艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標體系研究*

劉新運 管瑩瑩 朱德法

(1.92493部隊 葫蘆島 125000)(2.江蘇自動化研究所 連云港 222061)

?

艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標體系研究*

劉新運1管瑩瑩2朱德法2

(1.92493部隊 葫蘆島 125000)(2.江蘇自動化研究所 連云港 222061)

艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃是對陸攻擊作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)中的重要組成部分,評價指標是進行航路規(guī)劃的基礎(chǔ)。分析了艦載航空兵對陸攻擊作戰(zhàn)航路規(guī)劃的特點,構(gòu)建了航路規(guī)劃評價指標體系,為艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的設(shè)計及實踐提供參考。

航空兵; 航路規(guī)劃; 評價指標

Class Number E917

1 引言

艦載航空兵對陸攻擊任務(wù)是艦載航空兵及飛機編隊突破敵方防空領(lǐng)域,深入敵方縱深區(qū)域、戰(zhàn)略腹地執(zhí)行戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)任務(wù),消滅敵方重要的政治、經(jīng)濟和軍事目標。在大多情況下作戰(zhàn)飛機需要最大限度地接近目標以達到較好的打擊效果,因此必須設(shè)法突破敵方的防空火力網(wǎng)絡(luò)。對陸攻擊的作戰(zhàn)飛機可以在幾十米的超低空飛行、幾千米的中空飛行,也可以在數(shù)萬米的高空飛行,但必須針對環(huán)境、目標等外部條件進行對陸攻擊突防的航路規(guī)劃,最終實現(xiàn)對敵目標的攻擊。艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標的研究目的是對艦載航空兵對陸航路規(guī)劃進行有效評估,發(fā)現(xiàn)和糾正航路規(guī)劃中存在的問題,為航路規(guī)劃提供科學依據(jù),滿足艦載航空兵對陸攻擊最大突防概率及攻擊效能的需求。衡量艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的有效程度,就必須研究航路規(guī)劃的效果是否滿足艦載航空兵對陸攻擊的需求,提出航路規(guī)劃總體指標,通過分析指標來構(gòu)建艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的評價指標體系。

2 艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃概述

艦載航空兵是海軍參與對陸作戰(zhàn)的重要組成部分,艦載航空兵編隊通過攜帶空地導彈和精確制導炸彈等各種機載武器對預定陸上目標實施突擊以完成近距空中支援、戰(zhàn)場空中遮斷、縱深遮斷、壓制防空作戰(zhàn)、戰(zhàn)略轟炸等對陸作戰(zhàn)任務(wù)[1～3]。為了成功的完成對陸攻擊作戰(zhàn)任務(wù),艦載航空兵在執(zhí)行任務(wù)過程中需要對如何有效、安全地完成任務(wù)進行規(guī)劃,即任務(wù)規(guī)劃。航路規(guī)劃作為任務(wù)規(guī)劃的主要功能之一,在任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)中占有重要地位。

航路規(guī)劃(Route Planning)是指在特定約束條件下,尋找運動體從初始點到目標點滿足某種性能指標的最優(yōu)運動軌跡[4]。它研究的對象涉及到空中、陸地、水面以及水下各種運行器,這種技術(shù)已被廣泛應用于軍用、民用的多個領(lǐng)域[5]。艦載航空兵航路規(guī)劃是以實現(xiàn)艦載航空兵執(zhí)行對陸攻擊任務(wù)的艦載機規(guī)劃出能夠保證艦載機安全突防的飛行航路為目的的突防技術(shù)。其目的就是要最大限度地利用地形和戰(zhàn)場環(huán)境等信息,規(guī)劃出生存概率最大,且滿足自身機動性能的艦載航空兵突防軌跡,來大幅度提高艦載航空兵對陸攻擊的作戰(zhàn)效能。在防空技術(shù)日益完善的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,航路規(guī)劃是提高作戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)效能,實施遠程精確打擊的有效手段。在艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃過程中,評價指標體系的建立是航路規(guī)劃的前提和基礎(chǔ),如圖1所示。

圖1 艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃過程

艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的特點:

1) 在海上移動平臺的起落

航空母艦是艦載機起飛、著落的平臺。艦載機在執(zhí)行對陸攻擊任務(wù)時,從母艦起飛,完成作戰(zhàn)任務(wù)后需要返航降落到母艦。在進行航路規(guī)劃時,艦載機的航路起點在航空母艦,起飛方向受航母航行方向影響,即航路起點方向與航母方向有關(guān),返航時需要經(jīng)過航母編隊的識別艦,經(jīng)過允許后方能進入返航航線,同時計算艦載機飛行航路時還需要考慮航母的運動給艦載機航程上帶來的影響。

2) 攻擊目標的位置、特征

艦載機執(zhí)行對陸攻擊的目標有多種類型,有機場、雷達站、導彈陣地、車載系統(tǒng)、重要建筑物等,包括固定的目標、移動的目標,有些目標沒有防御能力,有些目標具有防御能力,不同的目標有著不同的特征。對于運動目標而言,在航路規(guī)劃時同樣需要考慮目標運動帶來航路變化因素。

3) 對目標采用的攻擊方式

艦載機對陸攻擊可采用多種攻擊方式,攻擊方式直接影響航路的規(guī)劃,例如低空、超低空突防,則艦載機的飛行航路規(guī)劃時只能采用低空、超低空飛行高度,高空突防時進行航路規(guī)劃只能采用高空飛行高度。

4) 對目標攻擊的進入方向

航空兵攻擊或偵察敵方目標時通常按照特定的角度或者特定的角度區(qū)間接近敵方。當艦載機以該方向攻擊或飛越過目標時,目標被摧毀的概率最大或獲得目標的信息最多。在選定目標時,通常要確定這樣一個攻擊方向,以提高任務(wù)完成的效果。這一方向稱為進入目標方向。因為艦載機在飛行時,航路是存在誤差的,允許艦載機在規(guī)劃的航路的周圍進行飛行,因此艦載機在接近目標時,實際進入目標點的方向可以與進入方向有一定的偏差。

5) 對目標的攻擊時間

為了使得艦載機攻擊敵方陸地目標具有突然性,指揮員必須根據(jù)戰(zhàn)役意圖及戰(zhàn)場情況,正確地規(guī)定戰(zhàn)斗發(fā)起的時機和方法,力求在創(chuàng)造作戰(zhàn)時機的過程中,隱蔽自己,迷惑敵人。有利的作戰(zhàn)時機是實現(xiàn)完成艦載航空兵的預先展開,突然發(fā)起戰(zhàn)斗。想要充分發(fā)揮好作戰(zhàn)時機,必須在時間上嚴格控制,要求艦載機能夠在正確的時間到達預定的地點。在時間約束條件中,隱含了對我機飛行速度的條件,即我機能夠在有效的飛行速度范圍內(nèi)完成飛行,根據(jù)時間需求到達預定地點。

3 航路規(guī)劃評價指標體系設(shè)計

航路規(guī)劃評價指標體系是對航路規(guī)劃所要達到的要求進行的綜合評價,是航路規(guī)劃的關(guān)鍵內(nèi)容?？茖W構(gòu)建評價指標體系是開展評價工作的重要前提和基本保障[6]。艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標需重點考慮作戰(zhàn)指揮使用的需求,艦載航空兵完成對陸攻擊任務(wù)的需求是核心,指標體系的設(shè)計必須圍繞著完成作戰(zhàn)任務(wù)的需求展開。航路規(guī)劃的指標有些能夠通過定量的值獲取得到,有些信息只能是一個定性的描述,在選取航路規(guī)劃指標時,應當將定性指標與定量指標相結(jié)合,充分利用人的主觀能動性,使得指標值的獲取更加有效,利于將軍事專家的經(jīng)驗融合到評價指標體系中,提高指標體系的智能化評估[7～9]。選擇對艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價結(jié)果影響權(quán)重較大的關(guān)鍵性指標,以減少指標重疊,增強指標的科學性。依據(jù)上述航路規(guī)劃的評價原則,將指標體系分為三個方面,分別為效益性指標、經(jīng)濟性指標、安全性指標,在此三方面建立艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標體系,如圖2所示。

圖2 艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃評價指標體系框架

3.1 效益性指標

效益性指標是對作戰(zhàn)目標的實現(xiàn)程度的綜合評價[10]。艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的效益性指標包括航路規(guī)劃成功率指標、持續(xù)攻擊能力指標和規(guī)劃航路可用性指標。

1) 航路規(guī)劃成功概率指標

在艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃時,必須使得規(guī)劃的航路能夠按照作戰(zhàn)任務(wù)要求,讓作戰(zhàn)飛機按照預定的作戰(zhàn)時刻到達突擊目標攻擊位置,以保證作戰(zhàn)艦載航空兵按照計劃實施突防。在進行航路規(guī)劃時,并不是每次都可以根據(jù)約束條件完成航路的規(guī)劃,約束條件越多,規(guī)劃的成功率將越低。如果在一定的約束條件下,規(guī)劃成功的次數(shù)與規(guī)劃的次數(shù)比值越大,則說明航路規(guī)劃的成功率越高。通過航路規(guī)劃的成功率可以衡量一個系統(tǒng)能夠成功完成航路規(guī)劃的能力。

2) 持續(xù)攻擊能力指標

艦載航空兵到達預定位置對敵實施攻擊后,還需要根據(jù)毀傷效果情況對敵實施再次攻擊及后續(xù)攻擊,在進行航路規(guī)劃時需要將再次攻擊以及后續(xù)攻擊的因素考慮進去。通常情況我機攻擊一次后會根據(jù)毀傷效果進行再次攻擊或者對其他目標進行攻擊,因此規(guī)劃出來的航路是否能夠讓艦載航空兵能夠按照作戰(zhàn)任務(wù)需求實現(xiàn)多次打擊也是衡量效益的另一個指標。

3) 規(guī)劃航路可用性指標

通過計算機系統(tǒng)規(guī)劃出的航路也并不是每一個都是可行的航路,作戰(zhàn)指揮人員將對根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)情況、作戰(zhàn)采用的戰(zhàn)術(shù)方法等對規(guī)劃出航路進行主觀評價,根據(jù)指揮員作戰(zhàn)經(jīng)驗進行衡量,采用合適的航路。通過航路的可用性指標可以衡量出系統(tǒng)規(guī)劃的航路可用與否的程度。

3.2 經(jīng)濟性指標

經(jīng)濟性指標主要是指對艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的容量、對單個目標規(guī)劃的可行航路數(shù)、規(guī)劃單個航路的時間、規(guī)劃所有航路的時間、航路飛行時間等進行度量的指標。

1) 航路規(guī)劃容量指標

航路規(guī)劃的容量是衡量系統(tǒng)對航母編隊艦載航空兵進行航路規(guī)劃的整體能力,即系統(tǒng)最多能規(guī)劃多少艦載航空兵的航路。航路規(guī)劃的容量應當最低滿足一次性對敵實施攻擊的目標的總數(shù)量。

2) 航路規(guī)劃耗時指標

艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃耗時作為航路規(guī)劃的一項重要性能指標,航路規(guī)劃需要在規(guī)定時間內(nèi)完成,否則影響整個作戰(zhàn)籌劃過程。航路規(guī)劃的時間快慢直接影響到整體航路規(guī)劃的好壞,再好的航路如果不能在執(zhí)行任務(wù)前生成,也只能被凍結(jié)在任務(wù)執(zhí)行前。在多個艦載航空兵編隊執(zhí)行任務(wù)時,對陸攻擊航路規(guī)劃的基本要求是完成對所有艦載航空兵的航路規(guī)劃。通常,規(guī)劃所有航路的時間與規(guī)劃航路的容量成正比例關(guān)系。

3) 可行航路數(shù)量指標

在對單個艦載航空兵進行航路規(guī)劃時,能夠規(guī)劃出最優(yōu)的航路,同時還應當能規(guī)劃出次優(yōu)的航路方案,使得作戰(zhàn)指揮人員對規(guī)劃的航路具有一定的參考,以便指揮員能夠更好地決策,也使得指揮員有參與進行航路規(guī)劃的可能。單個航路規(guī)劃的可行數(shù)量必須大于作戰(zhàn)任務(wù)方案的個數(shù)。

4) 航路飛行時間指標

不同的航路規(guī)劃方法,生成的艦載機對陸攻擊航路飛行時間是不同的,規(guī)劃出的艦載機飛行路線越合理,飛行時間越短,艦載機耗油越少,則航路規(guī)劃的經(jīng)濟性指標越好。

3.3 安全性指標

安全性指標是用來評估艦載航空兵按照規(guī)劃的航路產(chǎn)生的安全系數(shù),主要包括規(guī)劃的航路避開禁飛區(qū)的概率、在對陸攻擊過程時受到敵防空火力的概率以及艦載航空兵在規(guī)劃的航路中的油耗帶來的安全性。

1) 禁飛區(qū)避開率指標

艦載航空兵在對敵作戰(zhàn)區(qū)域中存在著雷電、霧、雨等惡劣天氣、山地地形障礙,以及敵方預警偵查巡邏的區(qū)域等。在艦載航空兵對陸攻擊的飛行過程中盡最大可能避開這些區(qū)域,以提高飛行的安全性以及達到隱蔽飛行對敵實施突襲的目的。禁飛區(qū)具有不同的類型,同時也有不同的形狀,如圓形區(qū)域、方形區(qū)域、多邊形區(qū)域、扇形區(qū)域等。在不能完全避開禁飛區(qū)時,應當最大可能地避開其核心區(qū)域,即在此禁飛區(qū)域中飛行的時間盡可能地短。避開禁飛區(qū)的概率越大,對艦載航空兵規(guī)劃的航路安全性系數(shù)越高,反之安全性系數(shù)越低。

2) 防空火力攻擊率指標

敵方陸地重點目標都有著防空火力保護,配以遠程搜索雷達探測預警,近程跟蹤雷達進行火力打擊。艦載航空兵在突擊敵方目標時必須繞開敵方的搜索雷達探測區(qū)域,或者利用雷達探測盲區(qū)進入敵方陣地,但在具備對敵打擊條件前,必須躲開敵方的防空火力范圍,避免尚未攻擊敵目標反先被敵火力擊毀,達不到預定作戰(zhàn)任務(wù)的目的。敵方防空火力一般是導彈、高射炮結(jié)合的方式進行防空,導彈攔截距離較遠,采用連續(xù)波體制的地空搜索雷達和照射雷達,低空性能較好,可攔截距離敵方陣地幾十公里以內(nèi)的中低空目標,高炮和高射機槍能打擊火力范圍內(nèi)高度的超低空目標,具有較強的低空和超低空防空能力。評判航路的安全性,可以采用評判艦載航空兵是否受到敵防空火力攻擊的概率值。概率值越大,航路安全性越低,反之航路安全性越高。

3) 返航剩余油量指標

艦載航空兵執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時必須考慮艦載航空兵在飛行過程中的耗油,如果在進行航路規(guī)劃時未考慮飛機油耗將對飛機帶來災難性打擊。因此在航路規(guī)劃時必須考慮到艦載航空兵返航油量,以保證艦載航空兵能夠安全返航。艦載航空兵在飛行過程中以不同的速度、在不同高度飛行,飛機的耗油量也不一致,另外耗油還跟飛機加載的武器數(shù)量有關(guān)系,機身重量影響飛機的耗油。返航剩余油量指標用來評價飛機航路是否安全的另一個重要指標,剩余油量少并接近返航需耗油極限則安全性系數(shù)低,反之安全性系數(shù)高。

4 結(jié)語

艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃是艦載航空兵作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃的重點內(nèi)容之一,航路規(guī)劃的優(yōu)劣很大程度影響著對陸攻擊的成敗。本文針對艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃的評價指標體系進行了研究,對指標體系進行詳細的分析和劃分,重點研究了效益性指標、經(jīng)濟性指標、安全性指標,為全面系統(tǒng)地評估艦載航空兵對陸攻擊航路規(guī)劃提供了一種方法。

[1] 李相民.編隊對地攻擊作戰(zhàn)效能評估理論與方法研究[D].西安:西北工業(yè)大學博士學位論文,2006.

[2] 王書梅,董樹軍,張慶捷.作戰(zhàn)運籌學[M].北京:解放軍出版社,2007.

[3] 郝金生.軍隊自動化指揮系統(tǒng)概論[M].西安:軍事科學出版社,1995.

[4] 閔昌萬,袁建平.軍用飛行器航跡規(guī)劃綜述[J].飛行力學,1998,16(4):14-19.

[5] 丁明躍,鄭昌文,周成平,等.無人飛行器航跡規(guī)劃[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[6] 王瑋,周明,韋華.信息化條件下武器系統(tǒng)應急作戰(zhàn)能力評價方法[J].指揮控制與仿真,2015,36(5):13-17.

[7] 劉新艷,黃顯林,吳強.對地攻擊任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的功能體系框架設(shè)計[J].哈爾濱工業(yè)大學學報,2007,39(7):1013-1016.

[8] 江漢,張義宏,尹浩,等.現(xiàn)代C4ISR系統(tǒng)綜合評估指標體系[J].火力與指揮控制,2007,32(9):34-38.

[9] 彭鵬菲,劉忠,張建強.基于評價指標模糊集的復雜系統(tǒng)效能評估方法研究[J].指揮控制與仿真,2007,29(3):58-61.

[10] 程浩,謝鵬翔,郝艷紅.聯(lián)合火力打擊火力計劃評估指標研究[J].艦船電子工程,2010,30(8):4-6.

Route Planning Evaluation Index of Carrier Aviation Anti-Ground Attack

LIU Xinyun1GUAN Yingying2ZHU Defa2

(1. No. 92493 Troops of PLA, Huludao 125000)(2. Jiangsu Automation Research Institute, Lianyungang 222061)

The route planning of carrier aviation anti-ground attack of aviation air combat is one key of the important research contents of anti-ground attack mission planning system, and the evaluation index is the basis for route planning. The characteristics of carrier aviation anti-ground attack route planning are analyzed, and the evaluation index system of route planning is constructed. All of the efforts provide reference value for the design and practice of carrier aviation anti-ground attack route planning.

aviation, route planning, evaluation index

2015年3月11日,

2015年4月26日

船舶預研支撐技術(shù)基金項目(編號:12J3.7.4)資助。

劉新運,男,博士研究生,高級工程師,研究方向:裝備管理。

E917

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.09.011