跨平台火力兼容评估指标体系研究

傅 冰，肖玉杰

(1:海军工程大学 兵器工程学院， 武汉 430033; 2.海军研究院， 北京 100161)

舰载武器系统运用的火力兼容性直接影响全舰武器使用安全、实际有效射击区的大小、武器实际火力密度的大小和全舰的作战能力。舰艇火力兼容技术是保证在复杂的海上装载、作战环境中安全、有效地发挥舰载武器效能的重要手段[1]。基于各舰载武器系统状态信息的实时采集，确定舰载武器系统之间的火力兼容性，是舰艇火力兼容研究的重要内容之一。

我国自20世纪80年代末开始，对舰载武器火力兼容进行了独立自主的理论研究与工程实践，并在单舰平台多武器火力兼容方面得到应用。其中火力兼容性的研究和实践主要体现出以下特点：第一，火力兼容研究多以单舰作战为研究背景，研究对象范畴仅限于同平台武器发射的射弹之间，以及射弹与发射平台之间[1-3]；第二，火力兼容性判断的空域范围限定在舰艇安全距离范围内，仅涉及舰载武器发射后射弹飞行的初始段，判断结论多为排他的定性判断[4-6]。随着海军建设从以平台对抗为主向以体系对抗为主的战略转变，舰艇编队将成为未来主要的海上作战单元。在协同交战模式下，分布在编队内不同舰艇上的武器系统将成为一个全方位、大范围、多层次、多功能的有机的海上攻防整体。舰艇编队火力兼容在编队作战系统框架下，管控的范畴拓展到跨平台多武器系统，除传统的单舰平台火力兼容外，还应包含跨平台火力兼容。

指标体系的构建是进行评估的基础，指标体系构建的科学合理与评估的真实有效直接相关[7]。面对跨平台协同交战中兵力编成多元、交战模式改变以及信息化支援约束带来的挑战，传统针对弹道初段火力交叉的定性火力兼容性判断已难以满足跨平台火力兼容性研究的要求，必须进行面向武器射弹交战全过程多机理的层次化定量评估。本文从舰艇编队跨平台协同交战火力兼容评估需求出发，系统构建了跨平台火力兼容评估指标体系，并给出了各层次指标的计算模型。

1 跨平台火力兼容评估分析

作为海军未来主要的海上作战单元，舰艇编队可以使具有不同使命任务的舰艇及其搭载的各类武器系统结合成一个全方位、大范围、多层次、多功能的有机的海上攻防整体。编队兵力编成的多元、交战模式的改变以及武器系统信息化水平的提高，使得跨平台火力兼容性面具有有别于单舰平台火力兼容性的特点。

首先，舰艇编队兵力组成多元，且基于网络的协同交战成为主要交战模式[8]，可行的火力通道组织方案数量大幅增长，多武器协同运用的安全性问题更加突出，传统的定性火力冲突判断将导致排他性的武器射击干预控制，使大量武器射弹遭到禁射，严重影响舰艇编队的整体作战效能。因此针对火力干扰冲突，跨平台火力兼容性评估必须是一个量化评估过程，以积极促成跨平台武器火力的兼容运用。

其次，跨平台武器射弹的交战过程是置于一个包含“任务-交战-动作”多个层次紧密耦合的框架中进行研究的，如图1所示。任务层反映了舰艇编队作战针对多目标达成各自战术目的所对应的战术任务；行动层反映了为完成各战术任务可能规划的武器射弹的交战行动方案，聚焦武器射弹开展；动作层反映了各武器射弹执行各自交战行动方案可能涉及的交战战斗动作，交战战斗动作是对武器射弹在交战使用中不同过程环节的模型描述；资源层反映了武器射弹在不同交战战斗动作阶段涉及的相关资源。因此，在层次上跨平台火力兼容评估指标是一个面向多层次的指标体系。

再者，由于武器发射基点的跨平台分布特征，火力冲突将涉及射弹弹道全航路的各个阶段，且由于干扰、冲突双方所处各自弹道、航路阶段的不同，造成冲突的机理将多样化，包括二者之间的实体碰撞、命中点附近对友方目标的附带杀伤、穿越命中点后的对友方目标误伤、信息化弹药末制导段的目标特性干扰等多种情形。可见作战区域扩大，交战周期延长，跨平台火力兼容性评估在范围上必须面向武器射弹全交战弹道。

图1 编队跨平台火力兼容研究框架

2 跨平台火力兼容指标体系

2.1 跨平台火力兼容性量化指标

在舰艇编队协同作战中，武器射弹交战执行中与其他跨平台武器射弹、作战平台、功能区域等对象发生的火力冲突普遍存在，且主要源自武器射弹自身或者终点杀伤范围对空间的占用冲突。由于各种误差的存在，武器射弹交战执行过程中发生火力冲突是一个随机事件，即武器射弹交战执行过程中“不存在冲突可以安全运用火力”、“运用火力存在风险”两种情况也都是随机事件，其概率性描述可以作为武器射弹交战执行的火力兼容性量化表征。

交战执行火力冲突概率，记为PCflct，用于表征武器射弹交战执行中与其他跨平台武器射弹、作战平台、功能区域等对象占用同一时空域资源时发生火力干扰冲突的可能性，表明武器射弹交战执行中发生火力冲突的概率，也就是运用该武器射弹火力是必须承担的安全风险。

交战执行安全概率，记为PSecu，用于表征武器射弹交战执行中与其他跨平台武器射弹、作战平台、功能区域等对象虽占用同一空域资源但相互之间互不干扰冲突的可能性，表明当武器射弹交战执行可以安全运用的概率。

舰艇编队协同作战中交战频次高，且武器火力运用中弹道/航路交叉、射弹作用区域重叠、射弹作用效果互扰等安全性问题突出，采取保守的火力兼容策略将使得大量武器遭到禁用，因此本文选择概率PCflct作为火力兼容性量化指标。

2.2 跨平台火力兼容指标层次结构

跨平台武器射弹交战火力兼容性评估关注的是交战Ei的执行过程中，所运用的武器射弹ProidPro与跨平台交战Ej运用的武器射弹、舰艇编队内作战平台Platfmk、功能区域Zonel之间的干扰冲突，采取交战执行火力冲突概率pij、pik、pil量化描述跨平台交战Ei与Ej、Platfmk、Zonel之间的火力兼容性。在舰艇编队协同作战中，交战Ei和交战Ej处在一个“任务-交战-动作”的多层关系体系中，因此跨平台交战的火力兼容性对应舰艇编队作战相关概念层次也包含“任务-交战-动作”3个层次，其关系如图2所示。pij、pik、pil为交战层指标。

图2 跨平台火力兼容性的3层指标体系结构

3 跨平台火力兼容指标计算模型

3.1 动作层火力兼容指标计算模型

图3 交战动作层的火力兼容性评估

按照交战动作之间不同的火力冲突机理，交战动作层的火力冲突可以分为4种情况。

图4 基于碰撞机理的火力冲突情况

图5 基于武器射弹终点作用机理的火力冲突情况

图6 基于末制导捕获的火力冲突情况

3.2 交战层火力兼容指标计算模型

图7 其他情况的火力冲突

(1)

(2)

(3)

3.3 任务层火力兼容指标计算模型

构建火力兼容性表征矩阵PCflct，其行数与集合Eplamp0(t)中交战数量相同，其列数与Eplamp0(t)∪Plfmplamp0(t)∪Zoneplamp0(t)的元素数量相同，并一一对应，如图8所示。将交战层火力兼容指标pij、pik、pil分别放置于矩阵PCflct对应位置，火力兼容性表征矩阵PCflct作为任务层火力兼容指标。

图8 火力兼容性表征矩阵构建示意图

4 结论

本文针对舰艇编队协同作战对跨平台火力兼容性多层次、全过程、定量化的评估需求，从积极促成跨平台兼容交战的角度选取交战执行火力冲突概率PCflct作为跨平台火力兼容性量化指标，并按照“任务-交战-动作”层次结构构建了跨平台火力兼容指标体系，并给出了3个层次火力兼容量化指标的计算模型，能够对跨平台火力兼容性的多层次、全过程、定量化评估与火力兼容决策提供支撑。在实际跨平台火力兼容控制中，火力兼容性评估需要与作战目标选择、武器-目标动态分配、火力兼容决策等问题联合求解，如何在耦合性、复杂性、时效性、准确性之间取得平衡是联合求解的难点，这还需要进一步的分析研究。