舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标体系研究*

刘新运 管莹莹 朱德法

(1.92493部队 葫芦岛 125000)(2.江苏自动化研究所 连云港 222061)



舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标体系研究*

刘新运1管莹莹2朱德法2

(1.92493部队 葫芦岛 125000)(2.江苏自动化研究所 连云港 222061)

舰载航空兵对陆攻击航路规划是对陆攻击作战任务规划系统中的重要组成部分,评价指标是进行航路规划的基础。分析了舰载航空兵对陆攻击作战航路规划的特点,构建了航路规划评价指标体系,为舰载航空兵对陆攻击航路规划的设计及实践提供参考。

航空兵; 航路规划; 评价指标

Class Number E917

1 引言

舰载航空兵对陆攻击任务是舰载航空兵及飞机编队突破敌方防空领域,深入敌方纵深区域、战略腹地执行战略、战役、战术作战任务,消灭敌方重要的政治、经济和军事目标。在大多情况下作战飞机需要最大限度地接近目标以达到较好的打击效果,因此必须设法突破敌方的防空火力网络。对陆攻击的作战飞机可以在几十米的超低空飞行、几千米的中空飞行,也可以在数万米的高空飞行,但必须针对环境、目标等外部条件进行对陆攻击突防的航路规划,最终实现对敌目标的攻击。舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标的研究目的是对舰载航空兵对陆航路规划进行有效评估,发现和纠正航路规划中存在的问题,为航路规划提供科学依据,满足舰载航空兵对陆攻击最大突防概率及攻击效能的需求。衡量舰载航空兵对陆攻击航路规划的有效程度,就必须研究航路规划的效果是否满足舰载航空兵对陆攻击的需求,提出航路规划总体指标,通过分析指标来构建舰载航空兵对陆攻击航路规划的评价指标体系。

2 舰载航空兵对陆攻击航路规划概述

舰载航空兵是海军参与对陆作战的重要组成部分,舰载航空兵编队通过携带空地导弹和精确制导炸弹等各种机载武器对预定陆上目标实施突击以完成近距空中支援、战场空中遮断、纵深遮断、压制防空作战、战略轰炸等对陆作战任务[1～3]。为了成功的完成对陆攻击作战任务,舰载航空兵在执行任务过程中需要对如何有效、安全地完成任务进行规划,即任务规划。航路规划作为任务规划的主要功能之一,在任务规划系统中占有重要地位。

航路规划(Route Planning)是指在特定约束条件下,寻找运动体从初始点到目标点满足某种性能指标的最优运动轨迹[4]。它研究的对象涉及到空中、陆地、水面以及水下各种运行器,这种技术已被广泛应用于军用、民用的多个领域[5]。舰载航空兵航路规划是以实现舰载航空兵执行对陆攻击任务的舰载机规划出能够保证舰载机安全突防的飞行航路为目的的突防技术。其目的就是要最大限度地利用地形和战场环境等信息,规划出生存概率最大,且满足自身机动性能的舰载航空兵突防轨迹,来大幅度提高舰载航空兵对陆攻击的作战效能。在防空技术日益完善的现代战争中,航路规划是提高作战飞机的作战效能,实施远程精确打击的有效手段。在舰载航空兵对陆攻击航路规划过程中,评价指标体系的建立是航路规划的前提和基础,如图1所示。

图1 舰载航空兵对陆攻击航路规划过程

舰载航空兵对陆攻击航路规划的特点:

1) 在海上移动平台的起落

航空母舰是舰载机起飞、着落的平台。舰载机在执行对陆攻击任务时,从母舰起飞,完成作战任务后需要返航降落到母舰。在进行航路规划时,舰载机的航路起点在航空母舰,起飞方向受航母航行方向影响,即航路起点方向与航母方向有关,返航时需要经过航母编队的识别舰,经过允许后方能进入返航航线,同时计算舰载机飞行航路时还需要考虑航母的运动给舰载机航程上带来的影响。

2) 攻击目标的位置、特征

舰载机执行对陆攻击的目标有多种类型,有机场、雷达站、导弹阵地、车载系统、重要建筑物等,包括固定的目标、移动的目标,有些目标没有防御能力,有些目标具有防御能力,不同的目标有着不同的特征。对于运动目标而言,在航路规划时同样需要考虑目标运动带来航路变化因素。

3) 对目标采用的攻击方式

舰载机对陆攻击可采用多种攻击方式,攻击方式直接影响航路的规划,例如低空、超低空突防,则舰载机的飞行航路规划时只能采用低空、超低空飞行高度,高空突防时进行航路规划只能采用高空飞行高度。

4) 对目标攻击的进入方向

航空兵攻击或侦察敌方目标时通常按照特定的角度或者特定的角度区间接近敌方。当舰载机以该方向攻击或飞越过目标时,目标被摧毁的概率最大或获得目标的信息最多。在选定目标时,通常要确定这样一个攻击方向,以提高任务完成的效果。这一方向称为进入目标方向。因为舰载机在飞行时,航路是存在误差的,允许舰载机在规划的航路的周围进行飞行,因此舰载机在接近目标时,实际进入目标点的方向可以与进入方向有一定的偏差。

5) 对目标的攻击时间

为了使得舰载机攻击敌方陆地目标具有突然性,指挥员必须根据战役意图及战场情况,正确地规定战斗发起的时机和方法,力求在创造作战时机的过程中,隐蔽自己,迷惑敌人。有利的作战时机是实现完成舰载航空兵的预先展开,突然发起战斗。想要充分发挥好作战时机,必须在时间上严格控制,要求舰载机能够在正确的时间到达预定的地点。在时间约束条件中,隐含了对我机飞行速度的条件,即我机能够在有效的飞行速度范围内完成飞行,根据时间需求到达预定地点。

3 航路规划评价指标体系设计

航路规划评价指标体系是对航路规划所要达到的要求进行的综合评价,是航路规划的关键内容。科学构建评价指标体系是开展评价工作的重要前提和基本保障[6]。舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标需重点考虑作战指挥使用的需求,舰载航空兵完成对陆攻击任务的需求是核心,指标体系的设计必须围绕着完成作战任务的需求展开。航路规划的指标有些能够通过定量的值获取得到,有些信息只能是一个定性的描述,在选取航路规划指标时,应当将定性指标与定量指标相结合,充分利用人的主观能动性,使得指标值的获取更加有效,利于将军事专家的经验融合到评价指标体系中,提高指标体系的智能化评估[7～9]。选择对舰载航空兵对陆攻击航路规划评价结果影响权重较大的关键性指标,以减少指标重叠,增强指标的科学性。依据上述航路规划的评价原则,将指标体系分为三个方面,分别为效益性指标、经济性指标、安全性指标,在此三方面建立舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标体系,如图2所示。

图2 舰载航空兵对陆攻击航路规划评价指标体系框架

3.1 效益性指标

效益性指标是对作战目标的实现程度的综合评价[10]。舰载航空兵对陆攻击航路规划的效益性指标包括航路规划成功率指标、持续攻击能力指标和规划航路可用性指标。

1) 航路规划成功概率指标

在舰载航空兵对陆攻击航路规划时,必须使得规划的航路能够按照作战任务要求,让作战飞机按照预定的作战时刻到达突击目标攻击位置,以保证作战舰载航空兵按照计划实施突防。在进行航路规划时,并不是每次都可以根据约束条件完成航路的规划,约束条件越多,规划的成功率将越低。如果在一定的约束条件下,规划成功的次数与规划的次数比值越大,则说明航路规划的成功率越高。通过航路规划的成功率可以衡量一个系统能够成功完成航路规划的能力。

2) 持续攻击能力指标

舰载航空兵到达预定位置对敌实施攻击后,还需要根据毁伤效果情况对敌实施再次攻击及后续攻击,在进行航路规划时需要将再次攻击以及后续攻击的因素考虑进去。通常情况我机攻击一次后会根据毁伤效果进行再次攻击或者对其他目标进行攻击,因此规划出来的航路是否能够让舰载航空兵能够按照作战任务需求实现多次打击也是衡量效益的另一个指标。

3) 规划航路可用性指标

通过计算机系统规划出的航路也并不是每一个都是可行的航路,作战指挥人员将对根据作战任务情况、作战采用的战术方法等对规划出航路进行主观评价,根据指挥员作战经验进行衡量,采用合适的航路。通过航路的可用性指标可以衡量出系统规划的航路可用与否的程度。

3.2 经济性指标

经济性指标主要是指对舰载航空兵对陆攻击航路规划的容量、对单个目标规划的可行航路数、规划单个航路的时间、规划所有航路的时间、航路飞行时间等进行度量的指标。

1) 航路规划容量指标

航路规划的容量是衡量系统对航母编队舰载航空兵进行航路规划的整体能力,即系统最多能规划多少舰载航空兵的航路。航路规划的容量应当最低满足一次性对敌实施攻击的目标的总数量。

2) 航路规划耗时指标

舰载航空兵对陆攻击航路规划耗时作为航路规划的一项重要性能指标,航路规划需要在规定时间内完成,否则影响整个作战筹划过程。航路规划的时间快慢直接影响到整体航路规划的好坏,再好的航路如果不能在执行任务前生成,也只能被冻结在任务执行前。在多个舰载航空兵编队执行任务时,对陆攻击航路规划的基本要求是完成对所有舰载航空兵的航路规划。通常,规划所有航路的时间与规划航路的容量成正比例关系。

3) 可行航路数量指标

在对单个舰载航空兵进行航路规划时,能够规划出最优的航路,同时还应当能规划出次优的航路方案,使得作战指挥人员对规划的航路具有一定的参考,以便指挥员能够更好地决策,也使得指挥员有参与进行航路规划的可能。单个航路规划的可行数量必须大于作战任务方案的个数。

4) 航路飞行时间指标

不同的航路规划方法,生成的舰载机对陆攻击航路飞行时间是不同的,规划出的舰载机飞行路线越合理,飞行时间越短,舰载机耗油越少,则航路规划的经济性指标越好。

3.3 安全性指标

安全性指标是用来评估舰载航空兵按照规划的航路产生的安全系数,主要包括规划的航路避开禁飞区的概率、在对陆攻击过程时受到敌防空火力的概率以及舰载航空兵在规划的航路中的油耗带来的安全性。

1) 禁飞区避开率指标

舰载航空兵在对敌作战区域中存在着雷电、雾、雨等恶劣天气、山地地形障碍,以及敌方预警侦查巡逻的区域等。在舰载航空兵对陆攻击的飞行过程中尽最大可能避开这些区域,以提高飞行的安全性以及达到隐蔽飞行对敌实施突袭的目的。禁飞区具有不同的类型,同时也有不同的形状,如圆形区域、方形区域、多边形区域、扇形区域等。在不能完全避开禁飞区时,应当最大可能地避开其核心区域,即在此禁飞区域中飞行的时间尽可能地短。避开禁飞区的概率越大,对舰载航空兵规划的航路安全性系数越高,反之安全性系数越低。

2) 防空火力攻击率指标

敌方陆地重点目标都有着防空火力保护,配以远程搜索雷达探测预警,近程跟踪雷达进行火力打击。舰载航空兵在突击敌方目标时必须绕开敌方的搜索雷达探测区域,或者利用雷达探测盲区进入敌方阵地,但在具备对敌打击条件前,必须躲开敌方的防空火力范围,避免尚未攻击敌目标反先被敌火力击毁,达不到预定作战任务的目的。敌方防空火力一般是导弹、高射炮结合的方式进行防空,导弹拦截距离较远,采用连续波体制的地空搜索雷达和照射雷达,低空性能较好,可拦截距离敌方阵地几十公里以内的中低空目标,高炮和高射机枪能打击火力范围内高度的超低空目标,具有较强的低空和超低空防空能力。评判航路的安全性,可以采用评判舰载航空兵是否受到敌防空火力攻击的概率值。概率值越大,航路安全性越低,反之航路安全性越高。

3) 返航剩余油量指标

舰载航空兵执行作战任务时必须考虑舰载航空兵在飞行过程中的耗油,如果在进行航路规划时未考虑飞机油耗将对飞机带来灾难性打击。因此在航路规划时必须考虑到舰载航空兵返航油量,以保证舰载航空兵能够安全返航。舰载航空兵在飞行过程中以不同的速度、在不同高度飞行,飞机的耗油量也不一致,另外耗油还跟飞机加载的武器数量有关系,机身重量影响飞机的耗油。返航剩余油量指标用来评价飞机航路是否安全的另一个重要指标,剩余油量少并接近返航需耗油极限则安全性系数低,反之安全性系数高。

4 结语

舰载航空兵对陆攻击航路规划是舰载航空兵作战任务规划的重点内容之一,航路规划的优劣很大程度影响着对陆攻击的成败。本文针对舰载航空兵对陆攻击航路规划的评价指标体系进行了研究,对指标体系进行详细的分析和划分,重点研究了效益性指标、经济性指标、安全性指标,为全面系统地评估舰载航空兵对陆攻击航路规划提供了一种方法。

[1] 李相民.编队对地攻击作战效能评估理论与方法研究[D].西安:西北工业大学博士学位论文,2006.

[2] 王书梅,董树军,张庆捷.作战运筹学[M].北京:解放军出版社,2007.

[3] 郝金生.军队自动化指挥系统概论[M].西安:军事科学出版社,1995.

[4] 闵昌万,袁建平.军用飞行器航迹规划综述[J].飞行力学,1998,16(4):14-19.

[5] 丁明跃,郑昌文,周成平,等.无人飞行器航迹规划[M].北京:电子工业出版社,2009.

[6] 王玮,周明,韦华.信息化条件下武器系统应急作战能力评价方法[J].指挥控制与仿真,2015,36(5):13-17.

[7] 刘新艳,黄显林,吴强.对地攻击任务规划系统的功能体系框架设计[J].哈尔滨工业大学学报,2007,39(7):1013-1016.

[8] 江汉,张义宏,尹浩,等.现代C4ISR系统综合评估指标体系[J].火力与指挥控制,2007,32(9):34-38.

[9] 彭鹏菲,刘忠,张建强.基于评价指标模糊集的复杂系统效能评估方法研究[J].指挥控制与仿真,2007,29(3):58-61.

[10] 程浩,谢鹏翔,郝艳红.联合火力打击火力计划评估指标研究[J].舰船电子工程,2010,30(8):4-6.

Route Planning Evaluation Index of Carrier Aviation Anti-Ground Attack

LIU Xinyun1GUAN Yingying2ZHU Defa2

(1. No. 92493 Troops of PLA, Huludao 125000)(2. Jiangsu Automation Research Institute, Lianyungang 222061)

The route planning of carrier aviation anti-ground attack of aviation air combat is one key of the important research contents of anti-ground attack mission planning system, and the evaluation index is the basis for route planning. The characteristics of carrier aviation anti-ground attack route planning are analyzed, and the evaluation index system of route planning is constructed. All of the efforts provide reference value for the design and practice of carrier aviation anti-ground attack route planning.

aviation, route planning, evaluation index

2015年3月11日,

2015年4月26日

船舶预研支撑技术基金项目(编号:12J3.7.4)资助。

刘新运,男,博士研究生,高级工程师,研究方向:装备管理。

E917

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.09.011