Xây dựng bài toán hỗ trợ ra quyết định phân chia tên lửa vào mục tiêu và đánh giá khả năng bảo tồn của biên đội tàu tên lửa trong tác chiến trên biển

Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 11 XÂY DỰNG BÀI TOÁN HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH PHÂN CHIA TÊN LỬA VÀO MỤC TIÊU VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO TỒN CỦA BIÊN ĐỘI TÀU TÊN LỬA TRONG TÁC CHIẾN TRÊN BIỂN Đàm Hữu Nghị1, Hoàng Văn Bảy2, Nguyễn Công Thức3* Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu đề xuất xây dựng mô hình bài toán hỗ trợ ra quyết định: hỗ trợ ra quyết định phân chia tên lửa đến mục tiêu trên biển. Vấn đề được đề cập trong bài báo là đề xuất xây dựng một mô hình tự động hóa tính toán phân chia đạn tên lửa hải quân vào các mục tiêu địch trên biển. Tính toán khả năng bảo tồn của biên đội tàu hải quân trong các điều kiện tác chiến nhất định. Từ đó làm cơ sở xây dựng hệ thống tự động hóa trong chỉ huy lực lượng hải quân. Từ khóa: Hải quân, Tên lửa, Tự động hóa. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Qua các cuộc chiến tranh gần đây cho thấy, sự xuất hiện ngày càng nhiều các loại vũ khí công nghệ cao gắn liền với hệ thống tự động hóa chỉ huy đã khiến cho tác chiến có những biến đổi về chất so với truyền thống. Để bảo đảm đánh thắng kẻ thù trong cuộc chiến tranh trong tương lai, quá trình xây dựng quân đội cách mạng, chính quy, tinh nhuệ và từng bước hiện đại, chúng ta cần chú trọng phát triển ứng dụng công nghệ tự động hóa trong lĩnh vực chỉ huy quân sự. Tự động hóa trong lĩnh vực quân sự không chỉ dừng lại ở vũ khí kỹ thuật hiện đại mà còn là tự động hóa tổ chức lực lượng. Hải quân nhân dân Việt Nam đang trên đường tiến lên hiện đại hóa, chúng ta được trang bị nhiều lớp tàu tân tiến, trong đó phải kể đến như các lớp tàu hộ vệ tên lửa thế hệ mới có khả năng độc lập tác chiến, nhận dạng và tiêu diệt nhiều mục tiêu cùng một lúc [3]. Tuy nhiên, việc tổ chức hiệp đồng, giữa các tàu, các đơn vị là chưa cao, chưa được tự động hóa. Từ yêu cầu thực tiến, cần phải xây dựng hệ thống tự động chỉ huy biên đội tàu tên lửa, hướng tới mục tiêu tự động hóa chỉ huy trong lực lượng Hải quân. 2. BÀI TOÁN TÍNH XÁC SUẤT TIÊU DIỆT MỤC TIÊU ĐỊCH TRÊN BIỂN VÀ KHẢ NĂNG BẢO TỒN CỦA TÀU TA Trên cơ sở các số liệu về địch (đối tượng biên đội tàu tên lửa trực tiếp đánh), về ta (các tàu tên lửa, tên lửa bờ biển, không quân,... tham gia đánh địch), và thời tiết (sóng biển không quá cấp 5), tiến hành tính toán chiến thuật, đưa ra các số liệu trung thực, khách quan, làm cơ sở cho biên đội trưởng hạ quyết tâm chiến đấu kịp thời, chính xác. Có nhiều số liệu cần phải tính toán, trong đó tính toán xác suất tiêu diệt tàu địch, kỳ vọng toán học bảo tồn tàu ta là trọng tâm. Từ lý luận và thực tiễn cho thấy, biên đội tàu tên lửa có thể độc lập hoặc hiệp đồng với các lực lượng khác để tiến công tàu mặt nước chiến đấu địch. Trong phạm vi bài báo chỉ đề cập biên đội tàu tên lửa tác chiến độc lập. Cơ sở tính toán xác suất tiêu diệt tàu địch của biên đội tàu tên lửa bằng một loạt tên lửa [1],[2],[4],[6],[7]:   TTL i N n i btw =1- 1-P 1-(1-P)   (1) Wi - Xác suất tiêu diệt tàu i trong nhóm k tàu địch (i =1÷k) bởi một loạt tên lửa nhóm của biên đội tàu tên lửa . Pbt - Xác suất bảo tồn khả năng chiến đấu của tàu tên lửa đến thời điểm phóng. P - Xác suất tiêu diệt mục tiêu của một tên lửa đối hải có tính đến sự chống trả của vũ khí phòng không của địch. Tên lửa & Thiết bị bay Đ. H. Nghị, H. V. Bảy, N. C. Thức, “Xây dựng bài toán hỗ trợ tác chiến trên biển.” 12 ni - Số tên lửa đối hải trong một loạt bắn vào tàu thứ i của địch. NTTL - Số tàu tên lửa tham gia trong loạt bắn tên lửa đối hải. Tính xác suất bảo tồn khả năng chiến đấu của tàu tên lửa bt bt/mb bt/tl P = P .P (2) Pbt/mb - Xác suất bảo tồn khả năng chiến đấu của tàu tên lửa khi bị máy bay địch tiến công N N μk ki i i=1- nmb mb mb mb TTL n m μ .e - N bt/mbP = e  (3) nmb - Số máy bay địch dự đoán đánh vào biên đội tàu tên lửa (nmb = 02) [1]. mmb - Số lần công kích của một máy bay địch vào biên đội tàu tên lửa trong một đợt tiến công của không quân địch (mmb = 1) [1]. mb - Khả năng sát thương tàu tên lửa của một máy bay địch trong một đợt tiến công (mb = 0,35) [1], [2]. N - Số kiểu (loại) tàu tên lửa trong thành phần biên đội. Nki - Số tàu cùng kiểu (loại) trong thành phần biên đội tàu tên lửa. ki - Khả năng sát thương máy bay địch của phương tiện phòng không trong một lần bắn. (kAK176/725= 0,300,35; kAK630= 0,350,40; kA72/A87= 0,700,80) [1], [2],[3]. Pbt/tl - Xác suất bảo tồn khả năng chiến đấu của tàu tên lửa trước đòn tiến công của tên lửa địch đến thời điểm phóng tên lửa đối hải. N N μk ki i i=1- ntl tl tl TTL n .p .e - N bt/tlP = e  4 ntl - Số tên lửa địch đánh vào biên đội tàu tên lửa (ntl = 6) [1]. ptl - Xác suất tiêu diệt một tàu tên lửa ta bởi một tên lửa địch mà không tính đến khả năng chống trả của các phương tiện phòng không biên đội tàu tên lửa (ptl = 0,35) [1], [2]. Kỳ vọng toán học số tàu ta bị tiêu diệt: TTL btMO = N (1-P ) 5 Tính xác suất tiêu diệt mục tiêu của một tên lửa đối hải có tính đến sự chống trả của vũ khí phòng không địch 0 lc pkP = P .P .Q 6 P0 - Xác suất tiêu diệt mục tiêu của một tên lửa đối hải, không tính đến sự chống trả của các phương tiện phòng không địch. bmt td kt 0 p .P .Q P = ω 7 Pbmt - Xác suất bám sát mục tiêu trong dải bắt của đầu tự dẫn. (Pbmt =1) [1]. Ptd - Xác suất trúng đích của tên lửa đối hải trong điều kiện đầu tự dẫn bắt được mục tiêu.. Qkt - Độ tin cậy kỹ thuật của tên lửa đối hải (Qkt = 0,95) [1], [2].  - Số tên lửa đối hải trúng đích trung bình cần thiết để diệt mục tiêu ( = 1,0) [1]. Plc - Xác suất chọn bắt mục tiêu của đầu tự dẫn tên lửa đối hải để tiêu diệt mục tiêu trong đội hình của địch (Plc = 0,95) [1]. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 13 Qpk - Xác suất không bị bắn rơi của tên lửa đối hải bởi các phương tiện phòng không của tàu địch. pk tl ph nhQ = Q .Q .Q 8 Qtl - Xác suất không bị bắn rơi của một tên lửa đối hải bởi tên lửa phòng không của địch. k m .μtl tli i i=1- n tl Q = e  9 mtli - Số lần một tổ hợp tên lửa phòng không của địch đánh trả loạt tên lửa đối hải. N - Số tên lửa đối hải trong một loạt. K - Số tổ hợp tên lửa phòng không của tàu địch chống trả loạt tên lửa đối hải. µtli - Khả năng bắn rơi một tên lửa đối hải bởi loạt tên lửa của tổ hợp tên lửa phòng không thứ i của địch . Qph - Xác suất không bị bắn rơi của một tên lửa đối hải bởi một loạt bắn của j tổ hợp pháo phòng không địch. J μ ph i i=1- n ph Q =e  10 J - Số tổ hợp pháo phòng không địch bắn trả loạt tên lửa đối hải. phi - Khả năng bắn rơi một tên lửa đối hải của tổ hợp pháo phòng không thứ i (127 = 0,40; 176 = 0,35; 20-25 = 0,5) [4]. Qnh - Xác suất tên lửa đối hải không bị hút vào các mục tiêu giả hoặc bị các phương tiện vô tuyến của địch gây nhiễu. z nhi i=1 m - n nh Q = e  11 Z - số phương tiện gây nhiễu của tàu địch đối với tên lửa đối hải nh - Khả năng gây nhiễu của các tàu địch đối với tên lửa đối hải. Từ các công thức (3) đến (11) ta có công thức (12) N N N μ N μk k k ki i i i i=1 i=1- - n nmb tl mb mb mb tl tl TTL TTL n m μ .e n .p .e - . - N N bt bt/mb bt/tl btP =P .P P =e e    (12) Xác suất tiêu diệt tàu thứ i của địch là: TTLN N N μ N μk k k k zi i i i i=1 i=1- - k Jn n nhmb tl im .μ μtl tl phi i imb mb mb tl tl i=1i=1 i=1- - n nTTL TTL i N m n m μ .e n .p .e - . - - N N nbmt td kt n e .e .i p .P .Q w =1- 1-e e . 1-(1- . . e ) ω LCP                         Kỳ vọng toán học số mục tiêu tàu địch bị tiêu diệt: TTLN N N μ N μk k k k zi i i i i=1 i=1- - k Jn n nhmb tl im .μ μtl tl phi i imb mb mb tl tl i=1i=1 i=1- - n nTTL TTL i N m n m μ .e n .p .e - . - - N N nbmt td kt n e .e . 1 p .P .Q MO= (1- 1-e e . 1-(1- . . e ) ) (14) ω K LCP                          13 Tên lửa & Thiết bị bay Đ. H. Nghị, H. V. Bảy, N. C. Thức, “Xây dựng bài toán hỗ trợ tác chiến trên biển.” 14 3. MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Để mô phỏng và đánh giá tính chân thực, tác giả sử dụng một số giả thiết sau: Giả thiết 1: - Địch: có 01 tàu khu trục loại XXX, 02 tàu hộ vệ (Frigate) loại XYZ. Đội hình hàng dọc, gián cách 20 liên. - Ta: Biên đội tàu tên lửa có 02 chiếc loại 1241 RE, 02 chiếc 205U( TTL N 4 ). Giả thiết 2: - Địch: có 02 tàu khu trục loại XXX, 02 tàu hộ vệ loại XYZ. Đội hình hàng dọc, gián cách 25 liên. - Ta: Biên đội tàu tên lửa có 3 chiếc 205U, 01 chiếc loại 1241 ( TTL N 4 ). Giả thiết 3: - Địch: có 01 tàu khu trục loại XXX, 02 tàu hộ vệ loại XYZ. Đội hình hàng dọc, gián cách 22 liên. - Ta: Biên đội tàu tên lửa có 2 chiếc 1241.8, có 02 chiếc loại 1241 RE ( TTL N 4 ). Giả thiết 4: - Địch: có 01 tàu khu trục loại XXX, 02 tàu hộ vệ loại XYZ. Đội hình hàng dọc, gián cách 20 liên. - Ta: Biên đội tàu tên lửa có 3 chiếc 1241.8 ( 3TTLN ). Giả thiết 5: - Địch: có 01 tàu khu trục loại XXX, 02 tàu hộ vệ loại XYZ. Đội hình hàng dọc, gián cách 27 liên. - Ta: Biên đội tàu tên lửa có 2 chiếc GEPARD ( 2TTLN ). 3.1. Kết quả mô phỏng Hình 1. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và bảo tồn tàu tên lửa theo giả thiết 1. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 15 Hình 2. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và bảo tồn tàu tên lửa theo giả thiết 2. X ác s u ất t ầu d ịc h bị t iê u d iệ t Số đạn tên lửa tiêu thụ trong trận đánh (quả) Hình 3. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và bảo tồn tàu tên lửa theo giả thiết 3. Số đạn tên lửa tiêu thụ trong trận đánh (quả) X ác s u ất t ầu d ịc h bị t iê u d iệ t Tên lửa & Thiết bị bay Đ. H. Nghị, H. V. Bảy, N. C. Thức, “Xây dựng bài toán hỗ trợ tác chiến trên biển.” 16 Hình 4. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và bảo tồn tàu tên lửa theo giả thiết 4. Số đạn tên lửa tiêu thụ trong trận đánh (quả) X ác s uấ t tầ u dị ch b ị ti êu d iệ t Hình 5. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và bảo tồn tàu tên lửa theo giả thiết 5. X ác s u ất t ầu d ịc h bị t iê u d iệ t Số đạn tên lửa tiêu thụ trong trận đánh (quả) Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 17 3.2. Bảng giá trị xác suất Bảng 1. Xác suất tiêu diệt mục tiêu địch và xác suất bảo tồn một tàu tên lửa. 3.3. Đánh giá kết quả Từ kết quả mô phỏng cho các giả thiết nêu trên ở mục 3.2 và bảng giá trị tính toán ở mục 3.3 có thể thấy rằng trong quá trình tác chiến biên đội có nhiều tàu tham gia chiến đấu mang lại hiệu quả cao hơn. Điều đó được thể hiện ở xác suất bảo tồn của một tàu ta. Ở giả thiết 2, giả thiết 3 và giả thiết 5, trong điều kiện chiến đấu tương đồng, lực lượng địch là như nhau, nếu ta sử dụng nhiều tàu trong biên đội xác suất bảo tồn của mỗi tàu ta là cao hơn. Có thể thấy bố trí đội hình như trong giả thiết 5 xác suất các tàu của ta bị tiêu diệt là rất lớn. Ở giả thiết 1 và giả thiết 2, mặc dù xác suất bảo tồn mỗi tàu ta lớn, tuy nhiên, số lượng tên lửa trên mỗi tàu ít, không đủ để tiêu diệt tàu địch. Từ các đánh giá trên có thể thấy, tự động hóa trong tính toán, phân chia tên lửa cho các mục tiêu sẽ góp phần nâng cao hiêu quả chiến đấu. 4. KẾT LUẬN Từ những kết quả nghiên cứu và mô phỏng tính toán có thể rút ra một số kết luận: - Bằng cách bố trí đội hình phù hợp, tính toán hợp lý số lượng tên lửa sẽ nâng cao khả năng giành thắng lợi trong tác chiến. - Do hạn chế về mặt thời gian, bài báo mới chỉ đề cập đến các giả thiết biên đội độc lập tác chiến trên biển (điều kiện khắc nghiệt nhất), chưa nghiên cứu và đưa ra đánh giá khi biên đội có sự hỗ trợ của các lực lượng khác. Số tên lửa đối hải (n) Giả thiết 1 (Xác suất bảo tồn của một tàu ta: Pbt= 0.8231) Giả thiết 2 (Xác suất bảo tồn của một tàu ta: Pbt= 0.8142) Giả thiết 3 (Xác suất bảo tồn của một tàu ta: Pbt= 0.8396) Giả thiết 4 (Xác suất bảo tồn của một tàu ta: Pbt= 0.7280) Giả thiết 5 (Xác suất bảo tồn của một tàu ta: Pbt= 0.5170) Wkhu trục Whộ vệ Wkhu trục Whộ vệ Wkhu trục Whộ vệ Wkhu trục Whộ vệ Wkhu trục Whộ vệ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0.0000 0.0032 0.0461 0.1782 0.3843 0.5987 0.7678 0.8769 0.9380 0.9692 0.9843 0.9916 0.9951 0.9968 0.9978 0.9983 0.0000 0.0037 0.0525 0.2010 0.4256 0.6475 0.8106 0.9073 0.9567 0.9797 0.9900 0.9946 0.9967 0.9978 0.9983 0.9986 0.0000 0.0004 0.0120 0.0680 0.1921 0.3691 0.5573 0.7179 0.8338 0.9073 0.9498 0.9728 0.9849 0.9912 0.9945 0.9963 0.0000 0.0005 0.0137 0.0774 0.2163 0.4092 0.6054 0.7635 0.8698 0.9321 0.9653 0.9820 0.9902 0.9942 0.9963 0.9974 0.0000 0.0033 0.0470 0.1815 0.3907 0.6069 0.7759 0.8835 0.9429 0.9725 0.9865 0.9930 0.9961 0.9976 0.9983 0.9988 0.0000 0.0038 0.0535 0.2047 0.4324 0.6558 0.8183 0.9132 0.9607 0.9823 0.9916 0.9957 0.9975 0.9984 0.9988 0.9990 0.0000 0.0024 0.0351 0.1379 0.3056 0.4937 0.6584 0.7801 0.8602 0.9093 0.9383 0.9552 0.9651 0.9710 0.9745 0.9767 0.0000 0.0031 0.0445 0.1720 0.3707 0.5769 0.7397 0.8462 0.9079 0.9415 0.9593 0.9688 0.9739 0.9767 0.9782 0.9790 0.0000 0.0012 0.0167 0.0674 0.1560 0.2675 0.3818 0.4838 0.5665 0.6292 0.6745 0.7061 0.7558 0.7597 0.7622 0.7639 0.0000 0.0015 0.0213 0.0847 0.1928 0.3227 0.4475 0.5506 0.6273 0.6802 0.7148 0.7365 0.7496 0.7573 0.7617 0.7641 Tên lửa & Thiết bị bay Đ. H. Nghị, H. V. Bảy, N. C. Thức, “Xây dựng bài toán hỗ trợ tác chiến trên biển.” 18 - Kết quả nghiên cứu có tính ứng dụng và thực tiến cao, cần được tiếp tục đầu tư và nghiên cứu chuyên sâu tạo ra sản phẩm phục vụ được các đơn vị trong huấn luyện cũng nâng cao hiệu quả chiến đấu cho lực lượng Hải quân. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hồ Quang Đạo, “Chiến thuật tàu tên lửa”, Học viện Hải quân (2010). [2]. Vũ Ngọc Dương, “Chiến thuật tàu đổ bộ”, Học viện Hải quân (2010). [3]. Phạm Hồng Thuận, “Chỉ huy lực lượng hải quân”, Học viện Hải quân (1999). [4]. Viện KT Hải quân, “Tính năng kỹ chiến thuật tổ hợp tàu tên lửa 1241RE”. [5]. Viện KT Hải quân, “Tính năng kỹ chiến thuật hệ thống điều khiển bắn CASU”. [6]. “Тактика Береговых ракетно-артиллериисих Воиск”. Военно -Морская Академия, Санкт - Петербрг 2007. [7]. “Тактика Военно - Морского Флота”, Военно-Морская Академия, Санкт - Петербрг 2007. ABSTRACT BUILDING AN APPROACH AS AN ASSISTSANCE FOR DECISION MAKING ON DIVIDING ROCKET FOR TARGETS AND EVALUATE THE PRESERVATION ABILITY OF THE ROCKET VESSEL FORCE IN OCEAN BATTLE The paper proposed an approach as the assistance for decision making on dividing rockets in order to attribute them to targets in the ocean. The study proposes an automatic model that divides rocket cartridge of the Navy force in a specified warfare condition. Besides, the work also focuses on the calculation of preservation ability of the Navy force in a given combat condition for the purpose of building automatic system for commanding the Navy force. Keywords: Navy, Missle, Ship, Automation. Nhận bài ngày 09 tháng 3 năm 2016 Hoàn thiện ngày 13 tháng 12 năm 2016 Chấp nhận đăng ngày 14 tháng 12 năm 2016 Địa chỉ: 1 Học viện Kỹ thuật Quân sự; 2 Khoa Kỹ thuật cơ sở/Học viện Phòng không – Không quân; 3 Học viện Hải quân. * Email : congthucauto@gmail.com.