給的減少會對甲方空軍的作戰節奏造成顯著而有害的影響，在對甲方實施大規模攻擊的情況下，這樣的負面影響會造成致命后果。

（2） 就像油罐儲運場一樣，無防護的大型發動機和航空電子支援設備維修廠也可能在空中或導彈攻擊下，或特種作戰中陷于癱瘓。

（3） 飛行地面、跑道和滑行道，可能會被子母彈散射的彈坑所破壞，散布的地雷可能會阻礙修復行動。在爭奪制空權的戰斗中，即便短暫關閉跑道也是不允許的。

因此，影響甲方空軍基地攻擊任務的控制變量如下：

（1） 陸上儲油罐和油罐車停放設施生存率；

（2） 跑道生存率；

（3） 維修場站生存率。

3.2 空地作戰

乙方為了最大限度地阻止甲方防御飛機出動，每次空中打擊之前都要對地空導彈陣地、機場等實施導彈襲擊； 而后采用戰斗機進行搜索并攻擊機場設施與跑道。

在一個時間段中，乙方的打擊編隊包括約90架次執行戰斗搜索任務的飛機，隨后是250架次執行反航空兵進攻作戰和空中遮斷任務的飛機，同時還有90 架次的護航飛機伴隨。甲方出動400架次執行反航空兵防御作戰任務的飛機。

假設甲方為易損性較低的一方，則有： 甲方交戰架次S甲=400，乙方交戰架次S乙=430。

JICM模型中，在裁定每個防御編隊對抗分配給它的攻擊飛機時，首先要確定易損性最低方的先敵發射率。如表1所示。

甲方飛機主要為幻影2000和改型飛機，幻影2000的易損性為0.5； 改型飛機的易損性為0.8，根據JICM子模型，有

（FSF）=0.5+0.5×（Vh-Vl）0.2（8）

式中： Vh為高易損性； Vl為低易損性； 0.5表示當易損性相同（即易損性之差為0）時，各方的先敵發射率均為50%。

因此，先敵發射率為

（FSF）=0.5+0.5×（0.8－0.5）0.2=0.89

雙方每次空戰任務所攜武器及單枚武器的期待殺傷率見表2。

甲方飛機幻影2000每架次發射導彈數為2枚，改型飛機每架次發射導彈數為2枚。

因此，甲方戰斗機每架次發射導彈數N甲=2。

同理，乙方戰斗機每架次發射導彈數N乙=2。

甲方使用的導彈有米卡、AIM-7； 乙方使用的導彈有AA-2，AA-10，AA-11，AA-12。

導彈的平均期望殺傷率可用式（9）表示：

EK=∑ni=0EKin（9）

因此，甲方導彈平均期望殺傷率N甲=（0.45+0.24）/2=0.345；

乙方導彈平均期望殺傷率N乙=（0.06+0.14+0.21+0.21）/4=0.155。

因此，根據式（1）～（4）可得出：

甲方戰斗機在空戰中的總損耗A甲=65.523；

乙方戰斗機在空戰中的總損耗A乙=274.887。

經過空戰后，乙方戰斗機剩余155.113架次可執行對地攻擊任務。假設單架次戰斗機可攜帶4枚GPS制導炸彈或激光制導炸彈，那么，155架次飛機攻擊可投放620枚制導炸彈，攻擊甲方空軍基地。根據乙方精確制導彈藥庫存量，剩余飛機架次滿足彈藥全部投放的作戰要求。

3.3 空空作戰

設定甲方戰術飛機使用的6個空軍基地各有一條跑道和四個維修場站。在“聯合一體化應急作戰模型”中，空軍基地出動飛機架次的能力隨著跑道和維修場站的毀損而減少，20%為可削減的最低水平。

根據式（5）～（7），對跑道、維修場站攻擊的有效性主要取決于三個變量： 導彈數量、導彈的準確性、修復跑道受損部分所需的時間。

假設乙方使用機載GPS制導導彈和陸基發射的制導導彈攻擊跑道，使用機載激光制導導彈攻擊維修場站或油庫。各型導彈的數據如表3所示。

根據表3中各導彈的殺傷率，甲方的6個空軍基地（各有一條跑道和四個維修場站）的發射彈量、命中彈量及毀傷程度如表5所示。

推演結果顯示，乙方共發射330枚導彈，6條甲方機場跑道被癱瘓5條，跑道生存率為0.167； 24個維修場站被摧毀16個，維修場站生存率為0.333。

因此，根據式（5），甲方架次出動率=0.4×跑道生存率+0.4×維修場站生存率+0.2=0.4。

如果考慮修復能力，根據式（6）～（7），得出甲方空軍基地時間與修復率的關系如表6所示。其中，時間t以6 h為一步長。

4 結" 論

從推演結果看，乙方共發射330枚導彈，6條甲方機場跑道被癱瘓5條，24個維修站被摧毀16個。經計算，

精確制導導彈對空軍基地攻擊導致甲方架次出動率下降至40%。

蘭德公司報告表明，在沒有第三方介入的情況下，甲方空軍的架次出動率分別以50%， 75%和100%等3種標準計算所取得的結果如圖1所示。

圖1中結果評定為“綠色”表示甲方肯定能夠阻止乙方進攻，取得防御成功。“黃色”表示甲方有可能阻止乙方進攻，取得防御成功。“紅色”表示甲方不能阻止乙方進攻。

可以看出，當甲方空軍的架次出動率下降為50%時，只能取得約40%的成功率，對制空權爭奪貢獻了至關重要的作用。

結果表明，在空空、空地兩種作戰方式下大量使用精確制導武器，對機場跑道、機庫、維修場站等固定設施損毀數量較大，效果較好，會使無防護設施、露天停放的飛機和人員蒙受嚴重損失。精確制導武器的攻擊將甲方架次出動率下降至40%，意味著戰時一半以上的甲方飛機將無法提供作戰能力，進而影響到甲方制空權的爭奪，使得甲方不得已只能采取混凝土加固機場跑道、維修場站等設施（但會增加成本）、將飛機分散部署（但會大大提高保障難度），或利用山洞、地堡等掩體保護飛機（但停放數量受限）等方式應對大規模精確制導武器空襲。

另一方面，從維修恢復能力來看，維修場站的修復基本上是線性的，每天大約修復10%，最大值為90%。但是跑道的修復更近于非線性，在完全毀壞的情況下，第一天可修復30%以上。因此，乙方也可能在前3天對甲方空軍基地發起長時間、多頻次、高密度的精確打擊，持續壓制機場，以免乙方搶修跑道，恢復飛機起降能力。

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Operational Evaluation of Missile Weapon

Attacking Airbase Based on JICM

Liu Bailing1*，Luo Yi1，Chen Haitao1，Fan Xiaoping2，Zhang Dailong3

（1. Beijing Institute of Special Machinery，Beijing 100143，China；

2. Unit" 95829 of PLA，Xiaogan 432000，China； 3." Unit 95944 of PLA，Xiaogan 432000，China）

Abstract： Based on the military net evaluation report published by Rand Corporation，" this paper independently explores the combat effectiveness evaluation theory driven by the analytical model of the US military，and studies in detail the analysis and evaluation method of precision guided weapons attacking the airbase in the joint integrated contingency model （JICM），" also carries out the deduction and calculation. The results show that the air force aircraft sorties ability is greatly affected by the damage of the airbase，" which plays a vital role in the fight for air control. This paper has positive theoretical significance for the in-depth understanding and application of modern combat simulation deduction and evaluation.

Key words： battlefield deduction； effectiveness evaluation； JICM； analytical model； airbase； missile