于海泳 倪小清 楊 鵬 王曉亮

(1.北海艦隊(duì)海洋水文氣象中心 青島 266000)(2.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)(3.92529部隊(duì) 臺(tái)州 318000)

海洋水文氣象對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響研究*

于海泳1倪小清2楊 鵬2王曉亮3

(1.北海艦隊(duì)海洋水文氣象中心 青島 266000)(2.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430)(3.92529部隊(duì) 臺(tái)州 318000)

驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)行動(dòng)受到海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的直接影響,其中海洋水文氣象條件是影響驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)行動(dòng)的重要因素。論文通過分析影響驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的各種海洋水文氣象因素,建立指標(biāo)體系,運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)的方法,對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)海洋水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響進(jìn)行研究,通過研究可以為指揮員科學(xué)選擇作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)時(shí)間以及合理的運(yùn)用驅(qū)護(hù)艦兵力等指揮決策提供參考。

海洋水文氣象條件; 驅(qū)護(hù)艦兵力; 作戰(zhàn)效能; 影響

Class Number TP391

1 引言

海洋水文氣象環(huán)境是海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的重要組成部分,而海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力行動(dòng)有著巨大的影響。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)樣式、武器裝備和指揮手段都發(fā)生了翻天覆地的變化,但以高技術(shù)對(duì)抗為特點(diǎn)的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,海洋水文氣象條件仍然對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的發(fā)揮有著直接的影響。在實(shí)際作戰(zhàn)過程中,海洋水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力的影響是多方面的,不同的海洋水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力行動(dòng)產(chǎn)生不同影響。因此,正確分析和評(píng)估海洋水文氣象各因素對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能產(chǎn)生的影響,可以為指揮員科學(xué)地兵力部署,合理地選擇作戰(zhàn)海域和作戰(zhàn)時(shí)機(jī)等指揮決策提供參考依據(jù)。

2 水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響

影響水面艦艇作戰(zhàn)效能的海洋水文氣象條件通常是指在作戰(zhàn)時(shí)間內(nèi)作戰(zhàn)海區(qū)中對(duì)水面艦艇作戰(zhàn)有影響的水文和氣象條件[1～3]。根據(jù)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力行動(dòng)特點(diǎn),主要考慮海浪、海流、水色和透明度、潮汐、氣溫和濕度、風(fēng)、云、能見度,以及海水的溫度、鹽度和密度等因素對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響[8～10]。

2.1 海浪

驅(qū)護(hù)艦兵力的機(jī)動(dòng)航行受海浪影響較大,海浪會(huì)使航行速度和航向產(chǎn)生變化,當(dāng)海浪較大、航向與海浪傳播方向垂直時(shí),甚至有可能造成艦船翻沉。海浪對(duì)艦載雷達(dá)和武器等設(shè)備也有一定影響,受海浪影響,會(huì)降低雷達(dá)最大作用距離,甚至產(chǎn)生回波“淹沒”;而5級(jí)海況以上時(shí),驅(qū)護(hù)艦就不能發(fā)射導(dǎo)彈,也無法進(jìn)行海上補(bǔ)給。

2.2 海水的鹽度和密度

海水的鹽度和密度的不同,會(huì)產(chǎn)生海水躍層,對(duì)聲波在海水中的傳播速度,以及海水對(duì)聲波的折射、吸收和衰減產(chǎn)生影響。例如,在溫躍層中,聲納探測(cè)距離會(huì)減小,利于潛艇隱蔽突防;而在逆溫層中,聲納作用距離會(huì)增加,利于水面艦艇編隊(duì)搜索攻擊潛艇。同時(shí),海水的溫度、鹽度和密度還會(huì)對(duì)反潛武器和獵雷裝備作戰(zhàn)效能的發(fā)揮產(chǎn)生影響。

2.3 海流

海流會(huì)直接影響艦艇的航速、航跡,艦船?？看a頭時(shí),若海流流向與艦船方向有一定交角,會(huì)使?？渴掷щy,甚至使艦船碰撞到碼頭。海流可以使放射線污染區(qū)及化學(xué)、細(xì)菌染毒區(qū)漂移,并使沾染密度減小,對(duì)核、化和細(xì)菌武器的防護(hù)具有重要意義。另外,當(dāng)海流達(dá)到3.0節(jié)以上的流速時(shí),會(huì)影響潛艇水下導(dǎo)彈的發(fā)射,對(duì)防護(hù)潛艇攻擊有一定的積極意義。

2.4 水色和透明度

海區(qū)的透明度對(duì)潛艇和水雷的隱蔽性有很大影響。水色高、透明度大,有利于空中使用目力或照相來搜索潛艇、發(fā)現(xiàn)雷陣等水下障礙。因此,透明度大的海區(qū),利于驅(qū)護(hù)艦兵力實(shí)施反潛和反水雷作戰(zhàn)。

2.5 潮汐

潮汐主要對(duì)登陸兵力造成影響,在裝載時(shí),退潮容易造成艦船擱淺;在登陸時(shí),潮汐直接影響登陸兵力的涉水距離和涉水深度,如果登陸時(shí)間選擇不當(dāng),潮汐可能直接影響登陸艦艇搶灘和退灘,從而影響登陸行動(dòng)的安全。因此,利用潮汐規(guī)律對(duì)驅(qū)護(hù)艦支援登陸和抗登陸作戰(zhàn)具有一定的意義。

2.6 溫度和濕度

溫度和濕度主要對(duì)武器裝備性能和人員戰(zhàn)斗力保持產(chǎn)生影響。高溫高濕條件下,人員容易產(chǎn)生中暑等疾病,裝備的各種電器元件性能下降或故障,直接影響部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。高溫會(huì)使炮彈和導(dǎo)彈初速度增加,彈丸炸點(diǎn)偏高、偏遠(yuǎn),引信作用時(shí)間縮短,低溫則剛好相反。氣溫過低時(shí),自動(dòng)武器容易出現(xiàn)故障,艦船和飛機(jī)的突擊能力下降。同時(shí),嚴(yán)寒容易引起作戰(zhàn)人員凍傷,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生非戰(zhàn)斗減員。不同的溫度和濕度也會(huì)對(duì)電磁信號(hào)的傳播產(chǎn)生一定影響。

2.7 風(fēng)

風(fēng)不僅對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力機(jī)動(dòng)產(chǎn)生重大影響,也對(duì)艦載武器的使用性能、艦船人員的生理狀態(tài)、船上乘員的活動(dòng)等產(chǎn)生直接影響和危害。水面艦艇和艦載機(jī)在航(飛)行時(shí)受到側(cè)風(fēng)的影響,可能會(huì)偏離航線。順風(fēng)使艦艇編隊(duì)和航空編隊(duì)航(飛)行時(shí)間減少,逆風(fēng)則會(huì)增加航(飛)行時(shí)間,風(fēng)力較大時(shí)甚至?xí)癸w機(jī)無法起降。風(fēng)還對(duì)箔條、煙幕彈等無源干擾器材,原子、生化武器的使用效果有較大的影響。風(fēng)對(duì)炮彈、火箭或?qū)椀膹椀?、彈著點(diǎn)和射距也有一定的影響。

2.8 云

云對(duì)驅(qū)護(hù)艦防空作戰(zhàn)影響較大。一方面,碎塊低云常常是來襲目標(biāo)(飛機(jī)、導(dǎo)彈)的良好掩護(hù),使驅(qū)護(hù)艦兵力探測(cè)、預(yù)警困難。另一方面,濃密的低云則妨礙驅(qū)護(hù)艦上的艦載直升機(jī)的空中偵察,妨礙海、空兵力協(xié)同。特別是雷雨云區(qū)中有強(qiáng)烈的電磁場(chǎng),會(huì)使飛機(jī)部分儀表失靈,甚至遭遇雷擊起火,因此禁止飛機(jī)進(jìn)入。

2.9 能見度

霧、霾、雨、雪等能見度不良條件不但對(duì)目視觀測(cè)、雷達(dá)偵察、電磁信號(hào)傳播和射擊等作戰(zhàn)行動(dòng)有較大影響,而且會(huì)嚴(yán)重影響艦艇和飛機(jī)的機(jī)動(dòng)能力,對(duì)艦載直升機(jī)起降、偵察、空中飛行和水面艦艇航行及編隊(duì)隊(duì)形保持都有較大影響。在低能見度條件下,艦船平均失速率為30%～40%,空中飛行員的眼睛容易疲勞,降低目力觀測(cè)的持久性和準(zhǔn)確性。另外,能見度對(duì)紅外制導(dǎo)和激光制導(dǎo)武器也有直接影響。當(dāng)遇有云層、降水或惡劣能見度時(shí),會(huì)使紅外線和激光傳播受到強(qiáng)烈衰減,使制導(dǎo)能力大幅減弱,有時(shí)甚至無法進(jìn)行跟蹤制導(dǎo),嚴(yán)重影響了武器戰(zhàn)斗效能的發(fā)揮。但在相同條件下,能見度低則有助于隱蔽偽裝。

3 水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響的評(píng)估

海洋水文氣象環(huán)境對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響是多方面的,必須在全面考慮所有評(píng)估因素的基礎(chǔ)上,確定主要因素,保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用上,涉及的各種要素?cái)?shù)量眾多,需要作多方面的綜合分析和評(píng)價(jià),在諸多方面的評(píng)價(jià)因素中,有不少含有“模糊”的成份,而且各評(píng)價(jià)因素的“重要性”也不同,因此,這里采用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析[4～7]。

3.1 建立評(píng)估指標(biāo)體系

根據(jù)驅(qū)護(hù)艦兵力特點(diǎn),建立評(píng)估指標(biāo)體系,如表1所示。

表1 影響驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的海洋水文氣象條件指標(biāo)體系

3.2 確定指標(biāo)權(quán)重

本文采用層次分析法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算[11],分別對(duì)兵力機(jī)動(dòng)U1、兵力突擊U2、偵察警戒U3、兵力防護(hù)U4、兵力反潛U5、指揮引導(dǎo)U6和參戰(zhàn)人員U7影響的大小兩兩比較,運(yùn)用九級(jí)標(biāo)度規(guī)則,建立判斷矩陣M1:

表2 判斷矩陣

CR=0.046<0.1,通過一致性檢驗(yàn)。

則兵力機(jī)動(dòng)、兵力突擊、兵力防護(hù)、兵力指揮和人員狀況對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響的權(quán)重為

A=(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7)

=(0.13,0.33,0.10,0.20,0.14,0.07,0.03)

同理,可得各因素Uij對(duì)一級(jí)指標(biāo)Ui影響的權(quán)重。

A1=(0.20,0.14,0.48,0.18)

A2=(0.38,0.24,0.14,0.08,0.16)

A3=(0.06,0.14,0.08,0.28,0.21,0.23)

A4=(0.05,0.04,0.28,0.28,0.21,0.14)

A5=(0.40,0.14,0.46)

A6=(0.12,0.54,0.34)

A7=(0.41,0.39,0.20)

3.3 確定影響因素對(duì)評(píng)價(jià)集的模糊關(guān)系

評(píng)價(jià)集是對(duì)各種指標(biāo)做出可能結(jié)果的集合,根據(jù)評(píng)估海洋水文氣象環(huán)境對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響,結(jié)合目前普遍的對(duì)海洋水文氣象條件的劃分,建立評(píng)價(jià)集為

V={V1,V2,V3,V4,V5}

={無,輕微,中,嚴(yán)重,惡劣}

3.3.1 影響因素Uij的評(píng)判向量

海洋水文氣象條件的特點(diǎn)是內(nèi)容的廣泛性和變化的隨機(jī)性,因此,要對(duì)海洋水文氣象條件進(jìn)行精細(xì)的定量描述是不現(xiàn)實(shí)的,一般只能從影響作戰(zhàn)行動(dòng)的效果上進(jìn)行考慮,采用分級(jí)式的半定量方法描述。因此,可以采用離散點(diǎn)法來確定任意二級(jí)指標(biāo)Uij對(duì)于評(píng)價(jià)集V的隸屬度。以對(duì)偵察警戒的影響因素能見度U36為例來進(jìn)行分析。

能見度是反映大氣透明程度的物理量,通常以人的正常視力能將一定大小的黑色目標(biāo)從天空背景中識(shí)別出來的最大距離來表示。目前一般按照能見度距離劃分為1km(及以下)、2km、4km、6km、8km、10km(及以上)以上六個(gè)等級(jí)。由于能見度越低對(duì)偵察警戒的影響越惡劣,因此,可認(rèn)為能見度距離在1km(及以下)時(shí)對(duì)于評(píng)價(jià)“惡劣”的隸屬度為1,能見度距離在10km(及以上)時(shí)對(duì)于評(píng)價(jià)惡劣的隸屬度為0。得到不同等級(jí)能見度對(duì)評(píng)價(jià)為“惡劣”的隸屬度,如表3所示。

表3 能見度對(duì)“惡劣”評(píng)價(jià)隸屬度

按照這種方法,依次求出能見度為9km時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)為“無”、“輕微”、“中”、“嚴(yán)重”的隸屬度E33～E33,構(gòu)成評(píng)判向量：

R36=(0.900,0.875,0.250,0.125,0.100)

此時(shí)隸屬于“無”的隸屬度為0.9,根據(jù)隸屬度最大原則,表明在能見度為9km時(shí),能見度因素對(duì)空中偵察的影響為“無”,在指揮決策時(shí)可以不考慮能見度對(duì)對(duì)空偵察的影響。

3.3.2 指標(biāo)的綜合評(píng)判向量

對(duì)于任意的一級(jí)指標(biāo)Ui的權(quán)重為Ai,評(píng)判矩陣為[4]

其對(duì)于評(píng)價(jià)集V的綜合評(píng)判向量為

Bi=Ai°Ri=(bi1,bi2,…,bin)

根據(jù)以上計(jì)算,并進(jìn)行歸一化處理,以海洋水文氣象條件對(duì)偵察警戒的影響U3為例,可得:

B3=(0.03,0.09,0.12,0.31,0.45)

3.3.3 海洋水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響評(píng)估

由二級(jí)影響因素綜合評(píng)判向量Bi(i=1,2,…,n),可得到一級(jí)影響因素U對(duì)于評(píng)價(jià)集V的綜合評(píng)判矩陣為

又計(jì)算得到U的權(quán)重為A,則綜合評(píng)判向量為

B=A°R=(b1,b2,b3,b4,b5)

由上分析,通過歸一化處理可計(jì)算得出

B=(0.05,0.17,0.36,0.28,0.14)

由以上結(jié)果可以看出海洋水文氣象條件驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響評(píng)估達(dá)到中、嚴(yán)重和惡劣占78%,其中對(duì)偵察警戒的影響達(dá)到嚴(yán)重和惡劣占76%,說明上述評(píng)價(jià)是比較合理的。

另外,評(píng)價(jià)結(jié)果中我們可以清楚地看到,兵力突擊和兵力防護(hù)對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能影響突出(0.33+0.20=0.53),因此,在驅(qū)護(hù)艦兵力運(yùn)用過程中要重點(diǎn)考慮海洋水文氣象條件對(duì)兵力突擊和兵力防護(hù)的影響。

4 結(jié)語

運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)的方法,對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)海洋水文氣象條件對(duì)海軍驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的影響進(jìn)行分析,既可以通過各級(jí)評(píng)判向量簡(jiǎn)單直觀地反映各水文氣象因素對(duì)影響驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的各個(gè)指標(biāo)的具體影響,又可以通過綜合評(píng)判向量反應(yīng)該海戰(zhàn)場(chǎng)的海洋水文氣象條件對(duì)驅(qū)護(hù)艦兵力總體作戰(zhàn)效能的影響大小,為指揮員科學(xué)選擇作戰(zhàn)海域、作戰(zhàn)時(shí)間和驅(qū)護(hù)艦兵力運(yùn)用提供了參考,也為驅(qū)護(hù)艦兵力預(yù)先采取措施克服不利海洋水文氣象因素影響提供了依據(jù),保證了驅(qū)護(hù)艦兵力作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

[1] Zhang Jian. Radar-based quantitative precipitation estimation for the cool season in northern California; Case studies from the NOAA Hydrometeorological Testbed(HMT)[J]. World Environmental and Water Resources Congress,2010:4639-4647.

[2] Ferrati Rosana, Canziani. Hydrometeorological and hydrological characterization[J]. Ecological Modelling,2005,86(1):3-15.

[3] Ogorodnikov V. A, Ukhinova, O. S. Special algorithms for stochastic simulation of hydrometeorological processes and inhomogeneous fields[J]. Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling,2006:219-235.

[4] Zhenguo Duan. Effectiveness model analysis of anti-tank missiles[C]//Chinese Control and Decision Conference,2013:2711-2713.

[5] Pelusi Danilo, Vazquez Luis. Fuzzy algorithm control effectiveness on drum boiler simulated dynamics[C]// International Conference on Telecommunications and Signal Processing,2013:272-276.

[6] Wang Kaifeng, Zhang Xiedong, Zhu Yunsheng, et al. Fussy assessment of construction safety in mountainous freeway[C]//Towards Sustainable Transportation Systems-Proceedings of the 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals,2011:2119-2127.

[7] Han Tong-Yin, Liang GuoJun. AHP-based fussy evaluation of application of ballastless tracks[J]. Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society August,2007:131-134.

[8] 董超群,董芳,孫偉峰,等.海洋水文氣象綜合數(shù)據(jù)采集器的研制[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012(3):13-15.

[9] 劉鐵軍,鄭崇偉,潘靜,等.中國(guó)周邊海域海表風(fēng)場(chǎng)的季節(jié)特征、大風(fēng)頻率和極值風(fēng)速特征分析[J].延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,13(2):74-78.

[10] 莊紅波,高瑞泉,范文龍.臺(tái)風(fēng)影響下海浪特征分析[J].氣象水文海洋儀器,2013,12(2):34-38,44.

[11] 丁紅巖,董曉明,寇祝.基于模糊AHP的水面艦艇編隊(duì)攻潛武器分配[J].指揮控制與仿真,2013,33(4):144-148.

The Influence of Marine Hydrometeorological for Destroyer & Frigate Troops Cambat Effectiveness

YU Haiyong1NI Xiaoqing2YANG Peng2WANG Xiaoliang3

(1. Marine Hydrometeorology Center of North China See Naval Fleet, Qingdao 266000) (2. Naval Marine Academy, Guangzhou 510430)(3. No. 92529 Troops of PLA, Taizhou 318000)

The operation of destroyer & frigate troops is directly influenced by sea battlefield environment, among them, the marine hydrometeorological condition is the important factor of its operation. In this paper, by analyzing the influence of various marine hydrometeorological factors for destroyer & frigate troops cambat effectiveness, the index system is set up, and the method of fuzzy is used to assess the influence of marine hydrometeorological condition for destroyer & frigate troops cambat effectiveness. The reseach will provide reference for commander about how to select selection operation area and time and reasonable use of destroyer & frigate troops.

marine hydrometeorological condition, destroyer & frigate troops, cambat effectiveness, influence

2014年4月9日,

2014年5月21日

于海泳,男,工程師,研究方向:氣象信息處理,圖像處理。倪小清,男,講師,研究方向:軍事建模和仿真。楊鵬,男,副教授,研究方向:軍事建模與仿真、信號(hào)處理。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2014.10.033