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武器装备体系贡献度评估刍议与示例

2015-08-03李怡勇管清波于小红王建华张向前

装备学院学报 2015年4期
关键词:蓝方贡献度过境

李怡勇, 李 智, 管清波, 于小红, 王建华, 张向前

(装备学院 航天指挥系,北京 101416)

信息化条件下的现代战争呈现出明显的体系对抗特征,战斗力也就需要通过作战体系的对抗来体现。谁的作战体系维度更全面、要素更完整、功能更强大、结构更合理、运行更顺畅,谁就更有可能掌握信息化战争的主动权[1]。武器装备是作战体系的核心要素之一。在体系对抗中,参战的各种装备都是作战体系中的一个节点,通过相互间的协调配合共同支撑作战进程,以体系的整体优势来获取作战胜利。作战体系整体能力与装备个体之间不是简单的线性累加关系,既不能由装备类型、数量的简单累加获得,也不能通过单个装备性能指标而确定。因此,单个装备的增加或减少会对作战体系整体能力产生什么影响(即武器装备体系贡献度),已经成为新型武器装备论证、试验、使用中必须关注并研究回答的关键问题。

目前,虽然部分文献涉及有无某个系统对作战影响的对比研究[2],但从科学界到工业界,再到装备和军事界,对武器装备体系贡献度评估的认识还都比较有限,还没有形成一套成熟、可靠的理论和方法。本文从基本概念出发,探讨武器装备体系贡献度评估的过程与特点,通过一个评估示例演示评估的一般逻辑和过程。

1 基本概念

1.1 贡献度

贡献度常被用在经济领域,但在军事领域内还很少见。通俗地讲,贡献度就是一个事物A(称为贡献者)对另一个事物B(称为受益者)贡献程度的度量。从不同角度来看,贡献度可以有不同的表示方式,如图1所示。

图1 不同贡献度表示方式

按贡献者和受益者的关联关系,存在直接贡献和间接贡献2种,对应的贡献度分别为直接贡献度和间接贡献度。直接贡献度为事物A直接作用于事物B时,对B产生的贡献量;间接贡献度则为事物A直接作用于某个事物C(称为贡献传递者,如果有多个时可以用下标1、2、3…表示),再由事物C利用A的贡献作用于事物B,对B产生的贡献量。

按照度量方法,贡献度可以分为绝对贡献度和相对贡献度2种。绝对贡献度一般由事物B的某些参量(记为b1、b2、b3…)的变化量(即差值,记为Δb1、Δb2、Δb3…)来反映,相对贡献度则通过事物B的某些参量的变化率(即比值或百分比,记为 Δb1/b1、Δb2/b2、Δb3/b3…)来反映。

1.2 作战体系与体系对抗

作战体系是指由各种作战系统按照一定的指挥关系、组织关系和运行机制构成的有机整体。从网络系统的角度可理解为:作战体系是指具有统一的使命任务和一定的组织结构,由相互关联的具有自主特性的作战单元组成的有机整体,是能够适应威胁环境的动态的复杂系统[3]。作战体系中没有孤立的节点,各节点(即组成体系的作战系统)通过链路实现协同[4]。因此,一个作战体系往往包括若干个节点及其之间的链路(既包括信息链路,也包括组织关系等)。这些节点又通常包括指挥控制系统、侦察情报系统、火力打击系统、信息对抗系统及综合保障系统等。

体系对抗是指作战体系间通过毁伤、压制对方作战体系的节点、扰乱体系内部联系等方法,降低、破坏对方体系功能的作战行动[5]。作战体系的一次对抗行动就是一个“观察(Observe)、判断(Orient)、决策 (Decide)、行动 (Act)”(简称OODA)[6]或“侦(察)、控(制)、打(击)、评(估)”[7]的过程,交战各方一系列的行动过程组合就构成了体系对抗。

1.3 武器装备体系贡献度

按照上述定义,如果把某个武器装备(或作战系统)作为贡献者,把与其有关的某个作战体系(包含作战体系中的其他系统)作为受益者,把它们置于某种体系对抗环境下,使体系作战能力发生变化的程度即为武器装备体系贡献度。也就是说,武器装备体系贡献度是根据武器装备(或作战系统)承担的使命任务,将单一装备置于近似真实的作战背景下,考虑装备使用的真实作战系统、作战环境和作战对手,检验评估使用该装备后对己方作战体系作战能力提升(或者蓝方作战体系作战能力下降)的贡献程度。该贡献度也可以用直接贡献度(绝对贡献度)和相对贡献度来度量。

2 武器装备体系贡献度评估的过程与特点

作为一种新型的评估活动,武器装备体系贡献度评估既遵循评估的一般过程和方法[8],又有其独特的内涵和特殊性。

2.1 基本过程

武器装备体系贡献度评估的基本过程如图2所示,包括:

1)确定评估目的与对象。根据预先给出的武器装备使命任务,分析提出评估目的,明确评估对象;

2)设计作战背景。依据评估目的及潜在对手的体系对抗构想,设计构建近似真实的作战背景;

3)建立评估指标体系与计算模型。根据作战背景及评估目的需求,结合评估对象特点及体系的能力描述,从贡献度的角度建立评估指标体系,给出指标计算模型;

4)实施评估数据采集与指标计算。依据评估指标计算需求,在近似真实的作战背景及体系对抗条件下,分析评估所需数据元,利用试验、训练、演习、仿真模拟等活动产生并采集评估所需的数据,开展评估指标计算;

图2 武器装备体系贡献度评估的基本过程

5)提出评估结果、问题与建议:总结提出评估结果,发现并客观提出武器装备在体系对抗中存在的问题或薄弱环节,研究给出针对性的措施建议,供决策使用。

2.2 主要特点

武器装备体系贡献度评估具有以下突出特点:

1)以武器装备的使命任务为根本出发点。针对武器装备发展的不同阶段,该使命任务的状态有所差异,体系贡献度评估的作用也会不同。例如:在装备论证阶段,其使命任务尚未确定,通过体系贡献度评估将有助于该进程的科学实施;在装备试验或使用阶段,其使命任务已基本确定,通过体系贡献度评估将有助于武器装备的作战背景、战法、作战体系及装备改进等方面的深入研究。

2)突出作战背景及体系对抗的真实性。武器装备体系贡献度评估强调在近似真实的作战背景下,依托体系对抗的真实过程、力量应用及能力进行实施,极力避免理论化的、片面的、脱离实际的评估。

3)评估指标有确切的含义并尽量量化,不追求聚合。武器装备体系贡献度评估指标的确立是整个评估的关键环节,力求能够最佳地揭示武器装备在体系对抗中的作用和价值,确切地说明武器装备对体系对抗能力(可能是一个,也可能是多个)的影响力。

4)评估数据采集的范围广、要求高、难度大。由于武器装备体系贡献度评估要求在真实的体系对抗环境下进行,所以评估数据采集的范围非常广,涉及对抗双方的体系及体系对抗过程,同时还要尽量保证数据的真实可靠,工作难度非常大。除了常规的情报收集、资料整理、实地调研、仿真推演等手段外,可能还要针对某些场景或数据需求设计开展专门的实验或试验,包括作战试验等。

5)评估结果的指导性强、决策应用价值大。武器装备体系贡献度评估正在成为一个与武器装备、作战体系关系密切的实践活动,对武器装备的发展论证、试验鉴定、使用保障等决策和实施具有重要的指导意义和应用价值,有可能成为重要的风向标、指挥棒。

3 武器装备体系贡献度评估示例

3.1 评估目的与对象

据报道,1975年10月,苏联用氟化氢激光器照射了2颗飞临西伯利亚上空的美国军用卫星,使其光电传感器饱和(即暂时失效)。同年11月17、18日,又照射了美国空军的另外2颗卫星。但当时其功率还不足以造成卫星上光电传感器的永久性破坏[9]。作为示例,选择苏联的地基激光反卫星武器为红方的系统A。假设系统A可对距离1000km以内的对地光学成像侦察卫星实施光学探测跟踪和干扰,并被赋予为红方武器系统M作战行动实施防航天侦察掩护支援的使命任务。

通过武器装备体系贡献度评估,期望能够在近似真实的作战背景下,考虑真实作战系统、作战环境和作战对手,检验评估使用系统A后对红方武器系统M体系作战能力提升(或者蓝方光学成像卫星侦察体系作战能力下降)的贡献度,为系统A的论证和使用决策提供依据。

3.2 作战背景

设计近似真实的作战背景为:红方武器系统M拟于T1至T2时间范围内,在作战地域F实施作战行动,打击蓝方的重要军事目标;为了增强武器系统M作战行动的安全性,将把系统A部署在作战地域F附近,实施防航天光学侦察支援行动。

3.3 评估指标体系与计算模型

针对上述作战背景,系统A的贡献度既可以用红方武器系统M体系作战能力的提升程度表示,也可表示为蓝方光学成像卫星侦察体系作战能力的下降程度。而减少程度可以是减少量(表示绝对贡献度),也可以是减少率(表示相对贡献度)。作为示例,本文选择使用蓝方有威胁光学成像卫星的过境可侦察次数和时长2个方面的减少率进行表示。具体评估指标如下:

1)系统A使蓝方有威胁过境可侦察次数的减少率Nws,表征为作战任务过程中,系统A可有效防御的蓝方有威胁过境可侦察窗口次数Nw2占全部蓝方有威胁过境可侦察窗口次数Nw1的比例,即

2)系统A使蓝方有威胁过境可侦察时长的减少率Tws,表征为作战任务过程中,系统A可有效防御的蓝方有威胁过境可侦察窗口时长Tw2占全部蓝方有威胁过境可侦察窗口时长Tw1的比例,即

3.4 评估数据采集与指标计算

按照在近似真实的作战背景下,考虑真实作战系统、作战环境和作战对手,进行体系贡献度评估的要求,本例实施评估数据采集与指标计算的过程和方法如图3所示,主要包括评估条件分析(或称为评估数据采集)和评估指标计算2部分。其中,评估条件分析的主要内容有蓝方侦察卫星的能力及状态、作战背景及环境、系统A的作战任务、作战能力与方案,评估指标计算的内容主要有蓝方光学成像侦察卫星的有威胁过境次数及时长、系统A可防御蓝方卫星有威胁过境次数及时长,以及系统A使蓝方卫星对武器系统M的侦察能力减少程度。

图3 评估数据采集与指标计算的过程和方法

3.4.1 评估条件分析(数据采集)

3.4.1.1 蓝方光学成像侦察卫星的能力及状态

1)蓝方光学成像侦察卫星情报收集与整编。收集整理空间目标信息,汇编形成蓝方目标的基本特性数据集。数据项应包括目标编号、目标名称、国别、轨道周期、用户、最高地面分辨率及轨道根数等。

2)蓝方光学成像侦察卫星对地面目标的可侦察条件分析。考虑光学成像侦察卫星的工作原理和方式,结合地面目标(武器系统M)的暴露征候及被侦察特性,分析蓝方光学成像侦察卫星对地面目标的可侦察条件,主要包括以下3个方面。

①蓝方光学成像侦察卫星能否在有效时间内过境地面目标。该部分依据光学成像侦察卫星过境预报数据,结合地面目标(如武器系统M行动)掩护时间要求,进行过境时间窗口分析。

②光学成像侦察卫星过境时是否能够侦察成像。光学成像侦察卫星信息获取的效果受到时间、空间、轨道特性、载荷能力、气象、光照等因素的影响,因此侦察卫星威胁判断不单纯是经过作战区域上空的问题,还需要综合考虑影响其侦察效果的其他多种因素[10]。针对可见光成像侦察卫星,其地面分辨率很高(目前最高可达0.1m),但受目标光照条件的限制。当目标处于良好的光照条件时才能被侦察,且要求对地物的最小观测角为15°(普查)~30°(详查),所以此类侦察的有效工作时间受到较多限制。

③侦察图像中的物体能否被判读与识别。在成像侦察图像上判读与识别目标通常可分为4个等级,即发现、识别、确认和详细描述。大量经验表明,当地面目标尺寸是成像侦察地面分辨率的2~3倍时,目标才能被识别出来;5~7倍左右时能够确认;10多倍甚至30多倍时才能详细描述[11]。据此,要在侦察图片上发现一个目标,则其地面分辨率至少应接近目标的最短尺寸(假设为Dm)。因此,成像侦察卫星的地面分辨率要求≤Dm。

综合以上分析,提出蓝方光学成像卫星侦察系统对武器系统M的可侦察条件,见表1。

表1 蓝方光学成像卫星侦察系统对武器系统M的可侦察条件

3)蓝方光学成像卫星侦察信息用于对地面目标的打击过程及威胁分析。通过上述侦察卫星及可侦察条件分析,可以研判红方地面目标是否存在被蓝方光学成像卫星侦察的可能性,即暴露的风险。但这并不等于地面目标就会遭受毁灭性攻击,因为,从光学成像卫星侦察信息到毁灭性攻击,在军事行动上还存在很复杂的过程,具有较大的不确定性。

从蓝方光学成像卫星侦察信息支持对地面目标打击的行动过程来看,一般应包括侦察情报请求、情报生成与分发、打击决策与计划、打击实施、打击结果评估等基本环节。如果考虑从航天器过境侦察地面目标开始,到完成对地面目标的打击毁伤,则该过程只涉及中间的一部分环节,不包括侦察情报请求、打击结果评估等。本文忽略该过程的影响,而作为简单情景,假设一旦侦察到,威胁就已形成。

3.4.1.2 作战背景及环境

假设把系统A部署在作战地域F附近,为武器系统M提供防航天侦察支援行动,作战环境主要考虑对对抗双方影响较大的自然环境,例如:云、雨、雪、浓雾、大风等恶劣天气以及空间目标光照条件的影响;地面天气及地物的光照条件也会对光学成像侦察造成严重影响。在体系贡献度评估时,如果没有实际试验的气象数据,可以采用该地区的历史气象统计数据,或者在理想情况下选择良好气象条件进行评估;空间目标和地物的光照条件可根据太阳、地球、系统A、空间目标和地物的空间几何关系进行粗略计算确定。

3.4.1.3 系统 A作战任务

在T1至T2时间范围内,在作战地域F附近,防御蓝方有威胁的光学成像卫星侦察,为武器系统M作战行动提供防航天侦察掩护支援。

3.4.1.4 系统A作战能力与方案

描述系统A作战能力的主要指标是:作战范围(有效距离、最小仰角)及目标探测能力。系统A针对承担的作战任务,采用“贴近部署、过境干扰”的方案实施作战行动。

3.4.2 评估指标计算

按照前面给出的评估指标和方法,带入有关数据,进行量化计算。

假设经目标整编和初步分析,得知:能够对作战地域F的武器系统M构成高分辨率侦察威胁的蓝方光学成像侦察卫星数量总计N=17颗。再根据蓝方卫星轨道预报数据等评估条件,计算在作战时空范围内,蓝方有威胁的过境可侦察窗口次数Nw1=93次、时长Tw1=29267s,以及系统A能够防御(主要考虑作战时间范围、有效距离、最小仰角、目标探测能力和部署位置等约束条件)的蓝方有威胁过境可侦察次数Nw2=37次、时长Tw2=13793s(即系统A使蓝方有威胁过境可侦察次数和时长的减少量),具体结果如图4所示。

代入以上结果,计算得:

1)系统A使蓝方有威胁过境可侦察次数的减少率

2)系统A使蓝方有威胁过境可侦察时长的减少率

图4 系统A使蓝方有威胁过境可侦察次数、时长的减少情况

3.5 评估结果、问题与建议

在设想的作战背景下,系统A对红方武器系统M体系作战能力提升(或者蓝方光学成像卫星侦察体系作战能力下降)具有一定的贡献度。主要结果是:系统A使蓝方有威胁过境可侦察次数的减少率约为39.8%,时长的减少率约为47.1%。

针对评估过程中发现的问题,应实事求是地客观提出,并尽可能给出有关建议。作为示例,本文不再详述。

4 结束语

体系对抗正成为现代信息化战争的突出特征,现代化的武器装备尤其是高新武器装备,研制周期长、成本高、风险大,如果在长期的高投入以后研制的装备并不能很好地融入实际的作战体系,则会对整个武器装备发展和体系对抗能力提升造成较大的损失。因此,根据武器装备的使命任务,将其置于近似真实的作战背景下,检验评估该装备对己方作战体系整体能力提升(或者对方作战体系整体能力下降)的贡献程度,就显得尤为重要。本文尝试讨论了武器装备体系贡献度评估的概念、过程与特点等基本理论,并给出了一个评估的演示示例,希望能够引发读者共鸣和更深入的思考。

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