基于作战仿真技术的装备体系研究平台发展综述

赵彬 袁宏皓

（中国航空研究院 北京市 100029）

随着信息化、网络化时代的到来，现代战争已不再局限于过去双方军兵种、部队、装备、武器系统之间的单一对抗，越来越偏向于作战体系之间的整体对抗，作战模式已由传统单一对抗模式向体系性对抗模式转变。传统作战模式的研究方法具有理论性、单一性和静态性的特点，而体系性对抗模式是理论与实践、定性与定量、动态对抗和静态数学分析相结合的全新研究，通过体系对抗仿真的手段，捕获装备体系贡献度，研究我方体系能力短板，获取装备发展需求，已成为装备正向设计的第一阶段。研究装备体系，有真实对抗和仿真对抗两种手段：真实对抗耗时较长，且会耗费大量的人力、物力，主要适用于装备训练、演习；而仿真对抗可以验证并优化试验方案、降低试验成本。世界上以美国为首的先进体系研究国家已开展了数十年的研究工作，实践证明，合理运用作战仿真技术，对评估装备体系作战效能、提升部队训练效果、优化作战战术等具有重要意义。

基于作战仿真技术的武器装备体系研究平台作为当今军事装备需求论证的重要研究基础，已成为打赢信息化、网络化、智能化条件下全局和局部战争的战法研究及大规模部队训练必不可少的工具，未来在装备体系研究方面具有极大的应用前景。对红蓝双方作战体系研究，再通过仿真手段进行动态对抗分析，最后对结果分析、验证和循环迭代，预测航空武器装备的体系和效能，论证装备的主要战技指标，可以极大的降低试验成本、优化试验方法，深刻理解武器装备体系的规律。

文章通过对装备体系研究平台在装备论证中的应用及国内外发展情况进行研究，从国家层面对我国装备体系研究平台未来发展方向提出可行性建议。

1 武器装备体系研究平台在体系研究领域的应用

武器装备体系研究平台在装备军事需求论证上具有重大价值，通过研究装备体系的作战需求、交互关系、作战模式和体系贡献，最终输出的是武器装备体系需求、装备需求、体系图像、装备图像等，并且通过人在环的构造仿真对抗，可极大的提高作战人员的应急应变能力。下面列举武器装备体系研究平台的几个典型应用：

1.1 用于科学评估武器装备体系的作战能力

当前随着网络战、空海一体战等新兴作战概念的提出，传统针对某一特定装备的军事需求论证已不能满足作战体系评估的需要。目前的装备作战体系能够支撑多大规模的战役、在战斗状态下能支撑多长时间，都是研究装备体系作战能力的重大价值所在。美国兰德公司曾在2000年和2009年以台湾海峡两岸问题剑拔弩张为背景对台海作战进行了两次非常复杂的仿真推演试验，并出具了详细的推演分析报告。以2009年报告为例，如图1所示，为得到真实的仿真效果，兰德公司在前期做了大量的情报分析工作，首先对海峡两岸进行了政治分析，又根据解放军的实际装备体系作了详细的兵力部署和作战方案，包括导弹对抗分析、空战对抗分析、登岛作战分析等，最后给出了装备发展及作战战法相关建议。两份报告的推演结果得到了美国等国家的认可，对其后续演习兵力部署产生了直接影响，证明了基于作战仿真技术的装备体系研究平台在作战评估上的巨大潜力。

图1：兰德公司2000年和2009年发布的两次对台仿真推演报告

1.2 用于装备的体系定位和体系贡献率评估

装备体系贡献率评估逐渐成为装备立项和装备改进改型的难题，装备体系研究平台将为装备的体系贡献率评估寻求解决答案。在体系对抗中发现现有装备能力的短板不足，寻求改进改型方案；引入新型作战装备增加新的作战概念和任务，满足作战需求，都将随着体系研究平台的逐步完善而解决。

关于装备体系的定位和贡献率评估，国内学者已进行了一定的研究工作。李怡勇等于2015年阐述了作战体系与体系对抗、武器装备体系贡献度的基本概念，给出了武器装备体系贡献度评估的具体过程和做法；李际超等将武器装备体系模型化，并分析了武器装备体系作战能力的综合影响指标，同时建立了装备的贡献度评价模型来衡量单装备在武器装备体系中体系贡献度；辛冀等通过给预警直升机设置典型的任务剖面，建立仿真模型，最终分析了预警直升机对驱逐舰编队体系的体系贡献率，并研究了技术指标转换方法。

通过近年来学者的大量研究，已经在装备的体系定位和体系贡献度评估方面具备了一定基础，具备了建立模型并深入研究的能力。

1.3 用于战术战法的对抗训练

目前，LVC仿真主要是指实况仿真、虚拟仿真和构造仿真等三种类型的仿真。目前，武器装备体系研究平台不仅可以纯仿真对抗，也可以实现真实对抗和人在环的构造仿真对抗，通过模拟器的互通互联，可以用于军事对抗训练，通过对抗训练可以复盘演习，进而锻炼指挥员的决策能力，提高作战人员的临时机变能力等。

此外，人工智能等新兴技术也开始应用于构造仿真中。据公开报道，美国Red 6与Episci公司开发了一种虚拟头盔，如图2所示，该头盔通过植入歼-20的模型、数据和战术战法，与一名F-22战斗机飞行员开展了“空战”。这项技术帮助了美国空军大幅降低训练成本，可以植入任何有威胁的对手，为飞行员的培训工作提供了更大的可能性。不难假想，经过上述训练之后的飞行员的飞行素质和应变能力将会大大强于普通演习的飞行员。按照现代空中作战理论，空战问题主要集中在发现（Observe）、定位（Orient）、决策（Decide）和执行（Action）上，通过武器装备体系研究平台的人机构造仿真训练，将会极大的提高空战应对能力。

图2

2 国外武器装备体系研究平台发展情况

世界各国已于几十年前就发现了建模与仿真技术对于装备发展和军事对抗的重大意义，进而加快对作战仿真技术的应用研究，其中美国对作战仿真系统的研究与应用一直处于世界领先地位。从上个世界70年代开始，美国已陆续建立了不同分辨率、功能完备的作战仿真体系，已成为提高美军部队作战能力的有效手段。下面将从组织情况、体系研究平台手段发展情况和分析流程方法等方面介绍美国的武器装备体系研究平台发展情况。

首先，美国建立了适合美国国情的作战仿真研究平台，从国家层面建立了完善的从事作战仿真应用的装备体系研究管理组织体系。从国内外文献查到，美国从国家层面建立了作战仿真技术的管理办公室和协调小组，专门管理从事作战仿真的研究团队和军方用户。在研究过程中，各军兵种、政府部门、工业部门都是建模与仿真研究团队的模型数据支持方。美国的体系研究平台具体组织架构详见图3。

图3：美国装备体系协同研究平台组织架构

针对于不断发展的装备体系架构，美国又研发了多个不同层级的大型仿真系统来支撑不同作战概念的优化迭代，例如联合作战仿真系统（JWARS）、联合仿真系统（JSIMS）、联合建模与仿真系统（JMASS）、扩展防空仿真系统（EADSIM）、美军联合战区级模拟系统（JTLS）、战士仿真系统（WARSIM2000）、美军网络战仿真系统（NETWARS）等。经过不断的发展，美国的仿真系统已经形成了完善的体系，这些系统从作战规模、研究内容上可以依次为战役级、任务级、交战级和工程级；根据系统中各种模型和相关人员构成关系的不同，又可分为实体仿真、虚拟仿真、构造仿真。通过这些大型作战仿真系统与实验的相互迭代，为美军的作战概念应用、装备体系效能评估、新装备论证换代打下坚实基础。

为了支撑作战仿真系统的应用，美国一直在探索研究仿真技术的分析流程和分析方法，发展了先进的仿真体系结构，陆续建立成了国防体系架构（DoDAF）、高层体系结构（HLA）等一系列标准，这些国家标准成为支撑体系研究和架构设计的基础。

从上个世纪80年代开始，美国先后实施了一批项目来提高武器装备的论证能力。20世纪60年代，美国国防部建立了战术交战级模型用于分析作战计划和兵力结构；80年代，美国空军、海军和陆军都建立了联合分析模型，用于提高对兵力结构的分析能力；90年代以来，美国国防部实施了联合作战仿真系统（JWARS）的开发和研究工作；2005年，美国国防部启动了联合任务环境试验（JMETC）的能力建设，为美军适应未来信息化战争一体化联合作战和多域战等新型作战概念发展了新的试验与鉴定方法；2019年，美军的联合仿真环境建设项目（JSE）通过建立可扩展、高保真、通用化的仿真环境，结合真实-虚拟-构造（LVC）技术把数字化手段、地面模拟器和真实装备相结合，可以将仿真场景用于验证、测试和评估等工作，模拟出了传统装备方法必须用大量实装才能得到的试验效果。经过这些大型项目的实施，大大提高了美军体系效能评估能力。

3 我国武器装备体系研究平台发展情况

近年来为适应体系对抗作战形态转变，我国军方和工业部门陆续开展了装备体系研究平台的建设和研究，各个单位立足于自身的研究需求，建立了侧重点不同的总体论证和体系研究工具手段，支撑了国内装备的需求论证工作。我国也在大力推进综合运用系统工程的理论、方法和技术，从需求分析、结构设计、仿真推演、实战数据反推验证、评估优化等方面，提升联合论证实验能力。军事科研院所相继成立了从事体系研究的专业机构和组织，初步形成了一定的研究规模。工业部门也根据自身任务定位，形成了支撑型号关键指标论证和评估的仿真能力和手段，支撑了装备产品的研制工作。

4 我国武器装备体系研究平台中长期发展展望

虽然我国已经开始重视装备体系研究能力的建设和研究，但仍然发展较弱，主要以支撑单项应用和能力为主，未能形成突出的研究成果，与国外先进水平差距仍然很大，具体体现在未能在国家层面形成统一的组织管理体系，未建立适合我国国情的装备体系研究平台和未形成统一的装备体系研究方法等。我国装备体系研究平台已具备一定的发展基础，通过一定的政策扶持，加强顶层设计，推进创新发展，装备体系研究平台可以在装备论证方面发挥越来越重要的作用。今后我国武器装备体系研究平台发展有以下展望：

4.1 坚持大体系、大协作的发展模式

目前我国体系研究平台虽然在各军兵种领域取得了一系列的研究成果，但是针对于研究战争这个复杂系统而言，还远远不够。建设体系研究平台必须坚持大体系、大协作的发展模式，从国家战略、各军兵种战略、各工业部门战略高度统一，一同部署。美国先进航空武器装备体系研究平台的管理和建设模式值得我们深刻借鉴，因为体系设计从来不是一个行业或一家单位的单一发展模式。对国家而言，要建设先进的装备体系研究平台，由国家顶层出面建立领导管理小组，打破现有行业壁垒的难题，协同军方和陆、海、空、天等工业部门相关单位联合成立大体系的研究团队，建立统一的体系设计、对抗、评估与验证的标准规范，逐步成为集体系设计、体系仿真、评估与验证闭环的良性循环；对不同行业而言，建立各单位之间的有机共融与协同机制，统一各装备的模型与数据，对模型参数进行迭代确认，保证动态对抗的适时更新；对每个单位内部而言，建立各专业的互通机制，在国家标准或行业标准的基础上开展联合攻关，对体系研究平台的健康和长远发展至关重要。

4.2 加强顶层策划、需求导向和概念研究

面向体系的新型装备的顶层设计已成为论证阶段的首要环节，其重点考核新装备在现有或未来装备体系中的定位、作用，能否满足国家的军事战略需求，能否对整个体系作战效果带来质的变化。上述问题已成为新型武器论证、试验和使用中必须关注且必须解答的问题。如何评估新装备在作战体系的贡献度已成为当前装备立项评估的重点。运用体系对抗仿真的手段评估现有装备的体系贡献度、把握目前装备体系的短板弱项、引入新型作战装备进行更新迭代，已成为体系研究人员的共识。一是要加强顶层策划，在整个装备大体系的全局中统筹考虑每个装备的结构性能指标、数量规模、配比、以及装备之间的交联协同关系，制定出详细的体系结构方案；二是要强调需求导向，以使命任务作为装备更新换代、立项的根本出发点，在需求论证阶段就和作战需求紧密结合，强调装备的体系贡献度；三是要加强作战概念研究力量，针对目前装备体系开发新的作战概念，加强战法研究，同时对目前的作战方案评估和优化，满足武器装备体系规划、装备论证、体系能力评估与验证，支撑装备的体系化发展需求。

4.3 注重装备体系关键技术研究

我国要想在体系研究中有所突破，必须在仿真体系结构、流程方法、标准制定和工具开发等关键技术上加大研究，投入更多人力、物力，突破关键技术，打破瓶颈制约。

仿真技术结构和流程方法上，在深入认识装备体系研究的重要意义基础上，在明确目标、参数设置、体系关系、想定场景、对抗仿真、结果分析上逐步优化和迭代，对仿真分析结果的可靠性起决定性作用。分析方法及实验逻辑，预测模式、验证模式以及复盘模式统一结合，这样新的作战概念及新型作战装备引入、现有装备的评估才能做到有的放矢。

我国在体系研究中的体系设计、体系仿真、评估与验证缺少各单位共同使用的一系列标准，成为制约体系研究和架构设计的瓶颈。需要加强体系研究方法的研究工作，专门制定针对我国武器装备的体系设计标准，从根本上解决各单位之间的设计壁垒。

注重大型国产仿真系统的研究。美军一直将作战仿真系统作为建模与仿真技术研究与应用的重点，下一步，我国应针对装备体系的复杂性，使用复杂系统工程方法，利用先进的数字手段，通过开发全局建模仿真技术、复杂推理技术、互操作技术和协同可视化技术，构建新一代国产化体系设计与仿真软件，全面支撑我军进行装备论证、型号采办、军事训练和作战研究等工作。

5 结束语

武器装备体系研究平台对认识把握现代信息化战争的特点和规律非常重要。我国未来的装备需求论证和装备体系研究一定是定性与定量相结合的动态评估过程。近年来，装备体系研究已在军方、工业部门逐步开展应用，在不断发展来认识装备体系的特点规律。鉴于国外武器装备体系研究平台的高水平发展，我国需立足自身优势，补齐相应短板，建立组织大协作的研究平台，加强顶层策划、科学谋划和关键技术手段方法研究。建立完善的武器装备体系研究平台，对认识未来战争的对抗规律，提升装备体系的整体效能，具有十分重要的意义。