空中中远程精确打击能力顶层评估方法

江洋溢，谢希权，雷迅

（空军装备研究院 总体所，北京100076）

中远程精确打击是机械化作战向信息化作战发展的重要标志，也将成为现代化空中作战的主要特征。武器装备能够为中远程精确打击提供怎样的能力支持?如何更好地谋划和指导空中中远程精确打击装备体系的能力建设?这些问题都需要从顶层对武器装备体系的能力进行评估。

现有的装备体系能力评估方法主要有基于能力水平的指数评估以及基于任务的作战仿真评估两种方法。指数法通过对装备性能等评估要素的加权聚合进行评估，能够得到能力建设的总体水平，但评估指标缺乏作战运用意义，可解释性不强。仿真法通过对任务过程的仿真进行评估，能够得到装备遂行任务的能力，结果直观，但不能体现出装备能力建设的总体情况。

采用基于任务能力的水平评估方法进行空中中远程精确打击能力的顶层评估，一方面能够为研究中远程精确打击装备作战运用提供结果支持，另一方面还可以纵向分析监控和评价自身能力建设情况，并通过与其他国家进行横向比较，为空中中远程精确打击能力建设的科学决策提供技术支持。

1 中远程精确打击能力顶层评估方法

1.1 分析框架

为满足武器装备体系建设决策分析的需要，同时为作战运用研究提供参考，构建基于任务能力的水平评估分析框架。该分析框架分三个层次：顶层为能力水平层，分析能力建设的总体水平，为能力建设决策提供支持；中间层为任务能力层，从作战运用角度评估装备体系在中远程精确打击中所能提供的能力；底层是装备层，分析各类装备的数量特性、质量特性和结构关系等。能力水平的评估采用指数形式，以任务能力评估的结果为支撑，任务能力评估采用有作战运用意义的能力指标，以装备体系层面的分析为基础。

1.2 作战概念及装备体系

空中中远程精确打击主要有三种作战样式，一是在常规轰炸机上发射巡航导弹；二是隐身轰炸机突防后投放空地导弹和制导炸弹；三是多用途飞机在护航飞机的保障下飞抵战区发射中远程空地导弹。中远程精确打击一般是指对超过通视距离的地面目标进行的打击，需要构筑远程精确打击装备体系，通过多种装备的联合作战才能完成。首先，要由空间卫星、远程预警侦察机、超视距雷达和其他远程侦察手段为攻击编队提供作战态势，测定目标位置和机动参数。其次，需要由远程打击平台根据远程探测兵力提供的目标参数，发射远程导弹进行攻击。由于导弹飞行距离较远，需要根据目标运动情况和大气条件对导弹飞行的影响，对导弹进行中继制导，使导弹能准确捕捉和锁定目标，进行精确攻击。

从中远程精确打击的作战样式可以看出，空中中远程精确打击装备体系的能力主要通过平台和武器两方面实现。除平台和武器本身的性能外，平台能力还受到平台支援保障的影响，主要是指加油、护航、指挥控制和导航等方面；武器能力还受到目标区信息保障的影响。不同的作战样式对平台支援保障的要求不同，不同的导弹武器类型对目标区信息需求也有差异。这些差异性需在构建装备体系以及装备分析时视情设定。例如，对于隐身轰炸机的长途奔袭，可能不需要护航保障。

1.3 评估指标

现代战争主要通过火力、机动与信息的融合实施作战。信息化战争条件下，火力与机动仍是作战能力的重要方面，而信息逐渐成为拓展机动范围以及提高火力集中程度的重要因素。从作战运用角度看，中远程精确打击的任务能力主要体现在打击距离和打击强度两方面，可用在不同打击距离上所能投放的弹药量进行度量。另一方面，信息为现代战争带来的最大变化就是打击的精确化，精确制导弹药使得为达到相同打击效果所需的弹药数量大大减少，投放弹药的飞机架次也大幅减少。因此，需要关注的不仅仅是弹药投放总量，更重要的是在单位面积上所能投放的弹药量。

综上，在任务能力层面，中远程精确打击任务能力可用一次出动在一定打击距离上单位面积所能投放的弹药量来度量。由于这个弹药量对应于某个打击距离点，因此该指标可称为单位弹药量密度，它们构成了距离和弹药量之间的一条任务能力曲线。在能力水平层面，可对打击距离进行分档，对不同距离档次上单位面积所能投放的累积弹药量进行加权聚合，得到中远程精确打击的能力水平。例如根据需要，打击距离档次可定为3000千米以外、1500千米～3000千米、1000千米～1500千米以及1000千米以内四档，则能力水平评估指标体系可如图1所示。

2 评估模型

任务能力层面的评估主要集中在两方面，一是打击距离，二是单位面积上弹药的投放量。打击距离与平台本身的作战半径、平台的支援保障、武器的射程、目标区的信息保障等因素有关；弹药投放量与飞机平台的数量、完好率、突防概率以及武器挂载数量、战斗部重量和命中精度等因素有关。对于能力水平层面的评估，按照距离分档划分架次集合，计算各架次集合中所有平台所能投放的弹药量总和，然后对各距离档次上的弹药投放量进行加权综合。

2.1 装备体系模型

武器装备体系由一定数量具备相应能力的各型装备按照一定的结构组合构成。数量、能力（单项系统的能力）和结构（装备间交联关系）是武器装备体系的三个基本属性。因此，武器装备体系的模型可表示为：

式中，U为装备集合；fN表示装备的数量属性，是装备集合到实数集的函数；fC表示装备体系的单项能力属性，是装备集合到多维实数空间的函数；fS表示装备体系的结构属性，可用各类矩阵表示，如信息支援矩阵、武器典型挂载方案矩阵、加油方案矩阵等。在评估数据准备阶段，除要收集各装备的数量和性能数据外，还应填写各类关系矩阵。

武器典型挂载方案矩阵是作战飞机平台与机载武器之间的交联关系，是航空装备之间的一种特有的结构关系。假设作战飞机集合为P，机载武器集合为W，则武器典型挂载方案矩阵：

其中，bij表示第i种作战飞机的典型挂载中挂载第j型导弹的数量。

加油方案矩阵是作战飞机与加油机之间的交联关系，是航空主战装备与保障装备之间的一种结构关系。假设加油机集合为Y，则加油方案矩阵为：

其中，cij表示第j型加油机一航次能给cij架第i种作战飞机加油。

信息关系矩阵主要体现主战装备与信息支援装备之间的信息链路关系。信息关系矩阵的行包括平台和武器两类装备，矩阵的列主要指通信装备与各类情报侦察装备等信息支援装备。假设信息支援装备集合为I，则信息关系矩阵为：

其中，aij表示第j型信息支援装备所能提供满足第i型装备信息质量要求的信息链路最大距离，为0表示不能提供该类信息。若信息支援装备为卫星，则aij取一个足够大的数，表示不受距离的限制。

2.2 任务能力评估模型

2.2.1 打击距离

设PDJ为能够遂行中远程精确打击任务的飞机型号集合，Pi∈PDJ，i=1，…，n，n为集合PDJ的元素总数。平台本身的作战半径为：

若有加油机为打击平台实施加油，则可拓展其打击距离。在加油方案矩阵PY中，某型号平台所在行有一项不为0，则说明至少有一型加油机能够为其加油。打击距离拓展的程度，由加油区的设置决定。设最大加油机前出部署距离为Djy，则实施空中加油的平台打击距离变为：

式中LP为矩阵求和处理逻辑算子，将矩阵按列求和后不为0的行转化为1，为0的行转化为0，即：

平台的打击距离还受到信息链路最大距离的制约。在信息关系矩阵PI中，每一行中各元素表示各种信息链路对平台的保障情况，如地空通信指挥、预警机指挥、卫星通信等。信息链路的距离限制可取这些链路的较大值。因此，考虑信息链路距离后的平台打击距离为：

式中max_R是对矩阵按行取大算子，min是对向量元素的取小算子。设WDJ为所有空地打击武器集合，武器射程为：

设ONS为全1的行向量，其维数为打击平台数量。ONS的转置与相应向量进行叉乘可将该向量转化为矩阵。若武器挂载方案矩阵为PW=（bij）p×w，则打击平台挂载武器后的打击距离为：

式中，L为元素处理逻辑算子，将矩阵中不为0的元素转化为1，为0的元素保持为0，即：

武器的投放还受到目标区信息保障的制约。目标区信息包括目标区图像、地形、气象信息等方面，主要由侦察装备体系提供。设各型武器所需信息对应的侦察距离为RZ=[RZ1，…，RZi，…，RZn]，则最终打击距离为：

在加油机数量有限的情况下，还需要计算不实施空中加油情况下的打击距离。此时只需将式（1）中的RPY换为RP即可，设不实施空中加油的最终打击距离为DDJ。DDJ、DDJY均为不同平台搭配不同武器所能达到的打击距离所组成的矩阵，进行能力水平总体评估时所需的打击距离数据将从该矩阵中抽取。

2.2.2 单位面积的弹药投放量

弹药的投放量与装备的数量有关，而在加油机数量有限的情况下，能到达一定距离的装备数量又与加油机给何种平台实施加油的分配方案有关。这里可采用在更远的打击距离上投放更多弹药的策略进行加油机的分配，即优先分配给打击距离远的平台。在式（2）计算得到的DDJ基础上，首先将加油机分配给DDJ中最大元素对应的平台，若仍有加油机剩余，则选择剩余最大元素对应的平台，直到加油机完全分配。

设打击平台的数量MP为：

式中双等号为判断两个数是否相等的逻辑算子，若相等则为1，不相等则为0。

打击平台挂载武器的数量由武器挂载方案矩阵PW给出。若平台完好率rP和突防概率TFP分别为：

那么，在打击距离Di上，各型打击平台单航次在目标区单位面积上可投放的弹药量为：

GDJ为一个矩阵，矩阵行表示各型打击平台，矩阵列表示各型导弹武器，矩阵中的元素表示一个航次中使用各型打击平台中挂载各类导弹能够在目标区单位面积上投放的弹药量。总弹药量为所有元素之和。

因此，指定打击距离与该距离上单位面积投放的弹药量之间组成一系列二元组（Di，GDi），这一系列二元组便组成了打击距离与弹药量之间的关系曲线，可称之为中远程精确打击任务能力曲线，如图2所示。

2.3 能力水平评估模型

设打击距离档次为Dk，如1000千米、1500千米、3000千米等，则装备体系能够在Di的打击距离上目标区单位面积上投放的弹药量为矩阵DDJ中所有打击距离大于打击距离档次Di的所有打击平台与武器搭配所能投放的累积弹药量，可用下式计算：

GDk是一个弹药投放量的绝对数量值，在进行能力水平的聚合评估之前需进行无量纲化。由于弹药投放量是一个极大型指标，可采用极值处理法：

式中，GMAX、GMIN分别为对比历史情况和对手情况的最大值和最小值。若对于各距离档次的权重为wk，则空中中远程精确打击能力水平为：

3 结束语

本文根据评估的需要构建了“能力水平—任务能力—装备体系”的三层评估分析框架，提出使用不同打击距离上单位面积所能投放的弹药量做为指标来评估打击能力。从装备、数量、性能、结构等方面构建了中远程精确打击装备体系模型、任务能力评估模型和能力水平评估模型。任务能力指标具有作战运用意义，对作战运用有指导作用；能力水平评估结果反映了空中中远程精确打击装备能力的建设水平；并且，评估结果来源于任务能力，可为能力建设提供更具可信性的参考。

1 舒宇，谭跃进.基于能力需求的武器装备体系结构描述方法研究[J].军事运筹与系统工程，2009，23（3）：51—55.

2 李传方，许瑞明，麦群伟.作战能力分析方法研究综述[J].军事运筹与系统工程，2009，23（3）：72—77.

3 张跃，陈瑞源.地空导弹战术单位作战能力评估方法建模研究[J].现代防御技术，2006（01）：41—46.