美阿利伯克级驱逐舰在编队协同防空作战中体系贡献率评估

2021-08-23张家宾

船电技术 2021年8期

张家宾

张家宾

（91404部队41分队，秦皇岛 066000）

文章以美军阿利伯克级驱逐舰FlightⅡA型对比FlightⅡ型为例，从探测感知、指挥控制、火力打击、战场生存以及协同作战方面综合对比两型舰艇参与航母编队遂行协同防空作战任务时的体系贡献率。通过分析单装备在体系作战中发挥效能程度的指标，量化对比不同装备在体系中的能力特征，为我军作战试验体系贡献率评估提供参考，为装备发展建设提供借鉴。

体系贡献率阿利伯克航母编队协同防空作战指标构建

0 引言

未来的海上水面舰艇作战为体系之间的对抗，单设备平台更多的作为体系的节点参与战争。为评估单设备平台对体系的贡献程度，引入了体系贡献率指标，用于反映装备自身作战能力对整个装备体系作战能力的影响程度[1]。通过对比新研装备和替代型号贡献率大小，来检验新研装备融入现有作战体系能力，并能在体系化、实战化作战环境中充分暴露装备缺陷，倒逼军工企业提高装备质量[2-3]。美军的装备研制发展体系一直是世界各国学习研讨的对象，可以通过对美军装备体系中的典型装备进行体系贡献率分析，分析美军装备发展脉络、摸清其装备迭代发展方向，进而启示我军装备发展思路。文章选取水面舰艇编队作战中典型的协同防空作战任务为例，对比两型阿利伯克级驱逐舰在完成防空作战中发挥作用程度，通过流程分析、想定研究、指标体系构建以及综合评估，完成体系贡献率评估，探索作战试验中装备体系贡献率评估方法的应用模式，为我军后续作战试验评估提供参考，同时发现美军在驱逐舰研制方面的发展思路，探索美军装备更新迭代路径，启示我军装备发展建设方向。

1 体系贡献率评估方法研究

1.1 流程分析

1）明确作战试验想定，包括作战背景及具体双方对抗兵力情况。体系贡献率是对作战试验结果的评估，是在一定的作战背景和作战对手条件下得出的结果[4]。当作战体系面临的任务发生变化时，能够反映其体系能力或效能的指标也应做出修正。因此，分析装备对体系的贡献率，必须明确体系面临的作战想定。

2）以装备的使命任务为牵引确定作战试验具体作战目标，从目标层分解任务项、能力项、指标项，构建指标体系[5]。在此过程中，对指标项的选取应注意：一是选择能够反映体系能力的典型指标项，剔除冗余指标；二是选择能力大概率不能满足作战需求的指标项；三是忽略细节，尽可能降低指标体系的分层。

3）从底层指标项开始，逐层向上聚合计算原有、现有装备体系的体系属性值，设置评判标准，确定不同指标的权重值。在计算过程中，可以考虑采用线性加权法，包括乘法、加法两种方式[6]，当不同能力之间为叠加关系时，采用加法；当不同能力之间为递进关系时，采用乘法。另外，也可以根据指标的重要程度，酌情采用指数加权法。

1.2 评估模型及计算规则

文章采用体系能力综合指数法评估模型，其计算方式为体系贡献率＝待评价装备带入体系后，体系所呈现的体系能力综合指数的提升值与满足任务需求的理想参考的体系能力综合指数的比较。即：体系贡献率＝（体系能力综合指数（A）-体系能力综合指数（B））/体系能力综合指数理想值＝体系能力综合指数比（A）-体系能力综合指数比（B）我们称之为体系能力综合指数法。其中，体系能力综合指数理想值，是指满足作战任务的各项能力指数的理想值。

体系贡献率的聚合方法从最低层次能力项的相对能力指数开始，逐层向上聚合计算，得到体系能力综合指数。在计算过程中，采用乘法、加法两种方式。当某项能力效果与其它能力效果为累加关系时，采用加法方式，向上聚合指标时采用加权和方法。当某项能力效果与其它能力效果是条件关系时，采用乘法方式，向上聚合指标时采用指数法。

2 作战想定分析

2.1 装备改进情况分析

阿利伯克级驱逐舰是美海军隶下现役唯一一型驱逐舰，是美海军承担编队防空任务的主战驱逐舰。为适应不断更新的使命需求，伯克级先后设计建造了FlightⅠ/ⅠA、FlightⅡ型、FlightⅡA等舰型，本文主要对比的是最新技术状态的FlightⅡA型和FlightⅡ型。

阿利伯克级FlightⅡA型导弹驱逐舰是在阿利伯克级Ⅰ/Ⅱ型驱逐舰之后建造的一型新战舰。它虽然是改进型，但在很多方面已与原型舰有很大不同，主要体现在舰艇结构和配置、电子设备、武器系统、作战系统和编队作战能力等方面。舰艇结构和配置上，新舰增加设置了双直升机库，用于停放2架海鹰直升机，提高该型舰艇在编队体系作战中的对海打击和搜、反潜作战能力。舱壁采用抗爆炸冲击和双层底结构设计,可以抵消舰艇在增设了直升机库后导致的重心上移，提高了本舰对水下爆炸引起损伤的承受能力，提高了生存能力；舰载武器装备方面增加了6个垂直发射系统的导弹发射单元，提高了舰上的火力打击能力。同时对原有的“海麻雀”防空导弹进行技术改进，新型导弹提高了射速并具有更大的机动性；警戒探测装备方面采用改进后的SPY1D（V）相控阵雷达，增加了用于跟踪起始处理器，在范围和精度上都有较大提升，提高了对强背景杂波条件下以及沿海地区的警戒探测能力。加装了电子对抗系统，增设SLQ-32（V）3型电子对抗系统，替换仅有干扰能力的SLQ-32（V）2型，增加了干扰和拦截等多项能力[6]；作战系统方面，新型舰的宙斯盾系统通过引进大规模商规组件和采用光纤局域网络等技术，版本提升，指挥控制能力增强；编队作战能力方面该型舰通过将美代号16的数据链综合进作战系统，提高编队通信能力和数据传输性能，增强协同防空作战时编队的联通效率和数据通信能力，提升与其他兵力的协调配合[7]。

2.2 作战任务场景设置

近期以来，美国某同盟国S与邻国T不断发生利益冲突，两国交界处摩擦不断，随着矛盾加深冲突升级，两国之间爆发战争。美国以和平解决地区冲突的理由介入战争，迅速组织航母编队向T国进发。T国获悉情报后派遣本国战斗舰艇编队封锁美军前进的海域方向，两国舰艇在海上展开成作战队形。美军航母编队包括尼比兹级航母1艘、“提康德罗加”级导弹巡洋舰2艘、“伯克”级导弹驱逐舰2艘、“斯普鲁恩斯”级驱逐舰2艘、“洛杉矶”级核动力攻击潜艇2艘、“供应”级快速战斗支援舰1艘。T国派遣海军航空兵、水面舰艇及潜艇等兵力海陆空一体化联合打击美航母编队，阻止美军对S国的海上支援。伯克级驱逐舰作为编队的主要防空力量依作战命令警戒相关空域，并对来袭的空中目标实施协同探测打击[8]。

2.3 战场态势构建

T国利用多平台发射反舰导弹协同打击美航母编队，并在导弹来袭方向适时采取远程支援干扰措施，掩护导弹发射。导弹协同打击态势为在不同方向同时来袭两枚，设置为中高空的超音速导弹。编队防空战斗群依据阿利伯克舰任务状态和所处位置等信息进行任务分配，协同探测来袭导弹并组织火力打击。对比新型舰相对于上一代在防空作战中的体系贡献率提升。

3 指标体系构建

3.1 指标体系构建原则

综合考虑舰艇的使命任务及作战对手的典型战法、作战样式等因素进行指标构建。指标选取原则为：一是主要选择对作战效果有明显影响的能力项；二是主要选择在案例中对能力需求满足存在问题的能力项，忽略明显能够满足的能力项；三是体现能力的综合效果，屏蔽技术细节，减少层次。

3.2 关键能力项分解

依据指标构建原则，结合作战任务对装备的能力需求以及装备改进研制的主要方面，作战能力主要集中于本舰作战能力和协同作战能力，对关键能力进行指标分解，选取敏感性能力分项，主要将本舰作战能力分解为探测感知、指挥控制、火力打击以及战场生存能力分项，协同作战能力分解为通信能力、任务分配、协同制导能力等[9]。

3.3 指标体系构建

从作战的目标层开始逐级向下分解任务和能力项，指标构建分为四层：第一层为编队协同防空作战目标层，是项目最终的聚合顶层；第二层为能力项层，分为探测感知、指挥控制、火力打击、战场生存、协同作战五个能力项；能力层向下分解为能力分项层，各分项之间区分“乘”与“和”的连接关系。“乘”的关系中各能力分项采用专家打分法确定能力系数，用于表征各能力分项的权重值，“和”的关系中各能力分项确定权重值分配；第四层为核心指标层，选取的指标都对防空作战影响较大且能体现出两型舰能力差异。指标体系图如图1所示。

图1 指标体系示意图

4 评估过程

4.1 阿利伯克FlightⅡ型舰参加编队防空作战的指数比计算

根据上述作战能力分析，计算FlightⅡ型舰各分项能力的指数，计算结果通过参考相关资料推算得出。

1）探测感知能力

考虑该型反舰导弹对美军编队的威胁打击距离，设定理想值也就是安全范围为80 km。满足武器使用要求的感知精度等信息质量指标为0.9。设定理想的感知时间为4S，感知时间越短效率越高，所以取时间的倒数。设定理想侦察频域、距离、方位、俯仰范围综合指数为40，侦查质量为0.9，根据FlightⅡ型舰拦截该型导弹的实际作战性能进行计算，结果如表1所示。

表1 探测感知能力指数比

2）指挥控制能力

系统最大处理批数为500批，满足理想条件的要求。反应时间越短效率越高，所以取时间倒数，设理想反应时间为0.8 s。决策合理性试验时，进行200次决策方案测试，统计决策错误次数，次数越多合理性越差，理想条件为3次以内。测试200次系统火力分配方案，统计错误次数，FlightⅡ错误次数6次，理想条件为3次以内。根据FlightⅡ型舰拦截该型导弹的实际作战性能计算如表2所示。

表2 指挥控制能力指数比

3）火力打击能力

拦截范围的理想值设为75 km，理想杀伤概率为100%，同时拦截批数为15批。测试舰艇分别实施30次无源干扰和有源干扰时，干扰的有效次数。根据FlightⅡ型舰拦截该型导弹的实际作战性能计算如表3所示。

表3 力打击能力指数比

4）战场生存能力

船体抗损能力，损管监控能力和降功能使用能力归一化后理想值均设为1，邀请各相关领域专家用打分法确定FlightⅡ型舰实际的战场生存能力各指标值，计算结果如表4所示。

表4 场生存能力指数比

综合计算FlightⅡ型舰在上述能力方面与理想值的指数比为

79.1%×88.9%×77.4%×75.2%=40.9%

5）协同作战能力

通信能力综合考虑传输速率、误码率等指标，将理想值设置为1，协同任务能力考虑任务分配、决策合理性以及协同制导等过程，将理想值设为1。根据资料推算阿利伯克FlightⅡ型舰相关能力[10]，综合计算结果如表5所示。

表5 同作战能力指数比

综合计算FlightⅡ型舰在上述能力方面与理想值的指数比为

79.1%×88.9%×77.4%×67.3%×81.2%=33.21%

4.2 阿利伯克FlightⅡA型舰参加编队防空作战的指数比计算

计算FlightⅡA型舰在上述能力指标方面的指数比，计算结果通过参考相关资料推算得出。

1）探测感知能力

表6 探测感知能力指数比

2）指挥控制能力

表7 指挥控制能力指数比

3）火力打击能力

表8 火力打击能力指数比

4）战场生存能力

表9 战场生存能力指数比

5）协同作战能力

表10 协同作战能力指数比

综合计算FlightⅡA型舰在上述能力方面与理想值的指数比为

83.48%×88.9%×87.6%×81.0%×87.7%=46.18%

4.3 体系贡献率计算及结果分析

FlightⅡA型舰相对FlightⅡ型舰在编队体系下拦截中高空超音速反舰导弹的体系贡献率为46.18%-33.21%=12.91%

通过上述两型船各分项的能力指数对比可知，在编队体系防空作战中FlightⅡ型舰的探测感知和火力打击能力相对偏弱，美军在FlightⅡA型舰上有针对性的装配了SPY1D（V）相控阵雷达，增强对杂波控制，增加垂直发射单元，增装改进型“海麻雀”防空导弹，提高对近程来袭导弹的拦截能力。最后计算得，FlightⅡA型舰相对FlightⅡ型舰拦截中高空超音速反舰导弹的体系贡献率增加了11.76%。

5 结束语

文章以美军典型防空战舰阿利伯克级为对象，从完成编队协同防空任务出发，在充分研究体系贡献率评估流程和分析作战想定基础上，构建评估指标体系并完成对体系贡献率的评估。经过结果分析，找出体系背景下作战试验中装备各能力分项的短板弱项，为后续装备建设提供参考，为部队训练演习等提供依据。由于缺乏外军技术资料，某些能力推算存在偏差，部分装备的性能指标量化不够科学，影响到对最终结果的分析计算，这也是下一步要完善的工作。

[1] 郭齐胜, 樊延平, 穆歌等. 装备需求论证理论与方法[M]. 北京: 电子工业出版社,2016.

[2] 王楠, 杨娟, 何榕. 基于粗糙集的武器装备体系贡献度评估方法[J]. 指挥控制与仿真, 2016, 38(1): 104-107.

[3] 钱晓超, 唐伟, 陈伟等. 面向关键能力的陆军全域作战体系贡献率评估[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(12): 4786-4793.

[4] 闫海港, 卢湛夷, 王亮. 体系贡献率评估在装备全寿命周期中的应用[J]. 装甲兵工程学院学报, 2019, 33(02): 28-32.

[5] 彭耿, 周少平, 张绪明等. 武器装备体系贡献率计算方法[J]. 火力与指挥控制, 2019, 44(04): 33-36+43.

[6] 石荣生. “阿利·伯克”级ⅡA型导弹驱逐舰[J]. 现代军事, 2000( 05).

[7] 默虹. “阿利·伯克”级驱逐舰的部门设置与人员配置[J]. 现代军事, 2016(17).

[8] 彭志红. 多平台防空协同任务分配问题研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2016.

[9] 张海峰, 郑宝华, 陈邓安. 基于协同决策理论的防空火力分配模式探析[J]. 兵工自动化, 2016, 9（04）.

[10] 谢永杰. 多平台防空导弹任务分配及协同制导方法研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2019.

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