考虑了自身损耗的舰艇编队防空作战效能研究＊

周 亮 周智超

（海军兵种指挥学院 广州 510430）

1 引言

高技术条件下的海上战争，在要求摧毁对方完成作战任务的同时也要求减少己方兵力、武器的损耗。即衡量一个系统的作战效能必须要同时强调摧毁能力和损耗程度，不能只追求对敌方目标的摧毁而忽视自身的损耗；“杀敌一千，自损八百”这种两败俱伤的战况将极大的影响编队的作战效能。

目前，对于舰艇编队防空作战效能的研究较多，但侧重点各不相同。主要包括：从编队舰空导弹毁伤目标概率方面进行研究的［1］，从编队指控、预警、作战协同、电子战方面进行研究的［2～5］，从编队武器系统抗击效果及舰艇损伤因素方面进行研究的［6～7］。它们在对舰艇编队防空作战效能进行研究时基本上没有系统的考虑编队的各种损耗，而只是突出编队对目标的毁伤能力，存在一定的局限性，不能较为客观、全面地反映编队防空作战效能。因此，本文从编队对目标的毁伤能力、舰艇遭受攻击后的损伤程度，舰艇对空作战弹药消耗及人员伤亡情况四个方面入手，对舰艇编队防空作战效能问题进行研究。

2 舰艇编队对来袭空中目标的毁伤

舰艇编队通常由两艘以上水面舰艇依据任务编组而成，任务不同，编队对空防御的侧重点也不同。编队防空作战时，各舰艇接受编指的目标分配指令，依据来袭目标威胁程度的不同，分批实施抗击，通过舰艇间的协同防空，最大限度的发挥编队整体防空作战能力，提高编队防空作战效能。

2.1 来袭目标对编队综合威胁度的确定

威胁评估的目的是确定敌方武器装备、兵力结构部署等对我方形成威胁的程度或等级。及时准确的对来袭空中目标进行威胁判断是舰艇编队实施防空作战的基础。对目标进行威胁评估是一个十分复杂的过程，包括目标威胁要素的提取、目标对单舰威胁度等级的确定、目标对编队综合威胁度的计算等内容。

1）目标威胁要素提取。根据舰艇防空作战实际情况及舰载、机载探测和跟踪装备工作原理，对空中来袭目标的威胁要素提取主要包括：目标距离、飞行速度、飞行高度、航路勾径、目标类型、抗电子干扰能力等。

2）计算目标对单舰的威胁度等级Wij。Wij表示第j个来袭目标对编队第i艘舰艇的威胁度等级（i＝0，1，2，…，n；j＝0，1，2，…，m）。将编队中各艘舰艇获取的目标威胁要素参数值进行标准化处理后，通过计算仿真即可得到目标对舰艇的威胁度等级。威胁度等级Wij的计算参考文献［8］。

3）计算目标对编队的综合威胁度Wj［8］。设编队中舰艇的重要性系数为Bi（0＜Bi≤1，Bi的值由专家依据编队各舰艇的重要性程度给出），则来袭空中目标相对编队的综合威胁度评判总分为

根据得出的Fj值由低到高对目标进行排序，即得到目标相对于编队的由高到低的威胁等级排序结果。目标威胁等级越高，Wj值越大；威胁等级越低，Wj值越小（0≤Wj≤1）；目标Wj值可由专家根据其威胁等级综合评判给出。来袭目标综合威胁度评估流程图如图1所示。

2.2 编队毁伤空中来袭目标的能力

在空中目标进入编队防空火力圈前，各舰艇根据编指下达的目标指示，综合运用舰空导弹、小口径火炮、电子干扰等措施抗击来袭目标。设在ΔT时间内，敌空中来袭目标共m个进入编队防空火力圈，编队各舰艇通过协同防空，共击毁目标x个（包括通过运用电子干扰使目标无法完成预定攻击任务），重伤目标y个，轻伤目标z个（0≤x＋y＋z≤m）。将被击毁的x个目标按综合威胁度Wj的值由大到小进行编号，记为k（p），（p＝1，2，…，x）；同理对重伤目标、轻伤目标进行编号，分别记为k（q），（q＝1，2，…，y）；k（r），（r＝1，2，…，z）。

设e为舰艇的毁伤能力指数（0≤e≤1），令击毁目标时e（hs）＝1，目标无损伤时e（ws）＝0，目标重伤、轻伤时的抗击效能指数e（zs）、e（qs）可由专家综合打分给出。设编队抗击空中目标的毁伤能力为E0，E0与目标威胁度大小和编队击毁、击伤目标的数目相关，其表达式为

图1 目标综合威胁度评估模型

3 编队舰艇损伤程度分析

编队舰艇损伤程度是客观反映编队防空作战效能的重要方面，为便于对舰艇损伤程度进行定量分析，引入舰艇剩余生命力概念。舰艇剩余生命力是指舰艇在作战中受敌方攻击导致舰艇损伤时，在采取损管修复措施后舰艇保持和恢复其航行和作战的能力。舰艇作为一个作战平台，是由功能不同的各个系统组合而成，任何一个系统的损伤都直接影响着舰艇剩余生命力的大小。舰艇剩余生命力模型如图2所示。

图2 舰艇剩余生命力模型

由上图知，舰艇生命力系统各组成部分的损伤等级划分为摧毁、严重损伤、一般损伤、零损伤。摧毁是指系统功能完全丧失，严重损伤是指系统功能基本丧失，一般损伤是指系统功能部分丧失，零损伤是指系统功能正常运行。某部分被摧毁其剩余生命力为0，严重损伤为L（y），一般损伤为L（b），零损伤为1。（0＜L（y）＜L（b）＜1）。

系统某部分损伤后，舰艇通过损害管制对损伤部分进行修复；以舰艇生命力系统某部分严重损伤为例，在指定时间T11内，通过修复可能使严重损伤部分功能恢复正常，也可能不能使其恢复正常，只是降低其损伤程度，使其转为一般损伤；若修复时间超过指定时间T11，修复状态仍不能达到上述两种状态，则视此部分被摧毁。同理，当某部分为一般损伤时，在指定时间T21内，通过修复可能使损伤部分的功能恢复正常；若修复时间超过指定时间T21，修复状态仍不能达到正常状态，则视此部分严重损伤。

系统损伤后，虽然在一定时间内通过修复可以使其功能得以不同程度恢复，但在实际作战中，我们认为其剩余生命力值仍然小于所恢复状态的初始剩余生命力值；因此，引入剩余生命力系数f（0＜f＜1），其含义是系统损伤后经过修复使其恢复到一定状态时，其剩余生命力值与所恢复状态的初始剩余生命力值之比；不同损伤状态下的f值由专家评判给出。

由图2可知，舰艇生命力系统由四个子系统B1，B2，B3，B4组成，每个子系统又受几个因素影响。通过采用一种改进的模糊层次分析法，建立三角模糊判断矩阵，确定各层次间相关因素的权重，并计算得到各子系统的权重排序，具体计算过程参考文献［9］。

表1 某舰艇生命力系统各部分损伤程度、数目及修复后状态表

则舰艇剩余生命力L可表示为

其中0≤khs＝k11＋k12＋k13＋k21＋k22≤14。定义Li为第i艘舰艇的剩余生命力，则编队的剩余生命力为

编队舰艇损伤程度与编队剩余生命力密切相关，L（bd）越大，表示编队舰艇损伤程度越低；L（bd）越小，表示编队舰艇损伤程度越高。

4 编队对空作战弹药消耗及人员伤亡情况分析

实际作战中，弹药和人员是编队战斗的基础，弹药消耗量过多，人员伤亡过大，不仅会影响编队的作战效能，也在一定程度上制约着编队的继续作战能力。

4.1 编队对空作战弹药的综合效费比

在毁伤目标相同的情况下，弹药消耗量越少，作战效能越高；弹药消耗量越多，作战效能越低。定义弹药与作战效能的这种关系为弹药的综合效费比。

假设编队第i艘舰艇共有舰空导弹ξid枚，近防小口径火炮炮弹ξip枚，无源电子干扰弹ξiw枚；在对空作战中共消耗舰空导弹ξidx枚，近防小口径火炮炮弹ξipx枚，无源电子干扰弹ξiwx枚（有源电子干扰在作战中只是发射电磁波，其消耗可忽略不计）。实际作战中，舰艇为了应对可能遭遇的后续作战，需保留一定基数的弹药，假设第i艘舰艇需保留的舰空导弹、小口径火炮炮弹、无源电子干扰弹数量分别为ξidb、ξipb、ξiyw枚。

λ（id）、λ（ib）、λ（iw）是各舰艇依据作战任务的不同，赋予其三种抗击武器的保险系数的权重，0＜λ（id）、λ（ib）、λ（iw）＜1且λ（id）＋λ（ib）＋λ（iw）＝1

结合上文相关内容，在编队击毁x个目标，重伤y个目标，轻伤z个目标的假设下，依据目标毁伤程度的不同，设舰艇的作战收益分别为η（jh）、η（zs）、η（qs），0＜η（qs）＜η（zs）＜η（jh）＝1，作战收益是指舰艇抗击目标所获得的毁伤效能。

则舰艇编队作战弹药综合效费比：

由上式可知，0≤ζ≤1。

4.2 编队对空作战人员的继续作战能力

海上作战过程中，在敌方兵力、武器的打击下，舰艇人员会出现不同程度的伤亡。由于舰艇作战属于高强度的脑力和体力行动，因此，我们认为在作战中受重伤以上程度的人员将不具备作战的能力。可将人员伤亡划分为重伤以上、轻伤及未受伤三个等级。重伤以上是指人员彻底丧失作战能力，轻伤是指人员进行作战的能力受到一定限制，未受伤是指人员能正常进行作战。

引入人员继续作战能力的概念，其含义是指人员在遭受敌方打击后能继续进行作战的能力。人员继续作战的能力与伤亡程度密切相关，设R（s）代表人员的继续作战能力，s＝1，2，3分别表示重伤以上、轻伤、未受伤人员，0＝R（1）＜R（2）＜R（3）＝1。

舰艇人员按履行作战职责的不同可划分为：指挥员、关键岗位人员（如指控中心人员、报务、通信、等）、一般人员（如帆揽手、操舵手等），不同人员的伤亡情况将会导致不同的后果。

在编队对空作战中，设第i艘舰艇人员的伤亡情况如表2所示。

表2 某舰人员伤亡情况统计表

则第i艘舰艇人员的继续作战能力为

由上式知，0≤R≤1，R值越大，说明舰艇人员伤亡程度小，继续作战能力强；反之则人员伤亡程度大，继续续作战能力弱。则编队对空作战人员继续作战能力为

5 编队防空作战效能分析

由上文内容可知，编队毁伤能力E0反映的是对空作战中编队的抗击效果；编队剩余生命力指数L（bd）反映的是对空作战中编队舰艇的损伤程度；编队作战弹药综合效费比ζ反映的是对空作战中编队武器弹药毁伤目标的能力；编队人员继续作战能力R（bd）反映的是对空作战中编队人员的伤亡程度。

文中所提及的文献大多把编队对目标的毁伤能力E0当作编队防空作战的效能，而忽略了L（bd）、ζ、R（bd）对编队防空作战的效能的影响。在E0一定的情况下，不同的L（bd）、ζ、R（bd）将会使编队的防空作战效能完全不同。

设E为编队的防空作战效能，则式中λ1、λ2、λ3、λ4分别为赋予 E0、L（bd）、ζ、R（bd）的权重，各权重依据舰艇编队担负作战任务的不同而取值不同，0＜λ1、λ2、λ3、λ4＜1且λ1＋λ2＋λ3＋λ4＝1。由以上定义可知，0≤E＜1，E值越大，编队防空作战效能越高；E值越小，编队防空作战效能越低。

6 结语

舰艇编队防空作战效能是全面反映编队对空作战能力的量化指标，可在一定程度上反映出编队抗击目标的能力、舰艇损伤程度、武器弹药消耗和人员伤亡程度；将舰艇在对空作战中的抗击效果与自身的损耗结合起来，能够更加科学、系统和全面的建立评估编队防空作战效能的模型，为合理、准确的对编队作战效能进行评估打下基础，对进一步深入研究编队防空作战效能具有一定的促进作用。

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