新式裝備概念設計綜述范文
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1新型裝備作戰概念設計的定義
為了充分利用“概念驅動”思想促進武器裝備發展，需要構建面向裝備發展的作戰概念———新型裝備作戰概念，并建立相應的設計方法。就其內涵而言，新型裝備作戰概念是在新型作戰理論指導下，以裝備發展為研究對象，對武器裝備的使命或任務、作戰運用方式、系統構成、關鍵能力、實現途徑等進行的綜合描述。新型裝備作戰概念的設計是通過分析、推理、運算、綜合、歸納等過程，發現合理滿意的新型裝備作戰概念的一種創造性活動，以使論證人員發掘武器裝備運用需求，構想裝備運用方式、體系構成、能力指標，實現軍事需求向裝備發展要求的前瞻性映射。
2新型裝備作戰概念設計的作用
新型裝備作戰概念設計在軍事需求生成過程和軍事需求牽引裝備發展過程中具有重要作用。
2．1新型裝備作戰概念設計是武器裝備發展的起點每型交付部隊使用的裝備，都是在新型作戰理論指導下，通過構想作戰概念而獲得其基本藍圖的。任何武器裝備都需要經歷從概念到實體的演變過程，因此，新型裝備作戰概念作為起點，必然是一個從無到有、從抽象到具體的映射過程，它在整個武器裝備的研發過程中處于上游階段，也是最富有創造力的階段。
2．2新型裝備作戰概念設計是武器裝備發展的主線新軍事變革時代，裝備發展已經演進到“戰爭從實驗室打響，概念從實驗室走向戰場”的模式。新型裝備作戰概念設計貫穿于裝備發展的始終，在武器裝備生命周期中的各個階段都發揮著牽引作用，同時也不斷地進行著自我完善。整個裝備發展過程處于不斷的生成概念、改進概念和實現概念的過程，服從螺旋式上升規律，每次提高都使新型裝備作戰概念更好地牽引裝備的發展。
2．3新型裝備作戰概念設計是武器裝備發展的平臺新型裝備作戰概念設計有機融合了作戰研究、裝備策劃、仿真評估等設計過程和論證過程，以新型裝備作戰概念設計為平臺，將充分吸收作戰、裝備、后勤部門，基層部隊以及科研機構人員的群體智慧，實現研制的裝備項目最大可能地滿足實戰需要，確保論證對裝備發展的有效牽引。
新型裝備作戰概念的基本要素、設計機理和設計方法
1新型裝備作戰概念的基本構成要素
為了突出作戰需求牽引裝備發展、裝備發展旨在作戰運用的本質，新型裝備作戰概念的基本架構需包括四個方面。(1)使命任務，是在一定的作戰環境、約束條件和作戰對象下，武器裝備達成特定的作戰目的所執行的行動和擔負的責任。
(2)運用方式，是規劃武器裝備的作戰運用、作戰樣式，形成完整的作戰概念方案解，實現對武器裝備作戰運用的初步分析判斷和創造性構想。
(3)系統構成與交聯關系，是為了進一步物化作戰行動，將作戰運用方式映射到武器裝備具體的作戰裝備和保障裝備上，提出和勾勒實現武器裝備使命任務的戰斗裝備和保障裝備連接關系及編配關系，從裝備體系的層面構建武器裝備運用構成。
(4)關鍵能力需求，是提出武器裝備在一定作戰環境下完成特定使命任務需要具備的性能指標、能力特征以及關鍵技術體系。
2新型裝備作戰概念的設計機理
依據新型裝備作戰概念的基本構成，對各個要素進行細化，將抽象層次的概念進行具體化，隨著作戰概念主要階段、各階段的主要任務以及完成任務的標志逐漸清晰和細化，設計出裝備的系統結構和交聯關系，并在行為和性能層次，提出武器裝備主要性能指標。
3新型裝備作戰概念的設計方法
3．1新型裝備作戰概念生成和描述基礎
新型裝備作戰概念涉及到作戰、指揮、裝備、技術等許多領域，屬于復雜系統的范疇。系統工程中，體系結構是指系統各組成部分的結構、它們之間的關系以及制約其設計與隨時間演進的原則和指南。從體系結構的視角考慮和描述新型裝備作戰概念，是做好新型裝備作戰概念設計的有效途徑。
目前國外對體系結構的研究標志性成果是美國國防部體系結構框架DoDAF以及DoDAF中的視圖描述思想。美國國防部根據國際系統工程領域的技術進展和美國最近20年來的軍事系統研發經驗，先后頒布了DoDAFv1．0、v1．5、v2．0作為指導所有軍事工程項目研發的系統工程方法論?；贒oDAF，一些國家也提出了自己的體系結構框架，如英國提出了MoDAF，北約提出了NAF。本文利用較為成熟的體系結構描述工具進行新型裝備作戰概念設計，以多視圖方法為指導，采用圖形、圖像、文本、表格和矩陣等直觀的形式，從多個視角生成新型裝備作戰概念的主要活動和基本要素，描繪作戰能力需求、任務分配、結構組成、性能參數、信息交換和其它相互關系等，實現新型裝備作戰概念每個細節層次的設計。
3．2新型裝備作戰概念設計流程
本文借鑒DoDAFV1．5版、V2．0版以及MoDAF體系結構框架，通過對視圖的針對性改造和構建新的視圖，實現對新型裝備作戰概念中的每一個基本要素的生成和描述，圖1是新型裝備作戰概念設計方法流程圖，它由7個基本視圖構成。
新型裝備作戰概念的基本要素設計
1武器裝備使命任務設計
武器裝備的使命任務運用“全視圖”的方式進行表述，主要采用文字的形式，簡明扼要地闡述需要執行的使命任務的環境、條件、目的、意義等基本情況。設計內容可包括以下五個方面的內容:
(1)作戰環境，主要描述武器裝備在執行特定任務時所受的所有外界環境及其影響的綜合。主要分析自然環境、誘發環境和對抗環境，重點分析:戰場環境對武器裝備發展和運用的影響，未來作戰可能面臨的戰場環境，戰場環境可能發生的改變等。
(2)約束條件，是在武器裝備作戰環境分析的基礎上，進一步提出的武器裝備在執行特定任務時所受的幾何、運動、電磁等各個方面的限定和制約。
(3)作戰目標，是需要毀傷或奪取的對象，包括敵人任何直接或間接用于軍事行動的部隊、軍事技術裝備和設施、工廠、城市等。武器裝備作戰目標是指武器裝備在執行特定任務時所要打擊的對象或要控制的領域。
(4)作戰目的，是武器裝備執行特定任務時所要達到的預期結果或效果。
(5)意義地位，主要描述武器裝備在執行特定任務中所起的作用，明確武器裝備在我軍武器裝備中的重要性，以及發展該型武器裝備的意義。
2武器裝備運用方式設計
武器裝備的運用方式采用“視圖+文字”的形式進行描述。即:采用“高層作戰視圖”對整個作戰構想進行初步生成和描繪;采用“作戰活動模型圖”對各種作戰活動進行生成和描述;采用文字表述的形式對武器裝備具體作戰構想、想定進行宏觀頂層描述。
2．1高層作戰視圖設計
高層作戰視圖是將武器裝備的使命任務描述成在一個前后關聯的戰斗環境中的一組任務對象及其相互關系的概要圖形。圖2是遠程打擊高層作戰視圖示例。高層作戰視圖為裝備發展決策者和裝備研發人員提供清晰明了的武器裝備作戰運用的基本情況。由于圖形中隱含著許多不能直接表達的信息，因此除了給出圖形之外，還需要給出關鍵的文字，輔助描述高層作戰視圖。
2．2作戰活動模型圖設計
作戰活動模型圖描述武器裝備在執行一項使命任務過程中正常開展的各種活動。作戰活動模型圖是作戰活動與裝備能力建立關聯的關鍵視圖，準確繪制作戰活動模型圖中的各個作戰活動，是提出新型裝備作戰概念“關鍵能力需求”的必經環節，也是實現軍事需求向裝備能力的映射關鍵步驟。作戰活動模型圖有兩個模板，其中，作戰活動層次圖以武器裝備特定使命任務為背景，依據作戰階段和節點功能對整個作戰過程進行分解，形成樹狀的作戰活動層次圖，如圖3所示。層次作戰流圖是在作戰活動層次圖作戰過程分解的基礎上，建立的作戰活動與各個作戰子活動之間的關系。圖4是根據圖3中分解的作戰活動所設計的層次作戰流圖。
3武器裝備系統構成與交聯關系設計
武器裝備系統構成與交聯關系主要采用“作戰節點連接描述圖”和“作戰節點關聯矩陣”兩種視圖描述裝備作戰節點之間的信息連接關系，反映武器裝備系統構成以及相互的交聯關系。
3．1作戰節點連接描述設計
作戰節點連接描述圖，是利用圖形化的方法描述武器裝備體系構成以及作戰節點之間的信息交換要求。其中箭頭表示信息傳遞的方向，雙箭頭表示雙向信息交換，如圖5所示。作戰節點連接描述圖的設計有利于明確武器裝備的系統構成和相互的關聯關系。
3．2作戰節點關聯矩陣設計
作戰節點關聯矩陣，是以矩陣形式表達三個基本體系結構數據元素(作戰節點、作戰節點和信息流)之間的關系，反應武器裝備體系的交聯關系以及信息的相關度。矩陣的列是信息發出的作戰節點，行是信息接受的作戰節點。
4武器裝備關鍵能力需求設計
關鍵能力需求采用“作戰活動與作戰能力關系映射矩陣”和“裝備能力譜系矩陣”描述武器裝備的作戰能力以及關鍵性能指標。
4．1作戰活動與作戰能力關系映射矩陣設計
作戰活動與作戰能力關系映射矩陣，是將作戰活動與作戰能力進行相關，建立作戰活動與作戰能力的映射，提取武器裝備在完成作戰活動中的關鍵作戰能力，并作為輸出匯聚到裝備能力譜系矩陣。
4．2裝備能力譜系矩陣的繪制裝備能力譜系矩陣，是以矩陣的形式，提出武器裝備高級作戰概念圖所描述想定的具體作戰性能屬性和量化需求。
案例研究
為了更好地闡述本框架，現以某型飛機臨近空間對抗的作戰概念設計為實例，進行簡要描述。
1某型飛機臨近空間對抗的使命任務
1．1作戰環境
某型飛機實施對抗任務在臨近空間與在航空空間大為不同，重要區別在于作戰環境的不同。臨近空間作戰環境:一是大氣密度顯著降低，隨著高度的上升，臨近空間大氣密度顯著降低，發動機進氣條件逐漸惡化;二是氣溫變化劇烈，對飛機的材料和電子設備帶來考驗;三是氣象條件相對簡單，20千米～40千米的臨近空間更有利于飛機飛行;四是侵蝕現象逐漸顯現，臭氧和紫外線對飛機各種材料損害加劇。
1．2約束條件
一是作戰高度約束，從大氣密度影響，臨近空間突防有利，飛行器動力技術發展等綜合情況分析，在20千米～30千米內作戰，是未來某型飛機臨近空間對抗的最佳作戰場。二是作戰速度約束，從臨近空間對抗目標，沖壓發動機工作要求，突破敵防空體系、發動機技術發展趨勢等情況綜合分析，具備3馬赫的飛行速度對某型飛機臨近空間對抗最為有利。
1．3作戰目標
某型飛機臨近空間對抗的主要目標有三類:一是低速/亞聲速(小于1馬赫)臨近空間飛行器;二是超聲速(1馬赫～5馬赫)臨近空間飛行器;三是高超聲速(5馬赫以上)臨近空間飛行器。
1．4作戰目的
某型飛機臨近空間對抗的主要目的是攔截飛經臨近空間飛行器平臺，截斷飛行器在臨近空間的飛行通道，同時在臨近空間遂行其他作戰活動，形成臨近空間制權。
2某型飛機臨近空間對抗的運用方式
2．1高層作戰視圖圖6是某型飛機臨近空間對抗高層作戰視圖，初步描繪某型飛機在臨近空間中對抗作戰構想，反映臨近空間交戰和防御，臨近空間干擾與壓制等對抗任務。
2．2作戰活動模型
以某型飛機臨近空間對抗作戰任務為背景，依據高層作戰視圖中所描繪的作戰階段和實現的功能任務等對整個作戰過程進行分解，形成樹狀的作戰活動層次圖，如圖7所示。 在某型飛機臨近空間對抗作戰活動層次圖的基礎上，按照IDEF0(功能建模方法)的ICOM(輸入、控制、輸出、機制)標準，將各個作戰活動按照高層作戰概念視圖中所構想的作戰流程進行關聯，形成某型飛機臨近空間對抗層次作戰流圖，如圖8所示。
3某型飛機臨近空間對抗的體系構成與交聯關系
3．1對抗作戰節點
以臨近空間對抗為核心，對作戰節點及其交聯關系進行簡化處理，繪制某型飛機臨近空間對抗作戰節點連接描述如圖9所示。
3．2作戰節點關聯關系
為描述某型飛機臨近空間對抗的三個基本體系結構元素(作戰節點、作戰節點和信息流)之間的關系，反映某型飛機臨近空間對抗裝備體系的交聯關系以及信息的相關度，繪制表1所示的某型飛機臨近空間對抗作戰節點關聯矩陣。
4某型飛機臨近空間對抗的關鍵能力需求
4．1作戰活動與作戰能力關系映射
根據某型飛機臨近空間對抗作戰活動的模型，提取主要作戰活動，并分別映射出其臨戰空間對抗應具備的各種能力，見表2所示。
4．2對抗中某型飛機所需關鍵能力
對作戰活動與作戰能力關系映射矩陣中的能力譜系進行分析，提出某型飛機高層作戰視圖所描述想定的關鍵性能屬性和指標，為下一步某型飛機的發展提供直接牽引。見表3所示。6結束語戰斗力生成模式的改變，促使作戰概念成為戰役級軍事系統構建的有效方式。基于作戰概念思想，并融合體系框架和多視圖的新型裝備作戰概念，必將促使軍事需求向裝備發展要求的有效映射，成為武器裝備頂層設計的重要工具和手段，為我軍裝備發展和建設貢獻力量。
作者：麻廣林謝希權高明潔單位：空軍裝備研究院總體所