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联合火力打击空军目标分配模型研究pdf

归档日期:07-08       文本归类:毁伤程度      文章编辑:爱尚语录

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  2012年 6月 军事运筹与系统工程 Jun. 2012 第26卷第2期 MilitaryOperationsResearchandSystemsEngineering Vo1.26N0 . 2 联合火力打击空军 目标分配模型研究 冯社辉 ,石文蕊 ,陈思林 (空军指挥学院,北京 100097) 摘 要:目标分配是制定联合火力打击作战计划的首要问题。建立联合火力打击 目标分配模型的前 提是要有全军统一的毁伤标准和武器毁伤能力指标。利用效能指数和数学规划分四个步骤建立了联合火 力打击中空军 目标分配的模型和算法,为软件实现联合火力打击 目标分配提供 了理论基础。 关键词 :目标分配;联合火力打击;模型 ;效能指数 中图分类号:E917 文献标识码:A 文章编号:1672—8211(2012)02—0016—05 联合火力打击是以诸军兵种中远程精确打击力量为主,在其他力量支援配合下,对敌重要 目标实施综 合火力打击的进攻作战。目标分配是作战筹划、制定联合火力打击作战计划所要解决的首要问题。建立 联合火力打击 目标分配模型需要有全军统一的毁伤标准和武器毁伤能力指标,在此基础上根据各军兵种 不同武器的性能和费用建立 目标分配模型。 1 统一的毁伤标准和武器毁伤能力指标 联合火力打击中的主要力量是远程炮兵 、二炮、航空兵。要通过定量计算为各军兵种的打击兵器分配 任务,就必需建立全军统一的毁伤标准和毁伤能力指标或效能指数。 1.1 统一的毁伤标准 将对 目标的毁伤程度分为轻度毁伤、中度毁伤、重度毁伤三类 。对于军事 目标,毁伤标准可以根据所 要达成作战 目的来确定:如果为达成战术 目的,直接保障一次战斗行动,要求 目标在短时间内丧失功能,则 称为轻度损伤。例如为保障航空兵突击机场,需要对突击航线上的敌地空导弹阵地实施压制,为保障此次 战斗行动至少要求敌地空导弹阵地在 1小时内丧失功能,那么造成敌地空导弹阵地从遭受打击到重新恢 复功能至少需要 1小时的损伤就定为轻度损伤。如果要达成战役 目的,保障一次战役行动或数个连续的 战斗彳_亍动,需要使 目标在一段时问内丧失功能,对于地面 目标一般为一天 以上,这样的毁伤程度则称为巾 度毁伤。如果 目标遭到突击后,在整个战争期问或数个战役行动 内都没有恢复其功能,则称为重度损毁。 同标损伤并不一定是物理上损伤,只要功能丧失就认为 目标受到损伤。对于单个 目标或由多个要素组成 实现一定功能的 目标(如地空导弹阵地),毁伤程度标准可 以用 目标丧失功能的时间来衡量 。对于 由多个 相同同标组成的 目标群可以用集群内一定百分比的目标遭受损伤的程度来衡量。 1.2 统一的武器毁伤能力指标或效能指数 在统一毁伤标准的基础上需要建立统一的武器毁伤能力指标或效能指数。例如:假定轻度毁伤一个 机场跑道对于二炮只需要用 3发某型导弹,而完成同样任务需要某型飞机 2架,则对机场这个 目标来说 3 发该型导弹的作战效果与2架某型飞机作战效果相等。对同一 目标突击要达到相同的作战效果,不同军 收稿 日期 :2011—11—08 作者简介:冯社辉 (1972一),男,助理研究员,硕士,主要研究方向为空军作战运筹 万方数据 联合火力打击空军 目标分配模型研究 17 种可以有多种武器使用方案。各军种通过建立内部统一的武器毁伤能力指标或效能指数体系来衡量军兵 种 内不同武器的作战能力。以俄军为例:俄各军种都有一种作为基准的武器,该武器的效能值为 1,如陆 军以且一20榴弹炮为基准,空军对空作战的基准为米格 一23,对地作战的基准为米格 一27,其它武器根据 这些基准确定其效能指数 。 在各军种内建立统一效能指标基础上,建立各军兵种之间统一的武器毁伤能力指标或效能指数。确 定武器毁伤能力指标的常用方法是效能指数法。例如,俄军以152毫米炮的触发式引信杀伤爆破弹o 一 25的精度和威力作为各军种弹药毁伤能力统一的基准;以152毫米拖曳式榴弹炮 Ⅱ一20带 1个弹药基 数(60发 0中一25)炮弹作为统一的武器毁伤能力基准;各军种弹药和武器都可以换算到这个统一的基准 之上 。俄军教材中苏 一24不挂副油箱带常规炸弹 1个架次的平均毁伤能力相当于 500发基准弹药 (o 一 25炮弹),带精确制导武器的平均毁伤能力相当于 1250发基准弹药;而战术导弹 “圆点”带杀伤子母弹 弹头的毁伤能力相当于275发基准弹药;防御作战中摧毁 1个有掩护工事的标准美军装 甲师需要 19.5万 发基准弹药。俄军所有这些数据都是以全军统一指示下发的。 2 联合火力打击空军 目标分配模型 由于各军种武器性能不同,对同一 目标要达到同样的毁伤程度所需的兵力不同,付出的代价也不同。 这就需要根据各军种在联合火力打击中所能提供的兵力,合理地为各军种分配 目标,并在此基础上在空军 内部为不同机型分配 目标。目标分配完成后根据作战时间和地域确定行动方法,形成联合火力打击空军 突击行动方案 。 联合火力打击 目标分配的原则是合理用兵,争取用最小的代价达成战役 目的,为空军分配 目标的过程 可以分为以下几个步骤 :确定对不同目标所要求的毁伤程度 ;在各军种问分配 目标;为不同机种分配 目标; 确定出动顺序和次数。 2.1 不 同目标所要求的毁伤程度 2.1.1 敌方 目标体 系的毁伤程度 首先要在研究敌我双方兵力对比和 目标情况的基础上,根据战役结束时要达到的态势确定对敌方 目 标体系的毁伤程度。战役结束的标志可能是双方的战斗力对比值达到某一值、自身的损失达到某一值或 者敌方损失达到某一值。由此可以得出要求的对敌方 目标体系的毁伤程度: Ko(1 一 = l— 一 =l— (1一U)) ((11)) 式 (1)中,U为敌方 目标体系毁伤程度,取值0—1; 表示战役开始时我方与敌方战斗力指数对比值; K 为战役结束时我方与敌方战斗力指数的比值; 为我方在战役过程中损失比例的均值,取值0—1。 2.1.2 确定需要打击的各类 目标毁伤程度 根据敌方 目标体系毁伤程度 ,可以确定各 目标的毁伤程度 : = 1一(1一U)一G (2) 式 (2)中, 为对 号 目标的毁伤程度(其中子 目标达到某一毁伤标准的比例),取值0—1;N,,为 号 目标中性质相同的子目标个数; 为 号目标的权重;Ⅳ为目标数量;G=∑NWv为所有目标权重的和。 2.2 在各军种之间分配 目标 在各军种之间分配 目标时,首先要用各军种标准武器的性能指数计算打击各类 目标时所需兵力,然后 根据优化准则为不同军种选择其适合突击的目标。 2.2.1 计算各军种标准武器突击不同目标所需兵力 万方数据 18 《军事运筹与系统工程》 2012年第2期 x7= ㈩ 式 (3)中,戳 为i军种使用标准武器突击 号 目标所需兵力; 为对 号 目标的毁伤程度,取值0—1; p 为 i军种单位标准武器突击 目标中1个子 目标达到预定毁伤标准的概率。 2.2.2 根据优化准则确定各军种突击的 目标 为各军种分配合适的目标主要考虑二方面因素,一是各军种武器杀伤范围不同,可以打击的目标不 同;二是各军种武器的价值不同,要用高价值的武器突击高价值的目标。选取B 作为优化指标: Bi v 豢 (4) 式 (4)中,B 为i军种突击 号 目标时的优化指标,值越大表示该方案越好。B为i军种的价值系数,代 表使用该军种武器消耗的平均费用,以俄罗斯为例:航空兵取 1时,其它军种的价值系数值见表 1。 表 l 俄军各军种价值系数表 计算出各军种突击不同目标所需兵力及其优化指标后,可以根据优化指标为各军种选取合适的目标, 其过程可以用列表方式进行,见表2,表中数据为示意性数据。 表2 军种之间目标分配优化示意 在表中列出所有 目标并对其编号。不同军种武器所能突击的 目标种类不同,例如陆军火炮只能突击 30公里以内的2种 目标,而战术火箭或导弹可以突击85公里以内的3种 目标。表中的分式列出突击不同目 标所需的标准武器的数量和优化选择指标。从 目标所对应的列中选出优化指标值最大的1个,该 目标适合 用对应行所在的军种实施突击 ,例如对于 目标1,所在列中B 值最大(图中用方框标出),因此 目标 由陆军 火炮突击 ,目标2、4和 目标 应由航空兵实施突击(图中用方框标出)。如果 目标 号 目标适合军种 i突击 , 但 i军种兵力有限,则可以选取优化指标值次大的军种作为打击力量 。这个过程可能通过手工作业 ,参谋 人员将计算结果填入表格中,并检查各军种所需兵力是否超过可用兵力,不断调整为各军种分配突击 目标 的方案,直到达到满意解。其选择过程用规划形式可以表示为: 万方数据 联合火力打击空军 目标分配模型研究 19 ∑∑ i=1 =1 Ⅳ ∑氍 HT(i=1,2,3,4) = 1 4 ∑t=1(:1,2,…,』I~r) (5) i=1 L Dt(i=1,2,3,4;=I,2,…,Ⅳ) t ∈ {0,1} 式(5)中,B 为i军种突击 号 目标时的优化指标;t为兵力分配标志,如果选择 军种突击 号 目标 则取值为 1,否则为0;瓦 为 军种使用标准武器突击 号 目标所需兵力; 为按标准武器计算 i军种可用 兵力; 为 号 目标距战线的距离; 为 i军种武器的作战半径(以战线为起点);Ⅳ为 目标数。 2.3 为航空兵不 同机种分配 目标 将突击 目标分配给航空兵后,还要根据作战飞机的性能将这些 目标进一步分配给不同机种。其分配原 则也包括二个方面:一是符合作战半径要求,二是根据优化指标为不同机种选择 目标。 2.3.1 计算不同机种突击 目标所需兵力 yyJ 一一—l—1———R—P ^I,m ,(6)、 n( 一 ) 、u/ = 1~(1一U )¨ (7) 式(6)、式(7)中, 为 型机突击m号 目标所需兵力; 为考虑 目标的修复能力后要求对第m号 目 标的毁伤程度;Ⅳ 为分配给航空兵的第m号 目标下子 目标的数量;R,为 型机的生存概率;P 为 型机突 击m号 目标中单个子 目标达到预定毁伤标准的概率;Um为分配给航空兵的第m号 目标要求的毁伤程度; £为需要m号 目标丧失战斗能力的时间;£mr为m号 目标恢复战斗能力需要的时间。 2.3.2 根据优化准则确定各型机 突击的 目标 c = 字 (8) N 4c, 式 (8)中,C 为 型机突击m号 目标的优化指标;Yo, 为不同机型突击m号 目标时,兵力需求的最大 值;c表示 型机的效能指数。 可以用表3形式直观地显示优选的过程,从 目标所对应的列中选出优化指标值最大的1个,该 目标适 合 由对应行所在的机型实施突击,例如对于 目标2,所在列中C 值最大 (图中用方框标出),因此 目标由机 型4突击 ,目标4和 目标m应由机型5和机型2实施突击(图中用方框标出)。如果 机种兵力有限不能突 击全部优化指标最大的目标时,则可以选取优化指标值次大的机种。这个兵力分配的过程可以由参谋人员 通过调整表中的数据格手工作业求解,也可以通过求解规划来实现: max∑∑ tj, ∑ =1,2,3,4,5 m =1,2,,M (9) L Ajtj. : 1,2,3,4,5;m = 1,2,… ,M tim ∈{0,1} 万方数据 《军事运筹与系统T程》 2012年第2期 ’ 式 (9)中, 为 型机突击m号 目标的优化指标; 为J_型机突击 7/1,号 目标所需兵力; 为 型机可 用兵力; 为m 目标距战线的距离 ;A,为 型机的作战半径 (以战线为起点);ti为兵力分配标志,如果选择 型机突击m号 目标则取值为 1,否则为0; 为航空兵突击 目标数。 表3 各机型之间 目标分配优化示意 2.4 突击 目标的顺序及所需出动次数 根据 目标危急程度 对突击 目标的顺序进行排序 , 为m号 目标的危急程度。计算所需出动次数: ∑ = (10) /l』 %Jj机种部队需要出动的次数; 为J机种突击 m号 目标所需兵力; %7j机种部队一次出动可以 使用的兵力 . 3 结束语 通过建模求解分配 目标,最终要形成联合火力打击空军突击行动方案,行动方案 中至少要包括以下几 个图表 :军种 目标分配表、航空兵各机型 目标分配表、各型飞机出动架次表、各军种突击 目标时间顺序表、 航空兵出动顺序表、各军兵种部队协同方法表等。 联合火力打击 目标分配与建模是一个复杂繁琐的过程,要考虑多种因素,反复迭代逐步修正的过程, 实际中需要在确定算法后,结合指挥员经验 ,调整各种参数的取值,多次运算,才能得到符合实际的结果。 上述方法还没有深入讨论不同军种、机种突击 同一 目标时分配的方法,仍需做进一步深入地研究和探讨。 参考文献 张最 良,李长生,赵文志,等.军事运筹学 [M].北京:军事科学出版社,1993. 朱宸鎏,朱荣吕,熊笑非.作战飞机效能评估 [M].北京:航空工业fJ{版社,1993. 刘学军,徐洗.联合火力打击 目标毁伤指标分析 [J].火力与指挥控制,2004,29(5):38—40. 曾松林,王文浑,李彪,等.时间和制导资源约束下的武器 目标分配[J].火力与指挥控制,2011,36(7):95—98 万方数据

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