单位文秘网 2022-02-15 08:16:40 点击: 次
摘要:本文确定了作战试验环境设计的主要内容,围绕战场自然环境、复杂电磁环境、敌方威胁环境内容进行分析设计,建立了综合的作战试验环境矩阵,提出了用反映在三维空间上环境矩阵离散点代表典型作战试验环境的思路及作战试验环境分析方法,确保了被试装备作战环境试验的充分性和可信性,对深化武器装备作战试验研究具有一定的借鉴意义。
Abstract: This paper determined the main content of operational test environment design, analyzed from battlefield environment, complex electromagnetic environment and threat environment, established a comprehensive operational test environment matrix, proposed the idea of using environment matrix discrete points reflected in three dimensional space to represent typical operational test environment to ensure the adequacy and credibility of the combat environment test subjects equipment, which has certain reference significance to deepen the weapon equipment operational test study.
关键词:作战试验环境;设计;环境矩阵
Key words: operational test environment;design;environmental matrices
中图分类号:E91 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)08-0181-04
0 引言
武器装备作战试验是指在装备全寿命周期内,为检验和评估装备作战效能和作战适用性,由独立作战试验机构依据装备训练与作战任务剖面要求,构建近似实战、高度逼真的试验环境,运用多种试验方法和手段,对装备进行试验与鉴定的综合过程。可见,武器装备作战试验重点就是在接近真实的作战环境中检验武器装备的作战效能和作战适用性,作战试验环境如何构建,我们这方面的研究基本是空白的,武器装备作战试验环境设计研究,能够确保作战试验环境的构建的独立性,保证作战试验的充分性,提供作战试验的费效比,对推进作战试验开展具有重要意义。
1 武器装备作战试验环境的概述
“战场”在《军语》的解释:是指敌我双方作战活动的空间,“战场环境”是战场及其周围对作战活动有影响的各种情况和条件的统称,是作战空间中对战争态势有影响的各类客观因素的集合。人们对战场环境概念有着不同的理解,一种意见认为,战场环境应划分为陆战场环境、海战场环境、空天战场环境和电磁战场环境。这种划分将自然属性相关的战场环境人为地分层,难以根据现代条件下战场环境的特点,有针对性地研究各个战场环境对联合作战行动的影响。另一种意见认为,战场环境主要由自然地理环境、人文环境、经济环境和交通运输与通信等要素构成。这种划分方法不够全面,尤其缺少对信息化条件下战场环境构成要素的基本认识,如复杂电磁环境。比较主流的观点认为,信息化条件下的战场环境,具有自然属性、社会属性和军事属性。体现了战场环境是战场及其周围与作战活动相关的各种情况和条件统称。
作战环境又叫做战场环境,是独立于作战系统而存在的客观环境。根据作战任务选定战场区域后,其客观自然环境、社会环境即相对稳定。因此,作战环境主要包括具有自然属性和社会属性的战场自然环境、自然属性和军事属性的复杂电磁环境、军事属性的敌方威胁环境。作战试验环境应尽可能接近真实的战场环境,是对作战环境的模拟。因此,作战试验环境设计应该围绕战场自然环境、复杂电磁环境和敌方威胁环境进行设计。如图1,作战试验环境的总体设计。
2 战场自然环境设计
战场自然环境设计主要包括地表环境、气象环境、水文环境的设计。地表环境又可以分为高原环境、山地环境、丘陵环境、盆地环境、平原环境、草原环境、沙漠环境、水网环境、冰盖环境等;气象环绕又可以分为温度环境、湿度环境、气流环境、光照环境、能见度环境、降水环境、云层环境等;水文环境又可以分为水温环境、水流环境、潮沙环境、浪涌环境、水体环缆、腐蚀环境、能见度环境、水底环境等。在作战行动中,一些战术指标往往受到多种战场自然环境因素的影响。战场自然环境对装备的战术指标影响,不能用单个因素的作战性能因子来反映,而应该采用多种因素综合表征。如图2,战场自然环境的影响因素设计。
根据作战需求,提出研制新装备的需求,同时可以确定该装备的作战使命。新研制装备要进行作战试验,包括作战效能试验和作战适用性试验。以被试装备的作战效能为例,每个效能指标能独立分解成若干个能力指标,能力指标要在作战试验环境中考核。在战场自然环境的考核中,主要是地表、气象、水文等环境的考核,地表、气象、水文根据不同的作战任务确定的不同试验内容而决定。例如,在高原环境条件下陆军某型坦克作战试验环境的构建,应根据高原地表、水文、气象特点和影响因素设计作战试验环境内容,高原地表环境可以按照残丘的戈壁地、简易土路、沙漠路等试验环境进行设计;高原气象环境可以按照降水强度、气压、温度湿度等试验环境进行设计。
3 复杂电磁环境设计
复杂电磁环境从产生辐射的角度来看,主要包括三个方面:人为电磁辐射、自然电磁辐射,以及辐射传播因素。人为电磁辐射是战场电磁环境的主体,按照作战进程不断发生着剧烈的变化,主要包括对抗性电磁环境、非对抗性电磁环境、电磁噪声环境,其中,对抗性电磁环境分为压制干扰环境、欺骗干扰环境、电磁脉冲环境;非对抗性电磁环境分为不同体制信号干扰环境和同体制信号干扰环境;电磁噪声环境分为地区噪声环境和平台噪声环境。自然电磁辐射主要包括静电、雷电、宇宙射线等,这在野战环境中是一个几乎不可控的组成要素。辐射传播因素主要指能够影响电磁波传播形态的各种媒介物质,如大气、土壤、人造电磁散射体等。如图3,复杂电磁环境结构图。
复杂电磁环境试验是验证武器装备最终能否有效发挥作战效能的高级阶段。为满足复杂电磁环境下武器装备作战试验,必须根据装备定型试验的特点,设计其复杂电磁环境试验考核内容。根据复杂电磁环境结构图,装备复杂电磁环境的设计内容应包括电磁兼容性试验环境设计、瞬态电磁干扰试验环境设计和射频及光电环境适应性试验环境设计。电磁兼容性试验环境设计,解决复杂电磁环境下装备兼容工作问题,涉及相同或不同体制信号干扰、地区电磁噪声和平台电磁干扰等环境;瞬态电磁干扰试验环境设计,解决装备干扰和反干扰能力问题,涉及雷电干扰、静电放电、电磁脉冲、压制干扰、欺骗干扰等环境;射频及光电环境适应性试验设计解决辐射传播因素的内场和外场试验,涉及大气传播媒介、土壤传播媒介和人造电磁散射体等环境。最后,依据被试装备的功能、性能、使用频率等基本信息,充分利用获得的电磁兼容试验、复杂射频及光电环境适应性试验、瞬态电磁干扰试验及经验数据,建立系统分析模型,对被试装备在复杂电磁环境下作战试验进行评估,考核被试装备在复杂电磁环境下的作战效能和作战适用性。
4 敌方威胁环境设计
火力威胁是战场上敌方最主要的威胁。敌方联合火力威胁主要包括远程火力威胁和近距离作战火力威胁。远程火力威胁是指使用作战飞机、导弹、多管火箭炮等远程武器和精确制导炮弹实施长时间、大规模、高强度的火力饱和打击,大量杀伤威胁我方有生力量,瘫痪我方指挥系统,削弱我方作战潜力。近距离作战火力威胁是指敌我双方在近距离交战中,敌方利用火炮、反坦克炮、坦克炮和火箭炮及枪械等常规武器装备,对我方进行火力威胁打击,并联合远程火力对其实施火力支援威胁。
敌方联合火力威胁环境的影响因素分为直接影响因素和间接影响因素两类,如图4。直接影响因素主要包括:敌方武器弹药对装备造成的直接损伤,因爆炸冲击波对装备造成的震动而引发的装备故障,因爆炸改变的地表形状造成的装备通行障碍,以及因爆炸引起的烟尘而造成的装备观瞄障碍等。间接影响因素主要指的是敌方联合火力环境对装备操作者的影响,包括震动、强光、噪声、刺激性气味等容易使装备操作者产生烦躁、焦虑等不良情绪,如果装备自身同时存在操作复杂、可靠性差等特征,则更容易加重操作员的负面情绪,使得装备难以发挥出正常的效能,由此反映出装备的联合火力环境适用性不强。
5 作战试验环境分析
作战试验环境是开展作战试验的平台,把平台设计好,才能保证作战试验的充分性和作战试验结果的可信性。对作战试验环境的设计,首先,对作战试验环境进行科学的分析,确定试验环境相对应的影响因素,构建出体现影响因素的各试验场景环境。其次,对各试验场景或环境进行分析,细化分解成相对独立的关键要素,把要素按照强、中、弱的程度进行划分,对作战试验环境进行细化设计。最后,根据作战任务和经验分析判断,优选出具有代表性的典型作战试验环境。
作战试验环境的分析方法,一般按照“五先五后”原则,即先整体后局部、先敌方后我方、先主要方向后次要方向、先前沿后纵深、先概略分析后精确分析,采取整体分析、分区分析、要素分析、重点分析相结合的方式对作战试验环境进行系统分析设计。如图5,作战试验环境分析。方法步骤如下。
5.1 通观全貌整体分析。根据被试装备的作战使命,整体分析被试装备的作战试验环境,确定被试装备的影响因素,围绕战场自然环境、复杂电磁环境、敌方威胁环境的关键影响因素,构建各个试验场景环境,进行作战试验环境的总体设计。
5.2 着眼特点分区分析。着眼作战试验特点,对战场自然环境、复杂电磁环境、敌方威胁环境进行独立分析。围绕战场自然环境进行分析,能够分解成自然场景1、自然场景2、自然场景3,直至若干自然场景n;围绕复杂电磁环境进行分析,能够分解成电磁环境1、电磁环境2、电磁环境3,直至若干电磁环境n;围绕敌方威胁环境进行分析,主要是指敌方的火力威胁,能够分解成火力环境1、火力环境2、火力环境3,直至若干火力环境n。通过对各个作战试验环境的独立深入分析,找出各试验环境对被试装备的独特影响要素。
5.3 区分要素逐个分析。就是把作战区域内具有影响装备作战效能和作战适用性价值的作战试验环境要素,分门别类进行分析判断、优选,从中优选出每个环境要素对被试装备的影响程度,在每个环境的各关键要素的强、中、弱程度影响下,考核被试装备的效能发挥程度、完成任务的好坏程度,根据测得的数据及评估结果,评估被试装备,为决策者提供有价值的信息。
5.4 紧贴任务重点分析。根据不同的作战任务,在总体分析的基础上,根据攻防作战的特点和需要,就影响作战的关键试验环境要素进行逐一逐层的分析。
6 作战试验环境关键要素确定
通过对上述的作战试验环境分析,在战场自然环境层次方面,确定场景1的自然环境关键要素,依次类推,确定场景2、场景3……场景n的关键要素;在复杂电磁环境层次方面,独立分析电磁环境1至电磁环境n的关键要素,再分析场景1在电磁环境1至电磁环境n影响下的要素,确定场景1直至场景n在电磁环境1至电磁环境n影响下的各个关键要素。通过上述得出,战场自然环境关键要素和复杂电磁环境关键要素构成了一个被试装备待试环境的关键要素矩阵A={a11,a12,…,a1n},其中a11={b11, b12,…,b1n}T,a1n={bn1,bn2,…,bnn}T,a1n代表自然场景n的关键要素集合,bnn代表自然场景n的在电磁环境1至电磁环境n影响下的关键要素。同理,战场自然环境关键要素和复杂电磁环境关键要素构成的矩阵A={a11,a12,…,a1n},在敌方火力威胁下的关键要素分析,得出矩阵C={c11,c12,…,c1n},其中c11={d11,d12,…,d1n}T,c1n={dn1,dn2,…,dnn}T,c1n代表独立火力威胁n的关键要素集合,dnn代表矩阵A中的第bnn关键要素在火力威胁n影响下的关键要素。通过这样的分析确定方法,找出的被试装备作战试验环境的所有关键要素,他们要素之间都是相互独立的,且每个要素指标之间不具有重复性,这些个关键要素的离散点,如图6,代表的就是基于作战任务的典型作战试验环境。在开展实装对抗的武器装备作战试验过程中,找到这些具有代表性的离散点对应的试验环境,构建作战试验环境每个关键要素的指标体系,进行作战试验环境设计,才能保证试验的充分性和可信性。
7 结论与展望
我军作战试验的研究处于起步阶段,对作战试验环境设计研究基本是空白的,现行的装备试验的主要分为研制试验和定型试验两个主要部分,研制试验是在可控的理想试验环境下进行的试验,定型试验在弥补实战短板方面进行了部队试验和部队试用,虽然试验环境更加严酷,但是距离作战试验环境要求还有差距,且依托平时的演习进行的部队试验和部队试用,试验环境单一、不全面。本文通过战场自然环境、复杂电磁环境、敌方威胁环境三者间的交互分析,建立了环境指标矩阵和三维试验空间模型,空间内的全部离散点代表不同作战试验环境的点的集合。本文还提出了作战试验环境分析方法,利用这种作战试验环境分析方法,根据具体的作战使命和任务特点,能够在“战场自然环境—复杂电磁环境—敌方威胁环境”三维空间上找出对应的一组离散点,离散点代表的就是基于作战任务的具有代表性的典型作战试验环境,围绕这些具有代表性的典型作战试验环境进行设计,能够确保被试装备的作战环境试验的充分性,这种针对离散点的作战试验环境设计的试验较以往的环境试验,更能节省资源、降低经费、提高效率,避免试验的重复性,具有重要的研究价值。作战试验环境指标需要根据被试装备的作战使命和任务来确定,如陆军某型装备在复杂电磁环境下对防御之敌进攻战斗的对抗试验,应该根据不同的作战使命和被试装备的用途,选择严寒、湿热、高寒、沙漠等不同地区,假想威胁对象的战术、战法和火力威胁模式,构建近似实战的作战试验环境。可见,深化作战试验环境设计研究,对于推进武器装备作战试验的研究具有重要价值,对应指导作战试验的实践工作具有重要意义。
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