航母编队体系作战试验设计与评估

杨继坤,王 娜,肖 飞,韩 冰

(中国人民解放军92493部队,辽宁葫芦岛 125000)

为全面建成世界一流军队,打赢海上信息化战争,我军正在加快发展新型作战力量,着力构建现代海上作战体系。其中,以航母、新一代舰载机、新型驱护舰为核心的远海作战力量正迅猛发展,将极大增强海上方向全域作战能力，但也应看到,航母编队体系技术水平革新和作战能力跃升对试验鉴定提出了新的要求,更加突出体系中、边界上,全系统、全要素、全流程的实战化考核。在此领域,美军早已把试训模式从单平台、单系统的试验和个人训练、整体训练拓展到以航母编队体系试验训练和多军兵种一体化联合演训,其组织方式、实施策略、环境构设、综合评估和标准体系等方面的成果经验值得我军学习和借鉴[1]。同时,随着战斗力形成方式的转变和试验鉴定领域改革的推进,体系作战试验的地位和要求不断得到强化,聚焦体系能力、构建实战环境、完善数据应用、推进试训融合等理念和要求逐步走向实践,致使海军航母编队体系作战试验顶层设计和总体规划成为必然和急需。

本文立足航母编队作战能力提升,根据使命任务和编成方式,系统分析体系作战试验的特点、要求和定位,提出航母编队体系作战试验的总体规划与方案设计方法,为编队体系作战试验与鉴定实践提供了技术支撑。

1 航母编队体系作战试验概述

1.1 编队使命任务及编成方式

航母及其编队主要使命任务是夺取海域制空、制海、制信息权,实施海上封锁和联合火力打击,保卫海上交通线,掩护己方兵力突破封锁,支援两栖登陆作战以及对浅纵深岸上目标进行突击,实现持续高效的前沿存在,并参加人道主义救援、反恐、维和等非战争军事行动。

作为航母编队作战运用的基础和前提,兵力编成方式受任务属性、敌我实力、战场态势、作战环境等因素共同制约,大体可以分为攻势作战和防御性作战条件下的对空、对海、对潜、对岸等兵力编成,往往不是一成不变的。主要遵循以下原则:以航母位置为核心,以保障舰载机出动为根本,能够有效使用区域防空和反潜武器，兼顾编队机动、通信和保障。典型编成由航母、核潜艇、防御幕舰、防御哨舰、综合补给舰等十余艘舰艇,以及所属的舰载直升机、战斗机、电子战飞机和预警机组成[2-3]。依据主要威胁方向,划分为远、中、近三层,呈环形配属,如图1所示。

图1 航母编队典型编成方式

1.2 体系作战试验及特点要求

体系作战试验是针对成系统、成建制的武器装备,综合运用多种方法手段构建体系工作环境和体系对抗环境,以作战行动为主线模拟装备体系作战运用,获取有效试验数据,对装备体系整体性能、作战效能、网络化效能以及组分装备体系的适应性、贡献率等进行评估的试验与鉴定活动。

体系作战试验主要聚焦于装备体系,主要特点要求包括[4-5]:1)被试对象为基于信息系统的装备体系,作战要素完备、作战单元齐全;2)重在检验装备体系的整体作战能力,发现作战编成与协同方面的缺陷问题,评估新研装备在体系环境中的适应性和体系贡献率;3)参试装备多,技术状态和试验风险管控难度大,对试验设计和组织实施提出更高要求;4)一般依赖集成的联合试验环境(包括虚拟的、真实的、构造的部分)用以想定推演和复杂环境构设。

1.3 航母编队体系作战试验定位

航母编队是典型的海军装备集成体系,其体系作战试验是在航母性能试验和航母编队初级作战试验基础上开展的高级作战试验,试验将结合航母在役考核进行,并与航母编队体系演训有机融合,是航母编队体系战斗力生成的重要环节。

航母编队体系作战试验应围绕航母编队未来作战对象与作战方向进行规划,目的是探索航母编队体系在各种任务条件下的编成配置和作战运用,检验在对抗条件下,航母编队体系的对抗能力,摸清航母编队体系作战能力底数,同时结合试验开展部队指挥和战术训练,促进作战部队与作战装备的有机结合。具体任务包括:1)检验航母编队体系的融合度;2)检验航母编队体系的作战协同能力;3)检验航母编队体系对空、对海、对陆、对水下作战能力;4)检验航母编队体系对复杂环境的适应性;5)探索航母编队体系的作战方式和流程;6)探索多军种参与的航母编队体系联合作战能力;7)结合试验开展部队联合演训。

航母编队体系作战试验的主要任务形式分为:一体化联合作战试验、跨军种联合战役演训、跨虚实联合战法研练等。

2 航母编队体系作战试验总体规划

航母编队作战试验工作要紧紧围绕海军体系作战能力实战化考核的步伐,根据体系编配特点和作战试验运用,科学制定组织实施策略,并从试验指标、典型想定和试验项目体系等方面系统考虑、顶层规划。

2.1 组织实施策略

鉴于航母编队装备组成复杂、地位重要、体系贡献突出、各方高度关注,按照一类被试装备体系制定试验鉴定策略,在通过单系统、单平台性能试验和初级作战试验后,进入体系作战试验环节,遵循由易到难、循序渐近的原则进行试验筹划。总体策略具体体现如下:

1) 围绕使命任务,重点考核体系协同指挥和作战能力,注重对空、对海、对陆、对水下等方面作战能力检验,加强组分装备作战效能和作战适应性验证,突出信息支援条件下海空联合作战能力检验;

2) 突出编队特点,以舰载机作战运用和护航兵力协同配合为重点,统筹安排试验计划,严格转阶段准入条件和放行准则,完善相关审查机制;

3) 注重虚实结合,采用实兵实装动态试验和实兵模拟仿真试验相结合的方式,构建基于LVC的战场环境,开展典型任务背景下的实战化运用和全要素考核;

4) 强化体系边界,开展复杂及边界条件下的编队作战能力试验,注重复杂电磁及水文气象环境下的协同防空、区域反潜,集中对海等体系作战效能试验,摸清编队指挥控制边界、火力打击边界和综合防御边界;

5) 综合统筹资源,做好试验项目与部队训练深度有机衔接,资源保障采用军民融合模式,试验数据采用分阶段采集、综合处理方法,结合做好采信、引用和挖掘工作,及时反馈部队和研制部门,加快体系战斗力形成。

2.2 指标体系建立

依据航母编队体系作战特点和组织过程,将总体目标需求分解为体系编配、单项能力、作战想定、方面作战效能和作战适用性等5大类二级指标,进一步按照“能力-任务-装备”构建映射关系,如图2所示。其中,每个单项固有能力都由相应的平台/装备提供,能够完成体系赋予的特定任务,依据编队体系作战需求与体系内平台具备的能力,确定兵力配置与部署形式,结合特定作战背景和战场环境,实现编队方面作战效能和作战适用性检验和评估。该指标体系为航母编队体系作战试验设计、想定推演、数据采集和综合评估等奠定了理论基础。

图2 航母编队体系作战试验指标体系

2.3 典型想定设计

根据装备作战使命及可能承担的典型作战任务,提出对应的航母编队体系作战试验想定要求,重点对作战双方的兵力编成、作战企图、作战行动过程,以及被试装备体系编成、使用原则、使用流程进行设想和假定,突出复杂战场环境描述和对抗威胁条件设置,用于确定作战试验参试兵力和试验环境条件构设要求,指导兵力行动和装备使用[6]。

航母及其编队承担的攻势防空、防御性防空、连续对海突击、集中对海突击、连续对陆突击、集中对陆突击和防御反潜等重点作战任务,设计5类典型作战试验想定,包括:①反航母编队作战试验;②对驱护编队突击作战试验;③保交反潜作战试验;④对陆浅纵深打击作战试验;⑤支援两栖登陆作战试验。

2.4 试验项目体系

航母编队体系作战试验的项目设置以体系担负使命任务、平台实际作战能力、装备研制总要求为基本依据,充分借鉴服役期内体系编配、执行任务时存在的问题缺陷,同时考虑到面对威胁、复杂环境和边界条件下编队体系实战化考核的现实需求,按照体系单能力指标、体系方面战效能和体系联合作战任务三个层次递进规划设计试验项目[7-8],如图3所示。其中体系单能力检验编队内相同属性装备的集成运用能力及兼容性,主要包括预警探测、指挥控制、协同攻防、作战保障、体系兼容等能力试验项目;体系方面战效能检验协同指挥条件下体系内装备对作战对手的打击效能,主要包括协同对空、协同对海、协同对陆、协同反潜等效能试验项目;体系联合作战任务试验检验特定作战环境和背景下编队体系作战任务的完成程度及体系效能贡献程度,主要包括战略预警下的海空态势管控、防御性作战下的编队协同防空、攻势作战下的联合对面突击、编队体系联合搜/反潜作战、战略支援下的信息作战、海基战略战术武器攻防等综合作战试验项目。

图3 航母编队体系作战试验项目设计

3 航母编队体系作战试验联合环境构建

航母编队体系作战所涉及的试验环境主要包括自然环境、电磁环境和对抗环境等,鉴于其构设规模大、组织难、消耗高、难以复现等特点,提出了联合试验环境构建方法,设计描绘了目标图像、保障能力、构设手段和技术框架等方面内容。

3.1 核心保障能力

航母编队体系作战试验势必带来实兵实弹动用多、试验安全风险高、测控勤务保障难等问题,必须提前规划相关保障能力建设[9-10],主要涉及以下几方面:1)立体多维的海战场侦察预警与指挥控制能力,覆盖主要预设战场,具备实时监控、目标指示、区域内信息支援保障和多元试验情报信息融合等功能;2)大范围长航时伴随式机动多维测控保障能力,覆盖编队海空和水下装备测控范围,具备伴随应招式机动测控功能,能够提供完整的多维测控解决方案;3)多变可控的体系级联合环境构设与监测能力,覆盖编队所属平台电磁脉冲强度要求,具备编队级雷达、光电、通信等复杂环境机动构设和虚实合成功能,能实现区域内复杂环境监测和分析;4)综合准实时的推演分析与评估能力,具备开展编队体系试验方案推演分析、体系编配优化、体系融合率评估、毁伤评估等工作,能够对作战原则和战术战法开展指导性评估;5)多信息支援下的编队预设战场基础保障能力,能够实现多编队体系对抗保障,提供所需的情报信息、战略支援、对手信息以及相应的后勤和装勤保障。综合所有保障能力形成航母编队体系作战试验目标图像如图4所示。

图4 航母编队体系作战试验目标图像

3.2 集成构设手段

航母编队体系作战试验联合环境构设总体思路:1)通过想定编辑、模型库构建、态势感知和意图识别等方法,构建基于红/蓝体系对抗的自主战术运用环境;2)提出基于LVC的试验环境集成,整合编队内舰艇实装、仿真平台、模拟器和虚拟舰艇平台等资源,构建以情报侦查、电子对抗、赛博攻防和精确打击为核心的体系对抗环境,以背景噪声、通讯信号、雷达电波、辐射传导和频谱管控为核心的体系电磁环境;3)采用自然生成方式,构建编队试验所需的水文气象、地理等环境,突出高海况、高温高湿、复杂气象水文条件下的组分装备互联互通检验;4)利用试验专装,搭建通信、传感和指控网络,形成编队试验综合导调系统,用以内外场高效集成、态势环境统一监控、数据指挥分发控制等[11]。其构建示意图如图5所示。

图5 编队体系作战试验集成环境构设方式

3.3 关键技术框架

体系试验联合环境构建需要成熟可靠的技术实现途径作为保证,在借鉴外军成熟经验、结合我军试验条件实际的基础上,提出基于LVC集成的体系试验环境关键技术框架[12],包括以分布式仿真、多源异构仿真集成、中间件、网关接口等为基础的通用技术,以环境剧情生成、对象建模、联合多分辨率模型联邦、资源配置集成等为对象的模型技术,以环境开发、运行、管理、监测、互感互抗、演示推演、专装管控和接入等为纽带的运维技术,以综合评估、结构优化、资源优化等为约束的评估优化技术。其体系框架如图6所示。这些技术都是航母编队体系联合环境构建需重点关注的领域,并应掌握自主知识产权。

图6 体系试验环境构建关键技术框架

4 航母编队体系作战试验评估

开展航母编队体系作战试验评估重点是要区分与单装备、单系统评估之间的界限,明确评估阶段、内容、流程和方法体系,融合各阶段评估数据,最终获得典型任务下的体系综合能力结论。

4.1 评估内容

航母编队体系试验评估的基本出发点是体系的使命任务、作战运用和技术提升,与传统单装/单系统试验评估相比,更加注重整体功能性能,突出在联合任务中的综合效能,以及体系内各装备的适应性和贡献程度。因此,航母编队体系试验评估的主要任务可归纳为:通过前期试验设计及组织实施过程,获得有效试验数据,结合相关仿真试验信息,对编队体系整体性能、对抗效能、适用性、通用质量特性、体系集成度/融合度/贡献度等指标进行综合评估,为航母编队体系编配,装备结构优化,系统效能提升提供建议。

其关键环节主要涉及:实装试验原始数据采集与处理;仿真推演数据回灌;评估指标体系建立;评估模型确立;开展综合评估。

4.2 方法体系

鉴于航母编队功能复杂,体系考核指标众多,需同时兼顾装备性能、体系能力、作战效能以及试验效果,方法上综合利用现有手段,构建评估方法体系如图7所示,具体选择上可根据实际情况决定[13-14]。

图7 体系试验评估方法体系

4.3 模式选择

体系试验评估的复杂性决定其需要一种特定指导模式,能引导试验者高效确定不同阶段、不同属性的指标评估要素、方法和优缺点,以克服实际过程中的盲目性,提高评估目的性和合理性。因此,本文从评估要素、属性、阶段、方法和优缺点等方面建立不同模式之间的匹配关系,提出了五类模式,如图8所示。模式一是利用专家打分、模糊评判等方法对初始作战评估阶段体系固有能力进行评估,得出静态效能的相对值;模式二是利用作战仿真、统计试验等方法对中期评估阶段体系作战效果进行评估,得出静态效能的效用值;模式三是利用ADC法、SEA法等方法结合实兵试验评估阶段对体系功能性能和适用性进行评估,得出体系动态指标的综合值;模式四是利用统计分析、数学解析和作战模拟相结合的方法在作战试验综合评估阶段对体系编配、作战能力、适用性进行评估,得出典型任务条件下的指标集;模式五是利用层次分析、对比法等方法结合部队演训、新装备论证的评估阶段对体系作战效能、融合度、贡献度等指标进行评估,获得体系指标的扩展值。

图8 体系试验评估模式

5 结束语

本文系统研究了航母编队体系作战试验总体规划与方案设计,提出了作战试验项目体系,开展了联合环境构建方法研究,探讨了评估方法与模式。鉴于航母编队组成复杂、地位重要,体系作战试验设计要求高这一特点,应加强顶层设计和策略研究,构建“能力-任务-装备”互为映射的指标体系,以典型想定为依据,设计体系单能力、方面作战效能和联合任务能力为核心的项目体系,发挥试验总体规划的指导和约束效用;由于编队体系试验规模大、消耗高、复现难,提出了试验联合环境构建方法,设计描绘了目标图像、保障能力、构设手段和技术框架等方面内容;明确了航母编队体系作战试验评估阶段、内容、流程和方法体系,提出了各阶段试验数据融合处理的初步构想,设计了五个不同的评估模式;预期成果能为航母编队体系作战试验的顶层设计和创新研究提供技术参考。