傅 冰，肖玉杰

(1:海軍工程大學(xué) 兵器工程學(xué)院， 武漢 430033; 2.海軍研究院， 北京 100161)

艦載武器系統(tǒng)運(yùn)用的火力兼容性直接影響全艦武器使用安全、實(shí)際有效射擊區(qū)的大小、武器實(shí)際火力密度的大小和全艦的作戰(zhàn)能力。艦艇火力兼容技術(shù)是保證在復(fù)雜的海上裝載、作戰(zhàn)環(huán)境中安全、有效地發(fā)揮艦載武器效能的重要手段[1]?；诟髋炤d武器系統(tǒng)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集，確定艦載武器系統(tǒng)之間的火力兼容性，是艦艇火力兼容研究的重要內(nèi)容之一。

我國自20世紀(jì)80年代末開始，對艦載武器火力兼容進(jìn)行了獨(dú)立自主的理論研究與工程實(shí)踐，并在單艦平臺(tái)多武器火力兼容方面得到應(yīng)用。其中火力兼容性的研究和實(shí)踐主要體現(xiàn)出以下特點(diǎn)：第一，火力兼容研究多以單艦作戰(zhàn)為研究背景，研究對象范疇僅限于同平臺(tái)武器發(fā)射的射彈之間，以及射彈與發(fā)射平臺(tái)之間[1-3]；第二，火力兼容性判斷的空域范圍限定在艦艇安全距離范圍內(nèi)，僅涉及艦載武器發(fā)射后射彈飛行的初始段，判斷結(jié)論多為排他的定性判斷[4-6]。隨著海軍建設(shè)從以平臺(tái)對抗為主向以體系對抗為主的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，艦艇編隊(duì)將成為未來主要的海上作戰(zhàn)單元。在協(xié)同交戰(zhàn)模式下，分布在編隊(duì)內(nèi)不同艦艇上的武器系統(tǒng)將成為一個(gè)全方位、大范圍、多層次、多功能的有機(jī)的海上攻防整體。艦艇編隊(duì)火力兼容在編隊(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)框架下，管控的范疇拓展到跨平臺(tái)多武器系統(tǒng)，除傳統(tǒng)的單艦平臺(tái)火力兼容外，還應(yīng)包含跨平臺(tái)火力兼容。

指標(biāo)體系的構(gòu)建是進(jìn)行評估的基礎(chǔ)，指標(biāo)體系構(gòu)建的科學(xué)合理與評估的真實(shí)有效直接相關(guān)[7]。面對跨平臺(tái)協(xié)同交戰(zhàn)中兵力編成多元、交戰(zhàn)模式改變以及信息化支援約束帶來的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)針對彈道初段火力交叉的定性火力兼容性判斷已難以滿足跨平臺(tái)火力兼容性研究的要求，必須進(jìn)行面向武器射彈交戰(zhàn)全過程多機(jī)理的層次化定量評估。本文從艦艇編隊(duì)跨平臺(tái)協(xié)同交戰(zhàn)火力兼容評估需求出發(fā)，系統(tǒng)構(gòu)建了跨平臺(tái)火力兼容評估指標(biāo)體系，并給出了各層次指標(biāo)的計(jì)算模型。

1 跨平臺(tái)火力兼容評估分析

作為海軍未來主要的海上作戰(zhàn)單元，艦艇編隊(duì)可以使具有不同使命任務(wù)的艦艇及其搭載的各類武器系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)全方位、大范圍、多層次、多功能的有機(jī)的海上攻防整體。編隊(duì)兵力編成的多元、交戰(zhàn)模式的改變以及武器系統(tǒng)信息化水平的提高，使得跨平臺(tái)火力兼容性面具有有別于單艦平臺(tái)火力兼容性的特點(diǎn)。

首先，艦艇編隊(duì)兵力組成多元，且基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同交戰(zhàn)成為主要交戰(zhàn)模式[8]，可行的火力通道組織方案數(shù)量大幅增長，多武器協(xié)同運(yùn)用的安全性問題更加突出，傳統(tǒng)的定性火力沖突判斷將導(dǎo)致排他性的武器射擊干預(yù)控制，使大量武器射彈遭到禁射，嚴(yán)重影響艦艇編隊(duì)的整體作戰(zhàn)效能。因此針對火力干擾沖突，跨平臺(tái)火力兼容性評估必須是一個(gè)量化評估過程，以積極促成跨平臺(tái)武器火力的兼容運(yùn)用。

其次，跨平臺(tái)武器射彈的交戰(zhàn)過程是置于一個(gè)包含“任務(wù)-交戰(zhàn)-動(dòng)作”多個(gè)層次緊密耦合的框架中進(jìn)行研究的，如圖1所示。任務(wù)層反映了艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)針對多目標(biāo)達(dá)成各自戰(zhàn)術(shù)目的所對應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)；行動(dòng)層反映了為完成各戰(zhàn)術(shù)任務(wù)可能規(guī)劃的武器射彈的交戰(zhàn)行動(dòng)方案，聚焦武器射彈開展；動(dòng)作層反映了各武器射彈執(zhí)行各自交戰(zhàn)行動(dòng)方案可能涉及的交戰(zhàn)戰(zhàn)斗動(dòng)作，交戰(zhàn)戰(zhàn)斗動(dòng)作是對武器射彈在交戰(zhàn)使用中不同過程環(huán)節(jié)的模型描述；資源層反映了武器射彈在不同交戰(zhàn)戰(zhàn)斗動(dòng)作階段涉及的相關(guān)資源。因此，在層次上跨平臺(tái)火力兼容評估指標(biāo)是一個(gè)面向多層次的指標(biāo)體系。

再者，由于武器發(fā)射基點(diǎn)的跨平臺(tái)分布特征，火力沖突將涉及射彈彈道全航路的各個(gè)階段，且由于干擾、沖突雙方所處各自彈道、航路階段的不同，造成沖突的機(jī)理將多樣化，包括二者之間的實(shí)體碰撞、命中點(diǎn)附近對友方目標(biāo)的附帶殺傷、穿越命中點(diǎn)后的對友方目標(biāo)誤傷、信息化彈藥末制導(dǎo)段的目標(biāo)特性干擾等多種情形。可見作戰(zhàn)區(qū)域擴(kuò)大，交戰(zhàn)周期延長，跨平臺(tái)火力兼容性評估在范圍上必須面向武器射彈全交戰(zhàn)彈道。

圖1 編隊(duì)跨平臺(tái)火力兼容研究框架

2 跨平臺(tái)火力兼容指標(biāo)體系

2.1 跨平臺(tái)火力兼容性量化指標(biāo)

在艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)中，武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行中與其他跨平臺(tái)武器射彈、作戰(zhàn)平臺(tái)、功能區(qū)域等對象發(fā)生的火力沖突普遍存在，且主要源自武器射彈自身或者終點(diǎn)殺傷范圍對空間的占用沖突。由于各種誤差的存在，武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行過程中發(fā)生火力沖突是一個(gè)隨機(jī)事件，即武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行過程中“不存在沖突可以安全運(yùn)用火力”、“運(yùn)用火力存在風(fēng)險(xiǎn)”兩種情況也都是隨機(jī)事件，其概率性描述可以作為武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行的火力兼容性量化表征。

交戰(zhàn)執(zhí)行火力沖突概率，記為PCflct，用于表征武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行中與其他跨平臺(tái)武器射彈、作戰(zhàn)平臺(tái)、功能區(qū)域等對象占用同一時(shí)空域資源時(shí)發(fā)生火力干擾沖突的可能性，表明武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行中發(fā)生火力沖突的概率，也就是運(yùn)用該武器射彈火力是必須承擔(dān)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

交戰(zhàn)執(zhí)行安全概率，記為PSecu，用于表征武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行中與其他跨平臺(tái)武器射彈、作戰(zhàn)平臺(tái)、功能區(qū)域等對象雖占用同一空域資源但相互之間互不干擾沖突的可能性，表明當(dāng)武器射彈交戰(zhàn)執(zhí)行可以安全運(yùn)用的概率。

艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)中交戰(zhàn)頻次高，且武器火力運(yùn)用中彈道/航路交叉、射彈作用區(qū)域重疊、射彈作用效果互擾等安全性問題突出，采取保守的火力兼容策略將使得大量武器遭到禁用，因此本文選擇概率PCflct作為火力兼容性量化指標(biāo)。

2.2 跨平臺(tái)火力兼容指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)

跨平臺(tái)武器射彈交戰(zhàn)火力兼容性評估關(guān)注的是交戰(zhàn)Ei的執(zhí)行過程中，所運(yùn)用的武器射彈ProidPro與跨平臺(tái)交戰(zhàn)Ej運(yùn)用的武器射彈、艦艇編隊(duì)內(nèi)作戰(zhàn)平臺(tái)Platfmk、功能區(qū)域Zonel之間的干擾沖突，采取交戰(zhàn)執(zhí)行火力沖突概率pij、pik、pil量化描述跨平臺(tái)交戰(zhàn)Ei與Ej、Platfmk、Zonel之間的火力兼容性。在艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)中，交戰(zhàn)Ei和交戰(zhàn)Ej處在一個(gè)“任務(wù)-交戰(zhàn)-動(dòng)作”的多層關(guān)系體系中，因此跨平臺(tái)交戰(zhàn)的火力兼容性對應(yīng)艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)相關(guān)概念層次也包含“任務(wù)-交戰(zhàn)-動(dòng)作”3個(gè)層次，其關(guān)系如圖2所示。pij、pik、pil為交戰(zhàn)層指標(biāo)。

圖2 跨平臺(tái)火力兼容性的3層指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

3 跨平臺(tái)火力兼容指標(biāo)計(jì)算模型

3.1 動(dòng)作層火力兼容指標(biāo)計(jì)算模型

圖3 交戰(zhàn)動(dòng)作層的火力兼容性評估

按照交戰(zhàn)動(dòng)作之間不同的火力沖突機(jī)理，交戰(zhàn)動(dòng)作層的火力沖突可以分為4種情況。

圖4 基于碰撞機(jī)理的火力沖突情況

圖5 基于武器射彈終點(diǎn)作用機(jī)理的火力沖突情況

圖6 基于末制導(dǎo)捕獲的火力沖突情況

3.2 交戰(zhàn)層火力兼容指標(biāo)計(jì)算模型

圖7 其他情況的火力沖突

(1)

(2)

(3)

3.3 任務(wù)層火力兼容指標(biāo)計(jì)算模型

構(gòu)建火力兼容性表征矩陣PCflct，其行數(shù)與集合Eplamp0(t)中交戰(zhàn)數(shù)量相同，其列數(shù)與Eplamp0(t)∪Plfmplamp0(t)∪Zoneplamp0(t)的元素?cái)?shù)量相同，并一一對應(yīng)，如圖8所示。將交戰(zhàn)層火力兼容指標(biāo)pij、pik、pil分別放置于矩陣PCflct對應(yīng)位置，火力兼容性表征矩陣PCflct作為任務(wù)層火力兼容指標(biāo)。

圖8 火力兼容性表征矩陣構(gòu)建示意圖

4 結(jié)論

本文針對艦艇編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)對跨平臺(tái)火力兼容性多層次、全過程、定量化的評估需求，從積極促成跨平臺(tái)兼容交戰(zhàn)的角度選取交戰(zhàn)執(zhí)行火力沖突概率PCflct作為跨平臺(tái)火力兼容性量化指標(biāo)，并按照“任務(wù)-交戰(zhàn)-動(dòng)作”層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建了跨平臺(tái)火力兼容指標(biāo)體系，并給出了3個(gè)層次火力兼容量化指標(biāo)的計(jì)算模型，能夠?qū)缙脚_(tái)火力兼容性的多層次、全過程、定量化評估與火力兼容決策提供支撐。在實(shí)際跨平臺(tái)火力兼容控制中，火力兼容性評估需要與作戰(zhàn)目標(biāo)選擇、武器-目標(biāo)動(dòng)態(tài)分配、火力兼容決策等問題聯(lián)合求解，如何在耦合性、復(fù)雜性、時(shí)效性、準(zhǔn)確性之間取得平衡是聯(lián)合求解的難點(diǎn)，這還需要進(jìn)一步的分析研究。