海军航空兵反潜作战弹药消耗模型研究

戚学文

（解放军91776 部队，北京 100161）

0 引言

弹药是作战的物质基础，航空弹药保障是未来海空作战制胜的关键［1］。海军航空兵部队作战任务多样，作战强度高，弹药需求量巨大［2-3］，如何准确地测算弹药消耗量和需求量，从而确定海军航空兵弹药储备标准，进而为海军航空兵作战行动提供及时、持续和高效的弹药精确保障，已成为制约海军航空兵作战效能发挥的重要问题［4-6］。针对这一问题，目前已有一些方法和成果，但其大多注重理论研究，而未将战术因素及战场情况充分体现于模型与数据之中［7-9］。为解决上述问题，本文针对海军航空兵反潜作战，基于任务指标、弹药运用比例、毁伤效果等因素，提出典型任务下航空反潜弹药消耗模型，并通过实例计算给出航空反潜弹药消耗结果。本文研究对于反潜作战中提高海军航空兵弹药保障效率、节约保障成本具有直接的促进作用，对于确定海军航空兵弹药储备标准、完善储备机制也具有一定的理论参考意义，为切实形成高效、精准、完备的海军航空兵弹药储备与保障体制奠定基础。

1 海军航空兵反潜作战背景

反潜作战中，海军航空兵作为空中作战力量，是不可或缺的兵力组成部分，具有十分重要的地位和作用［10-11］。海军航空兵反潜作战，主要针对敌一定规模的水下潜艇兵力，遂行航空反潜作战任务，以有效保障我战役行动的顺利实施。作战任务、样式不同，采用的战法不同，兵力、兵器的运用有着较大的区别，进而决定着作战弹药消耗的品种和数量有着较大差异。其中，反潜直升机是海军航空兵遂行反潜作战的主要兵力。

综合考虑当前国际、国内形势以及我海军潜在作战对象，设定在某海域岛屿争端与军事冲突中，为保持局部海域制海权，我海军航空兵对敌实施反潜作战，积极寻歼敌水下有生作战力量。其中，投入反潜作战的航空兵力为我海军主战反潜直升机，使用的航空弹药为机载反潜鱼雷和反潜深弹。在这一作战背景下，研究我海军航空兵反潜作战中弹药消耗模型的建模与应用问题。

2 弹药消耗建模方法及步骤

为增强海军航空兵反潜作战弹药消耗模型的实用性及可操作性，建立一套解析公式和模拟仿真法组合运用的需求测算方法，即针对反潜作战中各类型航空弹药，建立相应作战消耗理论期望值的解析测算公式及模型。

2.1 建模原理

解析测算公式的原理是以相应型号弹药综合性能为核心基础数据，与任务指标系数、弹药运用比例、弹药突防概率、弹药毁伤系数等因子进行串联耦合，最终得到海军航空兵反潜作战中该型号弹药的作战消耗测算结果。对于模型中的各类参数，则是基于武器系统战术使用规则、战场环境等因素，参考典型作战模拟仿真结论以及战例数据综合分析设定。由于种种原因，这些基础数据在文中不具体给出。

2.2 建模步骤

根据上述原理，海军航空反潜作战弹药消耗模型建模步骤如下：

Step1：确定海军航空兵反潜作战任务比例，得出作战任务指标；

Step2：基于海军航空兵反潜作战兵力武器挂载方案，确定各型弹药运用比例；

Step3：根据弹药毁伤效果，确定各型弹药毁伤目标所需最小发射数量；

Step4：基于武器系统完好率及Step2 中各型弹药运用比例，得出海军航空兵反潜作战弹药消耗测算结果。

由上述建模步骤，可得海军航空兵反潜作战弹药消耗模型建模流程，如图1 所示。

图1 海军航空兵反潜作战弹药消耗模型建模流程

3 弹药消耗模型建立

根据上述建模原理及步骤，建立海军航空兵反潜作战弹药消耗模型。

3.1 解析作战任务指标

海军航空兵反潜作战中，假设作战对象敌潜艇有m 个型号，Si表示第i（i=1，2，…，m）型敌潜艇规模。根据敌方装备现状，以作战对象每型潜艇规模Si乘以海军航空兵反潜作战任务相应毁伤比例因子RKi，解算出海军航空兵达成反潜作战任务指标的敌潜艇毁伤规模，如下式：

3.2 解算弹药运用比例

设海军航空兵反潜作战中，作战平台共可挂载M 类N 型弹药，则以挂载第j 类第k 型（j=1，2，…，M，k=1，2，…，N）弹药的兵力规模，除以挂载第j 类弹药的总兵力规模因子，即可解算出该型号弹药运用基本比例，即：

其中，Ajk表示海军航空兵反潜作战中挂载第j 类第k 型弹药的兵力规模，Rjk表示第j 类第k 型弹药运用基本比例。

需要说明的是，航空反潜作战平台弹药挂载方案既会对弹药消耗测算结果产生较大影响，又会影响各型航空反潜作战平台的起降次数，而起降次数直接影响航空反潜兵力使用强度及各项作战保障，进而影响航空反潜作战指挥复杂度及整体效费比，因此，在确定航空反潜作战平台弹药挂载方案时，除了考虑实际作战需求外，还需注重减少作战平台的起降次数。

另外，对于解算出的海军航空兵反潜作战中某型号弹药运用基本比例，需应用三项调整原则进行修正：一是优先运用利于形成优势打击态势的弹药类型；二是优先运用储备量更为充足的弹药类型；三是遵循特殊的战术规则设定，如某型号弹药仅用于打击特定目标等等。将修正之后的弹药运用基本比例，作为海军航空兵反潜作战中某型号弹药运用比例。为便于研究，本文建模及解算过程中，以弹药运用基本比例Rjk代替该型号弹药运用比例R'jk（如此处理虽然对海军航空兵反潜作战的战术问题进行了简化，但并不影响本文模型的合理性），即令：

由此即可确定不同种类各型号弹药运用比例。

3.3 分析弹药毁伤效果

通常情况下，武器发射后会面临目标的拦截、干扰等对抗行动，因此，弹药需求测算需考虑目标对弹药的拦截损耗。第j 类第k 型弹药毁伤第i 型目标所需最小发射数量期望值Ci-jk可由下式解算：命中概率。

3.4 测算弹药消耗

海军航空兵反潜作战中，以第j 类第k 型弹药毁伤第i 型敌潜艇所需最小发射数量期望值Ci-jk作为弹药基本消耗。在测算弹药实际消耗量时，需要乘以航空兵力任务指标TK中的相应元素TKi，即海军航空兵达成反潜作战任务需毁伤第i（i=1，2，…，m）型敌潜艇规模，以及第j 类第k 型弹药运用比例R'jk，另外还需考虑该型弹药完好率因素的影响。

根据上述思路，海军航空兵反潜作战中，对于第j 类第k 型弹药毁伤第i 型敌潜艇，弹药消耗测算如下式：

其中，Consumptionjk即为海军航空兵反潜作战中第j类第k 型弹药消耗数量，［·］为取整函数。

4 实例应用

下面基于具体实例，对文中模型进行应用，检验其可行性。

4.1 参数设定

设海军航空兵反潜作战中，作战对象敌潜艇共有2 个型号（m=2），其规模S1=2 艘、S2=3 艘。投入作战的兵力为I 型反潜直升机2 架、II 型反潜直升机4 架，使用的弹药为反潜鱼雷和反潜深弹，按1 次作战计算，具体如下页表1 所示。

表1 海军航空兵反潜作战兵力规模及作战对象

综合考虑战场态势、敌潜艇性能及我方兵力，制定海军航空兵反潜作战任务毁伤比例，设定在作战情报信息支援下，力求消灭（驱离）两型敌潜艇比例分别为40%、30%，即海军航空兵对敌潜艇毁伤比例因子RK1=40%，RK2=30%。

两型航空兵力作战平台共可挂载2 类3 型航空反潜弹药（2 型反潜鱼雷、1 型反潜深弹），即M=2，N=3，其挂载方案如表2 所示。

表2 海军航空兵反潜作战弹药挂载方案

反潜作战中，为减少航空反潜兵力起降次数及降低使用强度，发挥航空弹药综合效能，弥补单型武器性能短板，宜考虑采用多类型反潜武器的综合挂载方案。假设由2 架I 型反潜直升机挂载I 型反潜深弹，2 架II 型反潜直升机挂载I 型反潜鱼雷，另2 架II 型反潜直升机挂载II 型反潜鱼雷，即A11=A12=A21=2。

根据3.3 节航空反潜弹药命中概率设定方法，海军航空兵反潜作战中各型弹药命中概率Pi-jk的具体数据如表4 所示。

表4 海军航空兵反潜作战弹药命中概率

4.2 模型计算

根据以上参数设定，应用文中所建模型对海军航空兵反潜作战中各型弹药消耗进行定量测算。

1）解析作战任务指标。根据作战对象敌潜艇规模、反潜作战任务毁伤比例因子RKi，可得海军航空兵反潜作战任务指标，如表5 所示。

表5 海军航空兵反潜作战任务指标解析结果

表6 海军航空兵反潜作战弹药运用比例

3）分析弹药毁伤效果。由表3、表4 数据，根据航空反潜弹药毁伤敌潜艇所需最小发射数量模型，可得海军航空兵反潜作战各型弹药毁伤目标所需最小发射数量期望值如表7 所示。

表3 海军航空兵反潜作战弹药毁伤目标必须命中数

表7 海军航空兵反潜作战弹药毁伤目标所需最小发射数量

表7 中的数值即为第k（k=1，2，3）型航空反潜弹药毁伤第i（i=1，2）型敌潜艇所需最小发射数量期望值Cik。

4）测算弹药消耗。由表5～表7 中的数据，根据弹药消耗测算模型，可得海军航空兵反潜作战弹药消耗测算结果如表8 所示。

表8 海军航空兵反潜作战弹药消耗测算结果

表8 中最后一列数值即为向上取整后的第j（j=1，2）类第k（当j=1 时k=1，2；当j=2 时k=1）型航空反潜弹药消耗测算结果Consumptionjk。

4.3 结果分析

由模型计算结果可知，在任务指标相同的情况下，海军航空兵反潜作战中反潜鱼雷和反潜深弹消耗数量理论期望值分别为15 枚和28 枚。可见，反潜深弹消耗数量理论期望值显著大于反潜鱼雷消耗数量。分析可知，造成这一结果的主要原因在于，较之反潜鱼雷，反潜深弹命中概率Pi-jk较小（弹药性能差）。

模型计算结果表明，在海军航空兵反潜作战任务指标TK、弹药完好率等参数相同情况下，航空反潜弹药命中概率Pi-jk对弹药消耗数量理论期望值影响显著。这一结果也反映出，航空反潜弹药性能越好，其消耗数量理论期望值越小。因此，在航空反潜弹药规划、设计阶段，应适当发展高性能弹药；而在航空反潜弹药作战使用过程中，可考虑以弹药的性能优势代替其数量优势。

5 结论

主要对海军航空兵反潜作战中弹药消耗问题进行研究，根据任务指标、弹药运用比例以及关键性能参数，建立了航空反潜弹药消耗测算理论模型，并通过实例得出了航空反潜弹药消耗数量理论期望值量化结果，进而给出了对弹药消耗数量影响较为显著的因素。理论研究及建模过程中，在考虑航空反潜弹药实际运用中的战术规则、战场环境等因素基础上，参数设定尽量符合实际情况，力求缩小理论模型与战场实际之间的差距。本文建模及计算过程逻辑性强，计算量不大，易于操作，具有较强的可行性，研究成果可为海军航空兵反潜作战中弹药规划设计、储备规模、作战使用等提供一定的理论参考。