海洋水文气象对驱护舰兵力作战效能影响研究*

于海泳 倪小清 杨 鹏 王晓亮

(1.北海舰队海洋水文气象中心 青岛 266000)(2.海军陆战学院 广州 510430)(3.92529部队 台州 318000)

海洋水文气象对驱护舰兵力作战效能影响研究*

于海泳1倪小清2杨 鹏2王晓亮3

(1.北海舰队海洋水文气象中心 青岛 266000)(2.海军陆战学院 广州 510430)(3.92529部队 台州 318000)

驱护舰兵力作战行动受到海战场环境的直接影响,其中海洋水文气象条件是影响驱护舰兵力作战行动的重要因素。论文通过分析影响驱护舰兵力作战效能的各种海洋水文气象因素,建立指标体系,运用模糊评价的方法,对海战场海洋水文气象条件对驱护舰兵力作战效能的影响进行研究,通过研究可以为指挥员科学选择作战海域、作战时间以及合理的运用驱护舰兵力等指挥决策提供参考。

海洋水文气象条件; 驱护舰兵力; 作战效能; 影响

Class Number TP391

1 引言

海洋水文气象环境是海战场环境的重要组成部分,而海战场环境对海军驱护舰兵力行动有着巨大的影响。随着信息技术的快速发展,海军驱护舰兵力作战样式、武器装备和指挥手段都发生了翻天覆地的变化,但以高技术对抗为特点的现代战争中,海洋水文气象条件仍然对海军驱护舰兵力作战效能的发挥有着直接的影响。在实际作战过程中,海洋水文气象条件对驱护舰兵力的影响是多方面的,不同的海洋水文气象条件对驱护舰兵力行动产生不同影响。因此,正确分析和评估海洋水文气象各因素对驱护舰兵力作战效能产生的影响,可以为指挥员科学地兵力部署,合理地选择作战海域和作战时机等指挥决策提供参考依据。

2 水文气象条件对驱护舰兵力作战效能的影响

影响水面舰艇作战效能的海洋水文气象条件通常是指在作战时间内作战海区中对水面舰艇作战有影响的水文和气象条件[1～3]。根据海军驱护舰兵力行动特点,主要考虑海浪、海流、水色和透明度、潮汐、气温和湿度、风、云、能见度,以及海水的温度、盐度和密度等因素对海军驱护舰兵力作战效能的影响[8～10]。

2.1 海浪

驱护舰兵力的机动航行受海浪影响较大,海浪会使航行速度和航向产生变化,当海浪较大、航向与海浪传播方向垂直时,甚至有可能造成舰船翻沉。海浪对舰载雷达和武器等设备也有一定影响,受海浪影响,会降低雷达最大作用距离,甚至产生回波“淹没”;而5级海况以上时,驱护舰就不能发射导弹,也无法进行海上补给。

2.2 海水的盐度和密度

海水的盐度和密度的不同,会产生海水跃层,对声波在海水中的传播速度,以及海水对声波的折射、吸收和衰减产生影响。例如,在温跃层中,声纳探测距离会减小,利于潜艇隐蔽突防;而在逆温层中,声纳作用距离会增加,利于水面舰艇编队搜索攻击潜艇。同时,海水的温度、盐度和密度还会对反潜武器和猎雷装备作战效能的发挥产生影响。

2.3 海流

海流会直接影响舰艇的航速、航迹,舰船停靠码头时,若海流流向与舰船方向有一定交角,会使停靠十分困难,甚至使舰船碰撞到码头。海流可以使放射线污染区及化学、细菌染毒区漂移,并使沾染密度减小,对核、化和细菌武器的防护具有重要意义。另外,当海流达到3.0节以上的流速时,会影响潜艇水下导弹的发射,对防护潜艇攻击有一定的积极意义。

2.4 水色和透明度

海区的透明度对潜艇和水雷的隐蔽性有很大影响。水色高、透明度大,有利于空中使用目力或照相来搜索潜艇、发现雷阵等水下障碍。因此,透明度大的海区,利于驱护舰兵力实施反潜和反水雷作战。

2.5 潮汐

潮汐主要对登陆兵力造成影响,在装载时,退潮容易造成舰船搁浅;在登陆时,潮汐直接影响登陆兵力的涉水距离和涉水深度,如果登陆时间选择不当,潮汐可能直接影响登陆舰艇抢滩和退滩,从而影响登陆行动的安全。因此,利用潮汐规律对驱护舰支援登陆和抗登陆作战具有一定的意义。

2.6 温度和湿度

温度和湿度主要对武器装备性能和人员战斗力保持产生影响。高温高湿条件下,人员容易产生中暑等疾病,装备的各种电器元件性能下降或故障,直接影响部队战斗力。高温会使炮弹和导弹初速度增加,弹丸炸点偏高、偏远,引信作用时间缩短,低温则刚好相反。气温过低时,自动武器容易出现故障,舰船和飞机的突击能力下降。同时,严寒容易引起作战人员冻伤,严重时产生非战斗减员。不同的温度和湿度也会对电磁信号的传播产生一定影响。

2.7 风

风不仅对海军驱护舰兵力机动产生重大影响,也对舰载武器的使用性能、舰船人员的生理状态、船上乘员的活动等产生直接影响和危害。水面舰艇和舰载机在航(飞)行时受到侧风的影响,可能会偏离航线。顺风使舰艇编队和航空编队航(飞)行时间减少,逆风则会增加航(飞)行时间,风力较大时甚至会使飞机无法起降。风还对箔条、烟幕弹等无源干扰器材,原子、生化武器的使用效果有较大的影响。风对炮弹、火箭或导弹的弹道、弹着点和射距也有一定的影响。

2.8 云

云对驱护舰防空作战影响较大。一方面,碎块低云常常是来袭目标(飞机、导弹)的良好掩护,使驱护舰兵力探测、预警困难。另一方面,浓密的低云则妨碍驱护舰上的舰载直升机的空中侦察,妨碍海、空兵力协同。特别是雷雨云区中有强烈的电磁场,会使飞机部分仪表失灵,甚至遭遇雷击起火,因此禁止飞机进入。

2.9 能见度

雾、霾、雨、雪等能见度不良条件不但对目视观测、雷达侦察、电磁信号传播和射击等作战行动有较大影响,而且会严重影响舰艇和飞机的机动能力,对舰载直升机起降、侦察、空中飞行和水面舰艇航行及编队队形保持都有较大影响。在低能见度条件下,舰船平均失速率为30%～40%,空中飞行员的眼睛容易疲劳,降低目力观测的持久性和准确性。另外,能见度对红外制导和激光制导武器也有直接影响。当遇有云层、降水或恶劣能见度时,会使红外线和激光传播受到强烈衰减,使制导能力大幅减弱,有时甚至无法进行跟踪制导,严重影响了武器战斗效能的发挥。但在相同条件下,能见度低则有助于隐蔽伪装。

3 水文气象条件对驱护舰兵力作战效能影响的评估

海洋水文气象环境对海军驱护舰兵力作战效能的影响是多方面的,必须在全面考虑所有评估因素的基础上,确定主要因素,保证评估结果的准确性。在实际应用上,涉及的各种要素数量众多,需要作多方面的综合分析和评价,在诸多方面的评价因素中,有不少含有“模糊”的成份,而且各评价因素的“重要性”也不同,因此,这里采用模糊综合评价的方法建立数学模型进行分析[4～7]。

3.1 建立评估指标体系

根据驱护舰兵力特点,建立评估指标体系,如表1所示。

表1 影响驱护舰兵力作战效能的海洋水文气象条件指标体系

3.2 确定指标权重

本文采用层次分析法进行权重计算[11],分别对兵力机动U1、兵力突击U2、侦察警戒U3、兵力防护U4、兵力反潜U5、指挥引导U6和参战人员U7影响的大小两两比较,运用九级标度规则,建立判断矩阵M1:

表2 判断矩阵

CR=0.046<0.1,通过一致性检验。

则兵力机动、兵力突击、兵力防护、兵力指挥和人员状况对驱护舰兵力作战效能影响的权重为

A=(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7)

=(0.13,0.33,0.10,0.20,0.14,0.07,0.03)

同理,可得各因素Uij对一级指标Ui影响的权重。

A1=(0.20,0.14,0.48,0.18)

A2=(0.38,0.24,0.14,0.08,0.16)

A3=(0.06,0.14,0.08,0.28,0.21,0.23)

A4=(0.05,0.04,0.28,0.28,0.21,0.14)

A5=(0.40,0.14,0.46)

A6=(0.12,0.54,0.34)

A7=(0.41,0.39,0.20)

3.3 确定影响因素对评价集的模糊关系

评价集是对各种指标做出可能结果的集合,根据评估海洋水文气象环境对海军驱护舰兵力作战效能影响,结合目前普遍的对海洋水文气象条件的划分,建立评价集为

V={V1,V2,V3,V4,V5}

={无,轻微,中,严重,恶劣}

3.3.1 影响因素Uij的评判向量

海洋水文气象条件的特点是内容的广泛性和变化的随机性,因此,要对海洋水文气象条件进行精细的定量描述是不现实的,一般只能从影响作战行动的效果上进行考虑,采用分级式的半定量方法描述。因此,可以采用离散点法来确定任意二级指标Uij对于评价集V的隶属度。以对侦察警戒的影响因素能见度U36为例来进行分析。

能见度是反映大气透明程度的物理量,通常以人的正常视力能将一定大小的黑色目标从天空背景中识别出来的最大距离来表示。目前一般按照能见度距离划分为1km(及以下)、2km、4km、6km、8km、10km(及以上)以上六个等级。由于能见度越低对侦察警戒的影响越恶劣,因此,可认为能见度距离在1km(及以下)时对于评价“恶劣”的隶属度为1,能见度距离在10km(及以上)时对于评价恶劣的隶属度为0。得到不同等级能见度对评价为“恶劣”的隶属度,如表3所示。

表3 能见度对“恶劣”评价隶属度

按照这种方法,依次求出能见度为9km时对评价为“无”、“轻微”、“中”、“严重”的隶属度E33～E33,构成评判向量：

R36=(0.900,0.875,0.250,0.125,0.100)

此时隶属于“无”的隶属度为0.9,根据隶属度最大原则,表明在能见度为9km时,能见度因素对空中侦察的影响为“无”,在指挥决策时可以不考虑能见度对对空侦察的影响。

3.3.2 指标的综合评判向量

对于任意的一级指标Ui的权重为Ai,评判矩阵为[4]

其对于评价集V的综合评判向量为

Bi=Ai∘Ri=(bi1,bi2,…,bin)

根据以上计算,并进行归一化处理,以海洋水文气象条件对侦察警戒的影响U3为例,可得:

B3=(0.03,0.09,0.12,0.31,0.45)

3.3.3 海洋水文气象条件对驱护舰兵力作战效能的影响评估

由二级影响因素综合评判向量Bi(i=1,2,…,n),可得到一级影响因素U对于评价集V的综合评判矩阵为

又计算得到U的权重为A,则综合评判向量为

B=A∘R=(b1,b2,b3,b4,b5)

由上分析,通过归一化处理可计算得出

B=(0.05,0.17,0.36,0.28,0.14)

由以上结果可以看出海洋水文气象条件驱护舰兵力作战效能影响评估达到中、严重和恶劣占78%,其中对侦察警戒的影响达到严重和恶劣占76%,说明上述评价是比较合理的。

另外,评价结果中我们可以清楚地看到,兵力突击和兵力防护对驱护舰兵力作战效能影响突出(0.33+0.20=0.53),因此,在驱护舰兵力运用过程中要重点考虑海洋水文气象条件对兵力突击和兵力防护的影响。

4 结语

运用模糊评价的方法,对海战场海洋水文气象条件对海军驱护舰兵力作战效能的影响进行分析,既可以通过各级评判向量简单直观地反映各水文气象因素对影响驱护舰兵力作战效能的各个指标的具体影响,又可以通过综合评判向量反应该海战场的海洋水文气象条件对驱护舰兵力总体作战效能的影响大小,为指挥员科学选择作战海域、作战时间和驱护舰兵力运用提供了参考,也为驱护舰兵力预先采取措施克服不利海洋水文气象因素影响提供了依据,保证了驱护舰兵力作战效能的发挥。

[1] Zhang Jian. Radar-based quantitative precipitation estimation for the cool season in northern California; Case studies from the NOAA Hydrometeorological Testbed(HMT)[J]. World Environmental and Water Resources Congress,2010:4639-4647.

[2] Ferrati Rosana, Canziani. Hydrometeorological and hydrological characterization[J]. Ecological Modelling,2005,86(1):3-15.

[3] Ogorodnikov V. A, Ukhinova, O. S. Special algorithms for stochastic simulation of hydrometeorological processes and inhomogeneous fields[J]. Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling,2006:219-235.

[4] Zhenguo Duan. Effectiveness model analysis of anti-tank missiles[C]//Chinese Control and Decision Conference,2013:2711-2713.

[5] Pelusi Danilo, Vazquez Luis. Fuzzy algorithm control effectiveness on drum boiler simulated dynamics[C]// International Conference on Telecommunications and Signal Processing,2013:272-276.

[6] Wang Kaifeng, Zhang Xiedong, Zhu Yunsheng, et al. Fussy assessment of construction safety in mountainous freeway[C]//Towards Sustainable Transportation Systems-Proceedings of the 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals,2011:2119-2127.

[7] Han Tong-Yin, Liang GuoJun. AHP-based fussy evaluation of application of ballastless tracks[J]. Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society August,2007:131-134.

[8] 董超群,董芳,孙伟峰,等.海洋水文气象综合数据采集器的研制[J].电子设计工程,2012(3):13-15.

[9] 刘铁军,郑崇伟,潘静,等.中国周边海域海表风场的季节特征、大风频率和极值风速特征分析[J].延边大学学报(自然科学版),2013,13(2):74-78.

[10] 庄红波,高瑞泉,范文龙.台风影响下海浪特征分析[J].气象水文海洋仪器,2013,12(2):34-38,44.

[11] 丁红岩,董晓明,寇祝.基于模糊AHP的水面舰艇编队攻潜武器分配[J].指挥控制与仿真,2013,33(4):144-148.

The Influence of Marine Hydrometeorological for Destroyer & Frigate Troops Cambat Effectiveness

YU Haiyong1NI Xiaoqing2YANG Peng2WANG Xiaoliang3

(1. Marine Hydrometeorology Center of North China See Naval Fleet, Qingdao 266000) (2. Naval Marine Academy, Guangzhou 510430)(3. No. 92529 Troops of PLA, Taizhou 318000)

The operation of destroyer & frigate troops is directly influenced by sea battlefield environment, among them, the marine hydrometeorological condition is the important factor of its operation. In this paper, by analyzing the influence of various marine hydrometeorological factors for destroyer & frigate troops cambat effectiveness, the index system is set up, and the method of fuzzy is used to assess the influence of marine hydrometeorological condition for destroyer & frigate troops cambat effectiveness. The reseach will provide reference for commander about how to select selection operation area and time and reasonable use of destroyer & frigate troops.

marine hydrometeorological condition, destroyer & frigate troops, cambat effectiveness, influence

2014年4月9日,

2014年5月21日

于海泳,男,工程师,研究方向:气象信息处理,图像处理。倪小清,男,讲师,研究方向:军事建模和仿真。杨鹏,男,副教授,研究方向:军事建模与仿真、信号处理。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2014.10.033