装备工作状态对舰艇作战效能的影响*

(海军工程大学 武汉 430033)

装备工作状态对舰艇作战效能的影响*

吴岿华任耀峰

(海军工程大学 武汉 430033)

通过改进的ADC模型,结合海战场环境下装备工作状态转换的实际情况,给出了舰艇作战能力的效能评估模型和仿真模型,通过仿真实例,分析了装备工作状态对相应火力分配的影响,从而影响导弹艇作战效能。

装备状态;作战能力;火力分配

ClassNumberU674.70

1 引言

舰艇的作战能力包含两部分内容:静态作战能力和动态作战能力。静态作战能力是舰艇装备在设计制造过程中确定的工作能力,具有固定性和静止性。而动态作战能力是在舰艇服役期间,尤其是在战斗过程中所能发挥的实际作战能力,它是静态作战能力在实际战术态势、装备维护、人员训练等一系列因素作用下加权处理的结果[1～2]。静态作战能力是武器装备的理想作战能力,而在实际使用过程中,研究舰艇的动态作战能力更具备实用参考价值。

静态作战能力建立在装备正常工作的固定状态,但舰艇出海执行任务时,装备的工作状态是动态改变的。装备的工作状态会在正常工作状态、降功能降指标工作状态、故障维修状态和致命故障状态之间发生转换。海战场环境下,舰艇仅具备舰员级维修能力,对于出现故障的装备只能采取战场抢修,例如切换、旁路拆除、备件更换、拆次保重、同型异型拆换、替代和原件修复等。相应的,装备运用也存在带伤使用、降额使用、改变操作方式和冒险使用等几种方式[3]。这些装备实际使用状态必然会影响装备的作战效能。影响动态作战能力的众多因素中,装备的工作状态是非常重要的一个。

本文从使用者的角度出发,分析了水面舰艇在海战场环境中舰船装备处在不同工作状态时对应的作战效能的变化情况,给出了舰艇动态作战能力的仿真和评估方法。

2 装备工作状态对作战效能影响的评估模型

我们通过ADC模型来评估舰艇动态作战能力,观察装备工作状态的改变对作战效能的影响[4～5]。将ADC模型进行改进,用于计算装备工作状态影响下的武器系统作战效能:

E=A·D·C

其中E为系统效能,用行向量E=[e1,e2,…,em]表示,ei是系统完成第i项任务的效能指标;A为系统可用度,是系统在开始执行任务时所处状态的量度向量。A=[a1,a2,…,an]为n维可用度向量,aj是开始执行任务时刻系统处于状态j概率。

系统状态是各子系统的工作保障状态、维修状态、故障状态、等待备件状态等的集合。可用度与武器系统的可依赖性、维修性、维修管理水平以及器材供应水平等因素有关[6～7]。

用ADC模型分析实际作战情况,需要先确定系统的初始状态。系统初始状态是由执行任务之前或执行任务过程中发生的事件所形成的系统状态。首先要辨别与描述在开始执行任务时或在执行任务过程中系统可能呈现的各种不同状态,然后将可用度矩阵A和状态转移矩阵D同系统的可能状态联系起来,并通过效能把系统的可能状态与执行任务的效果相联系[8～10]。

3 装备工作状态对作战效能影响的仿真模型

装备工作状态对作战效能的影响,可以通过图1反映出来。火力分配是指控系统从发现跟踪目标,对目标进行处理,由人工或系统进行决策,最后形成指挥武器系统的信息情况。装备工作状态可以通过改变系统火力分配来影响作战效能。

图1 装备状态对系统作战能力影响模型图

指挥员需要判断装备是否允许投入使用。若装备出现严重故障,导致无法使用,则需要考虑是否维修。装备仍然可以使用,但技战术性能出现下降或降功能,此时需要判断是进行维修还是在降低技术战术性能的条件下继续使用。装备工作状态对舰艇战术行动的另一个影响反映在指挥员需要判断是否对出现故障的装备进行维修,会影响状态转移矩阵D。

根据建立的装备战术技术性能变化和故障维修情况对战术行动影响的模型,可以通过仿真实例观察到装备工作状态对战术性能的具体影响情况。

4 仿真实例

导弹艇功能单一,武器火力分配相对较少。用其作为具体分析对象,研究装备不同的工作状态对导弹艇作战效能的影响较为适宜。这里主要分析装备工作状态的改变对舰舰导弹命中概率的影响。

分析舰舰导弹的捕捉概率。为使舰舰导弹在自主飞行结束时,能捕捉到目标,必须具备以下两个基本条件:导弹末制导装置搜索区域能覆盖目标;目标的回波能被导弹末制导装置截获。末制导装置相对于目标的位置,取决于舰舰导弹的射击精度,包括射击诸元计算精度、发射精度和自控飞行精度,最终体现于自控终点的精度。捕捉概率=覆盖概率×截获概率,即P捕捉=Pf×Pj。

火力分配和工作方式的不同会对射击精度产生影响。舰载直升机存在机载惯导正常或故障、机载GPS正常或故障的情况。机载惯导正常情况下,采用惯导大地法;机载惯导故障而GPS正常情况下,采用航姿大地法;二者均发生故障情况下采用双边法。不同的工作方式,射击精度是有差异的。

火力分配不同,还会影响导弹的突防概率Pt。舰舰导弹突防能力的大小与舰舰导弹的战斗使用方法和战术有关,如一次发射舰舰导弹的数量、发射导弹时是否具有隐蔽性和突然性。增加舰舰导弹的齐射数量,缩短导弹齐射的时间间隔,使敌来不及进行抗击或减少抗击的时间。隐蔽性最好的情况为超视距引导方式,其次为直升机引导方式,舰载雷达隐蔽性差,应尽量减少使用。提高舰舰导弹的突防概率的措施有:增加舰舰导弹的齐射数量;缩短导弹齐射的时间间隔;隐蔽突然,出其不意地对敌实施导弹攻击。

导弹攻击时,分析RMS对引导平台情况下的火力分配,存在以下6种情况是可以工作状态。仿真10000次,不同火力分配的相关设备,战术性能如表1所示。

表1 引导平台情况下的火力分配

导弹超视距攻击时,分析RMS对直升机引导情况下的火力分配,存在以下12种情况是可以工作状态。不同火力分配的相关设备,战术性能如表2所示。

表2 直升机引导情况下的火力分配

仿针对上述直升机引导工作状态,仿真10000次,仿真数据如表3所示。

表3 RMS对直升机引导情况下的火力分配影响情况

导弹攻击时,分析RMS对雷达在自行搜索情况下的火力分配,存在以下4种情况是可以工作状态。不同火力分配的相关设备,战术性能如表4所示。

表4 雷达搜索情况下的火力分配

针对搜索雷达引导攻击的火力分配情况,仿真10000次,仿真数据见表5。

表5 RMS对雷达搜索情况下的火力分配影响情况

从上面的仿真结果可以看出,装备的RMS通过影响火力分配和火控系统的工作方式,影响了导弹的命中概率,从而影响了舰艇的作战效能。

5 结语

从作战效能方面入手,重新分析装备的工作状态对舰艇作战效能的影响是有重要现实意义的。本文通过分析装备工作状态对舰艇武器系统作战效能的影响,可以为装备的作战使用、作战方案的制定和优选、模拟训练提供更为准确的定量评判依据。

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InfluenceofEquipmentWorkingStatusonWarshipCombatEffectiveness

WU Kuihua REN Yaofeng

(Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

Through improved ADC model, combining with naval battle field environment and equipment working state transition, the evaluation model and simulation model of ship combat effectiveness are given, through simulation examples, the analysis of equipment working status effect on the corresponding organization of fire is provided thus affecting missile boats combat effectiveness.

system status, combat capability, organization of fire

2013年11月20日,

:2013年12月28日

吴岿华,男,讲师,研究方向:军事系统建模与优化决策。任耀峰,男,博士,教授,研究方向:军事系统建模与优化决策。

U674.70DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.030