電源車作戰(zhàn)全過程總體戰(zhàn)場生存能力評估

鄧岳，王盛春，李龍，張穎超

（解放軍陸軍工程大學通信士官學校，重慶 400035）

生存能力是裝備在作戰(zhàn)全過程中能得以生存并具備完成任務的能力，是裝備效能評估領域的重點之一，對其進行研究的目的是盡可能增加裝備在戰(zhàn)場上的生存概率[1]。電源車廣泛應用于情報偵察、預警探測、電子對抗、通信指揮等關鍵領域，是重要的供電保障裝備，其戰(zhàn)場生存能力對其伴隨保障的重要作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能具有重要影響。當前，高技術偵察和精確打擊已成為最主要的作戰(zhàn)樣式，作為重要保障裝備的電源車，由于暴露特征明顯，已成為其伴隨保障作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要暴露源之一。因此，對電源車等保障類裝備的戰(zhàn)場生存能力評估十分重要。

目前軍內外對于戰(zhàn)場生存能力的研究主要集中在主戰(zhàn)武器裝備和基于研發(fā)的裝備，忽視了電源車等保障裝備在整個作戰(zhàn)過程中的戰(zhàn)場生存能力研究，導致理論與戰(zhàn)場應用效果存在較大偏差[2-7]。文中基于串行評估方法論，采用層次分析模型構建了電源車戰(zhàn)場生存能力綜合評估指標體系，重點討論了各種防護措施對電源車在整個作戰(zhàn)過程中總體生存能力的影響，為電源車及其保障系統(tǒng)的戰(zhàn)場生存能力建設提供參考[8-11]。

1 建立評估指標體系

在現(xiàn)代戰(zhàn)場上，對電源車的生存能力產生影響的因素有很多，同時，其生存能力不僅與己方因素相關，還受到客觀戰(zhàn)場環(huán)境和敵方武器的制約。電源車生存能力的提升途徑主要是減少被發(fā)現(xiàn)和命中的概率，同時增強自身的機動能力和所保障系統(tǒng)的預警能力。因此，電源車戰(zhàn)場生存能力指標體系主要選取偽裝隱身能力、干擾誘偏能力和預警機動能力這三個方面進行構建，如圖1所示。

圖1 電源車生存能力評估指標體系 Fig.1 Estimation index system of power vehicle survivability

2 指標量化分析

效能度量是效能參數(shù)大小的尺度，通常用百分比、概率、時間、空間和數(shù)量等具體數(shù)值或物理量表示。文中所分析的電源車生存能力指的是電源車及其伴隨保障系統(tǒng)與敵方進行一次對抗之后的生存概率，在無特殊說明的情況下，其相關效能指標參數(shù)均用概率表征。

2.1 偽裝隱身能力A

戰(zhàn)場偵察技術和打擊手段的快速發(fā)展已經嚴重威脅電源車的生存。因此，有必要加強電源車的偽裝隱身能力，使其可見光、紅外、雷達等暴露特征最小化，躲避敵方武器的偵察、識別和打擊。

2.1.1 可見光偽裝隱身能力a1

天基和空基可見光偵察是電源車所面臨的重要偵察威脅，敵方光學探測設備的發(fā)現(xiàn)概率可通過可見光偽裝隱身技術的應用實現(xiàn)大幅降低?？梢姽鈧窝b隱身能力與目標和背景的亮度有關[12]，即：

2.1.2 紅外偽裝隱身能力a2

紅外探測技術在軍事領域應用廣泛，使其成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中軍事裝備和設施面臨的主要威脅之一[13-14]。電源車在工作時，車輛發(fā)動機和車載電站都會產生大量的熱輻射，極易被敵紅外偵察設備捕捉。紅外偽裝隱身能力和裝備與背景的溫度差Δt有關，即：

2.1.3 雷達偽裝隱身能力a3

雷達偵察裝備在軍事上有廣泛的應用，其中比較典型的就是合成孔徑雷達，其分辨率很高，對電源車輛的生存威脅較大。目標的雷達偽裝隱身能力a3主要和其雷達散射截面（Radar Cross Section, RCS）有關[15]，一般取經驗值如下：0.910（圓形）、0.865（矩形）、0.840（正方形）、0.695（長條形）、0.672（復雜形）。

綜上所述，電源車偽裝隱身能力可以表示為：

式中：iaω為各三級指標的加權系數(shù)且有

2.2 干擾誘偏能力B

干擾誘偏能力是指裝備偽裝隱身失效且被敵偵察識別后，在遭受敵精確打擊的情況下，實施干擾誘偏手段，使敵打擊失效的能力[1]。干擾誘偏能力B可表示為：

式中：c1為系統(tǒng)的預警能力，是電源車及其所保障系統(tǒng)對敵實施干擾誘偏的先決條件； ωbi為各能力的加權系數(shù)，且有bi取決于電源車及其伴隨保障系統(tǒng)中各干擾誘偏裝備的性能參數(shù)，可從裝備廠家或隨裝備配發(fā)的技術手冊中直接獲取。

2.3 預警機動能力C

當電源車被敵鎖定打擊，在實施干擾誘偏的同時，也可以快速實施狀態(tài)轉換和陣地轉移[1]。電源車的綜合機動能力c2,3需要預警能力c1作為支撐，二者成串聯(lián)關系。

2.3.1 預警能力c1

電源車預警能力主要取決于伴隨保障系統(tǒng)的預警時間，由于預警反應時間取值越小越好，屬于經濟型指標，故用功效系數(shù)法將其表示為：

式中：t為作戰(zhàn)過程中電源車的實際預警時間；tmax為電源車規(guī)避敵打擊的正常預警時間，tmin為電源車規(guī)避敵打擊所需的最短預警時間。

2.3.2 綜合機動能力c2,3

電源車的綜合機動能力主要包括兩個方面：一是被敵偵察發(fā)現(xiàn)后，為了規(guī)避打擊而迅速從工作狀態(tài)轉換到機動狀態(tài)的能力，用轉換時間表征；二是在機動過程中，電源車保持機動狀態(tài)的能力，用功率、速度、坡度等物理量表征。建立電源車綜合機動能力層次分析結構模型，如圖2所示。

圖2 電源車綜合機動能力層次分析模型 Fig.2 Hierarchical analysis model of comprehensive mobility capability power vehicle

在指標能力量化的過程中，常常出現(xiàn)數(shù)值相差較大和量綱不統(tǒng)一的情況，對后續(xù)指標聚合產生影響[20]。由于綜合機動能力指標之間屬性不同，取值不同，量綱不統(tǒng)一，因此可采用模糊數(shù)學中有關隸屬度和隸屬函數(shù)的方法對機動能力指標進行歸一化處理。綜合機動能力各基本層指標的隸屬函數(shù)可寫為：

式中：xmin為該指標的最小值；xmax為該指標的最大值。

電源車綜合機動能力共有7項基本層指標，運用正負理想點法[21]中歐氏距離的計算，實現(xiàn)對綜合機動能力的量化：

式中：λi為各基本層指標對綜合機動能力c2,3的組合權重系數(shù)，且有

綜上所述，由于電源車實施綜合機動以躲避敵打擊是以其預警能力為前提，二者成串聯(lián)關系，因此可得電源車預警機動能力C= c1·c2,3。

3 權重系數(shù)的確定

上述的量化計算過程都引入了加權系數(shù)，這些系數(shù)要根據(jù)實際情況確定。由于部分指標數(shù)據(jù)不易得到和進行量化對比，為了便于分析，可結合層次分析法和德爾菲法[17-19]，根據(jù)1—9標度表（見表1），請相關領域專家對各指標重要度進行比較，根據(jù)反饋匿名函詢機制，將專家結論經過若干輪的整理、歸納、統(tǒng)計、反饋和修改，最終得到意見一致的兩兩判斷矩陣。根據(jù)判斷矩陣，計算最大特征值λmax對應的特征向量，并通過一致性比例CR進行一致性檢驗，其中 CR=CI/RI，一致性指標CI=(λmax-n)/(n-1)，RI為平均隨機一致性指標，取值見表2。當CR＜0.1時，可以認為判斷矩陣具有滿意的一致性，則歸一化的特征向量即為各因素的權重值，否則應該對判斷矩陣的元素進行調整直到其具有滿意的一致性為止[11]。

表1 1—9標度表 Tab.1 1—9 Scale tables

表2 各階矩陣的平均隨機一致性指標 Tab.2 Average random consistency index of each order matrix

4 電源車作戰(zhàn)過程任務分析

裝備執(zhí)行作戰(zhàn)任務時常呈現(xiàn)出多階段特性[20]，根據(jù)電源車在整個作戰(zhàn)過程中所承擔保障任務的不同，可以將其作戰(zhàn)過程劃分為三個階段：先期開設階段、供電保障階段、轉換機動階段。

1）先期開設階段。作為伴隨供電保障裝備，電源車應先于保障對象進行開設，此時其生存能力主要與偽裝隱身能力有關。于是，電源車在先期開設階段的生存能力E1可表示為：E1＝A。

2）供電保障階段。電源車開設完成后，啟動電站為保障對象提供電能，保障完成各項作戰(zhàn)任務。此時電源車的生存能力E2不僅與自身偽裝隱身能力有關，還與所保障對象的預警和干擾誘偏能力有關，可表示為：E2＝1-(1-A)(1-B)。

3）轉換機動階段。這一階段由于暴露時間長，可認為始終處于敵方的偵察監(jiān)視之下，雖進行了偽裝隱身，但仍是遭受打擊的重點階段。此時電源車的生存能力E3主要取決于自身偽裝隱身能力和預警機動 能力，可以表示為：E3＝1-(1-A)(1-C)。

上述電源車作戰(zhàn)各階段生存能力模型之間互相獨立且成串聯(lián)關系，因此可得電源車作戰(zhàn)全過程總體戰(zhàn)場生存能力E＝E1·E2·E3。

5 算例分析

某部隊對現(xiàn)役電源車的偽裝隱身能力進行改進，采用了新型隱身涂料，對外形進行隱身處理，并采取了發(fā)動機、電站的紅外隱身措施?，F(xiàn)對電源車改進前后的生存能力進行評估，其各單項指標的量化取值見表3。

需要說明的是，偽裝隱身能力指標a2和a3在不同階段取值不同。由于系統(tǒng)處于先期開設階段時發(fā)動機和電站未啟動，無紅外輻射，故a2分別取1（先期開設階段）和0/0.42（供電保障階段和轉換機動階段）。由于改進型系統(tǒng)對車輛外形進行隱身化處理，故a3分別取0.695（轉換機動階段）和0.910（先期開設階段和供電保障階段）。

表3 某部隊電源車單項指標量化值 Tab.3 Quantitative value of single index of the power vehicle

5.1 構建各指標判斷矩陣

通過邀請部隊專家和一線部隊裝備使用人員對各項指標的重要程度進行判斷打分，得到各指標的判斷矩陣，并用Matlab求出矩陣的最大特征值及其特征向量并歸一化，再進行一致性檢驗。其中偽裝隱身能力和干擾誘偏能力各指標判斷矩陣及其計算結果分別見表4、表5。

5.2 計算指標權重

根據(jù)判斷矩陣，計算得出偽裝隱身能力和干擾誘偏能力各指標的權向量：

表4 偽裝隱蔽能力各指標判斷矩陣 Tab.4 The judgment matrix of each index of camouflage ability

表5 干擾誘偏能力各指標判斷矩陣 Tab.5 The judgment matrix of each index of interference ability

5.3 評估電源車生存能力E

根據(jù)上述各能力指標的權重及其量化值，計算電源車在不同防護措施方案下的生存能力，并對改進前后電源車的生存能力進行比較。當電源車采取某項防護措施時，其對應的能力指標參數(shù)為有效，否則記為0。各防護措施與電源車生存能力的關系見表6，計算結果的Origin仿真曲線如圖3所示。

表6 防護措施與電源車各階段生存能力的關系 Tab.6 Relationship between protective measures and survivability of power vehicle at all stages

圖3 不同防護措施方案下現(xiàn)役型和改進型電源車作戰(zhàn)全過程生存能力對比 Fig.3 Comparison of survivability of the active and improved power vehicles under different protective measures

從表6和圖3可以看出，隨著干擾誘偏和預警機動等防護措施的實施應用，電源車的總體戰(zhàn)場生存能力不斷提高，特別是采取預警機動措施后，現(xiàn)役型電源車作戰(zhàn)全過程生存能力相對提高了179.4%，改進型電源車相對提升了41%。通過對電源車的偽裝隱身能力進行改進，改進型電源車的作戰(zhàn)全過程生存能力提升了76.4%，說明提升裝備偽裝隱身能力對提高其戰(zhàn)場生存能力有著十分重要的作用；但是使用的防護手段較多，導致成本大幅提高且操作使用復雜，只適合對特別重要目標伴隨保障時的防護。

通過上述分析，改進型電源車生存能力仍然偏低，這是由于電源車紅外偽裝隱身的難度較大，特別在供電保障和轉換機動過程中發(fā)動機和發(fā)電機產生大量的熱輻射，很容易被敵方發(fā)現(xiàn)識別并摧毀。下一步可通過采用低紅外輻射特征的全水冷電站或對車輛表面噴涂新型多波段兼容迷彩涂料等手段，有效提升電源車的紅外偽裝隱身能力，進一步提升電源車及其伴隨保障系統(tǒng)的戰(zhàn)場生存能力。

6 結語

文中在考慮電源車全作戰(zhàn)過程各階段的使用特點的基礎上，對實施改進前后的電源車總體戰(zhàn)場生存能力進行了定量評估，分析總結了影響電源車戰(zhàn)場生存能力的主要影響因素和有待后續(xù)改進的技術性能指標，為電源車及其保障系統(tǒng)的戰(zhàn)場生存能力建設提供依據(jù)，也能為其他勤務保障裝備的生存能力評估提供參考。