国外水面舰艇战时损管系统发展探讨

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(中国舰船研究设计中心(上海分部) 上海,201108)

从20世纪80年代末开始，以美国海军为首的西方主要海军强国就着手开展水面舰艇战时抗损能力和反击能力方面的研究，并提出了战时损管系统BDCS(battle damage control systems)的设计理念。本文以美国海军提出的BDCS设计理念的产生、功能组成、发展为主线，结合国外已商业化并装舰的战时损管系统，对欧美海军战时损管系统的发展和设计理念进行些初步探讨。

1 BDCS简介

美国海军在20世纪80年代末开展了一项有关水面舰艇作战使用特性的(ship operational characteristic study, SOCS)课题研究，旨在研究决定下世纪水面舰艇战斗性能的主要因素。通过这项研究美国海军总结出了21世纪战斗舰艇应该具备的12项主要特性能力，其中排在前3位的战舰特性能力分别如下。

1)具备合理的信息交互能力，包括高效的舰内数据交互能力、舰队内战舰武器可互相操控能力、有高度的信息集成和自动化能力；

2)平台设备的高度集成能力，包括集成化高和生命力强的全舰电力系统和动力系统可以为舰上武备、雷达和其它平台设备提供必须的电力；

3)具备较好的生命力和反击能力，主要包括具备良好的隐身防护能力、抗打击能力、损害自救能力和反击能力。

为了实现上述3项能力，美国海军提出了战时损管系统的设计理念。

BDCS是保证舰艇战时生命力和战斗力的一个集成设计理念。该设计理念最早起源于美国海军的全舰生命力研究项目(total ship survivability program, TSS)，通过BDCS将与战舰作战直接相关的3个主要系统：全舰的作战系统(combat system, CS)、动力电力机械系统(mobility/engineering)、损害管制系统(damage control)，进行有效集成，使战舰在受到损害时，仍然具备执行相应战斗任务的能力，见图1。

图1 BDCS示意

1.1 理想的BDCS设计目标和功能要求

1)舰艇应具有一套操作性强、有针对性的保证其战时生命力的应对措施，比如舰艇受到攻击时可以进行战损评估、提供抗沉方案等。在舰艇设计阶段，设计人员就应该利用有效的软件模型，对舰艇可能受到的战斗损害、破舱损伤等情况进行模拟，将模拟结果反馈至相应的系统设计。

2)舰艇受到战斗损伤时，必须具备一定的反击能力，也就是美国海军提出的“Fight-While-Hurt”能力。具体要求是战舰应该可以承受两枚舰舰导弹的攻击或一枚鱼雷攻击底部龙骨。

3)与作战相关的关键系统应考虑具备必要的自动应对能力和受损后的自动恢复功能。

4)舰艇上的武器系统可被舰队内的其它舰艇操控，同时也能操控其他舰艇上的武器装备。美国海军有一套ASLS(autonomous survivable launch system)系统，可用于实现此功能，主要是保证舰队的综合战斗能力。

5)全舰损害控制和损害评估必须高度自动化，既可以实现智能化决策，也可实现损管系统自动作战部署。

6)舰上作战信息系统既可以实现作战系统内部信息共享，也可和舰上其它系统进行数据交互。例如，可将必要的战术数据传输给舰上平台控制系统自动控制舰艇做出合理的机动以满足作战系统的战斗需要。

配置BDCS的战舰应具备执行两种战术任务的能力。

1)BDCS的战前自动防卫布置(BDCS-P)。具体是指当作战系统发出可能有威胁的信息后，作战系统、动力电力机械系统和损害管制系统根据可能的攻击类别自动启动相应的防卫部署，以避免或减少对舰上关键系统的损害。

2)BDCS的战时自动应对(BDCS-D)。当战舰已经受到攻击时，BDCS启动必要的应对措施控制或减轻对舰上关键系统的损伤，以保证舰艇具有相应的反击能力。具体是指系统根据作战需求，通过任务优先级矩阵自动选择配置(包括防卫性或修复性配置)相应的平台系统以保证作战系统完成其相应的作战任务。例如，当战舰需要发射电磁炮时，将优先自动启动“动力电力机械系统”负责的电力供应系统以保证武备用电需求；如果战舰需要进行电子对抗时，将优先自动启动“动力电力机械系统”负责的冷媒水系统以保证电子设备的冷却需求。

相对于传统战舰，主要依靠舰员间的沟通和手动配置相应系统状态，舰上配置的作战系统、动力电力机械系统和损害管制系统都是相对独立的，当执行使命任务时，各系统间没有直接信息关联，更不具备集成自动运行能力。

1.2 BDCS的发展和现状

从1988年至今，美国海军为了实现BDCS的设计理念，开展了一系列相关研究。其中由美国海军装备司令部下属的作战系统生命力工程办公室主持的全舰生命力研究项目对BDCS的发展影响较大。这项课题的主要研究对象是美国现役的护卫舰和“阿利·伯克”级驱逐舰，通过研究明确了BDCS的控制流程和控制方法，提高了战舰作战系统和平台系统的生命力。课题的主要研究成果如下。

1)1989年10月，针对作战系统开展的“Total Ship Threat-Reactive Damage Control”研究。研究报告指出增强作战系统的生命力主要应该从3方面着手：①对作战系统的核心装备所在处所应该加强防护；②作战系统能够不间断地完成其关键业务；③保证舰艇可以有效机动和持续电力供应。同时报告也强调舰员是决定系统可否起到作用的关键因素之一，故结合系统配置对舰员进行相关训练非常重要。

2)1991年，开展了全舰生命力信息综合管理系统(integrated survivability management system, ISMS)的研究，主要目的是使战舰具备合理高效的将全舰与生命力相关的所有信息进行综合处理和传输的能力。ISMS的主体部分脱胎于舰上的信息帮助和辅助决策软件。美国海军现役的部分舰艇已经装备了这套系统，通过多年的使用测试，美军将有关软件的主要经验得失总结如下。

①ISMS系统必须努力实现将作战系统和平台系统相关信息进行互通的设计目标；

②应尽量采用技术成熟、实用性强的已经实现民转军的软件系统构架；

③应采用通用性好的网络架构和数据系统；

④ISMS系统应该可以与已有的软件共享数据，如破舱进水仿真计算软件(FCCS)、损管监测评估软件(DCAMS)、战损评估软件(BDE)、舰船风险评估仿真模型(SVM)；

⑤ISMS系统可以适装在多种硬件平台上；

⑥系统应该具备自动调整和重组恢复关键系统(如电气、消防)的能力；

⑦系统应该具备主动战损控制能力。

当然后两个能力还没有在美军装舰的ISMS系统上完全实现。

美国海军经过多年的研究和实践，已经在部分现役战舰上装备了BDCS，典型界面见图2。

由于冷战后美国海军战略调整、课题研究预算的消减，同时因为BDCS的部分设计理念较超前，因此在研究过程中出现了较多的技术难题，致使现阶段美军装舰的BDCS还没有完全实现其全部目标功能，以美国海军为首的西方军事强国还会继续努力实现真正意义上的BDCS。

图2 美军装舰的BDCS典型界面

从20世纪90年代开始，经过近20多年的研究，欧美国家在BDCS方面取得了一些成果，其中有些成果已经转化为成熟的商业产品，如脱胎于全舰生命力信息综合管理系统的商业化BDCS已经装备于多个国家海军的多型舰艇上。我国设计的某出口型护卫舰也装备了类似系统，当然，与美国海军提出的BDCS能力相比尚有一定差距。

2 国外商业化BDCS

国外商业化BDCS是基于综合平台管理系统(integrated platform management system, IPMS)的一套对战时损害情况进行监控和记录的软件模块，这套系统可以自动或手动将战损情况记录在损情状态软件上，任何可以进入IPMS的舰员都可以实时查看战损情况，舰上其他系统，如作战系统或舰桥系统与IPMS互通，也可以共享信息。

商业化BDCS的供应商主要集中在欧美国家，比如,德国SIMENS SINAY BDCS和MTU Callosum_DC BDCS、加拿大L-3 MAPPS I2BMS BDCS、意大利AVIO MASTER+ BDCS等都能够提供成熟的产品。L-3 MAPPS公司(也就是原来的加拿大CAE公司)是这些公司中的佼佼者，装备其系统的主要军舰有荷兰海军的LC型护卫舰、德国海军的F124型护卫舰、英国海军的Albion级船坞登陆舰、K130型轻型护卫舰等。下面主要以L-3 MAPPS公司的商业化BDCS为例，介绍此套系统的基本功能特点。

1)与舰上IPMS无缝集成。基于已有的平台管理系统可以有效降低舰员工作负荷和提高战时损管效率。如果全舰平台系统的智能化水平得到大幅度提高，则战时损害控制的响应速度和执行任务的准确性也会有效提高。

2)具备战时损管辅助决策功能或叫必杀牌功能(killcards)。由于舰上战损情况错综复杂，战时损管辅助决策功能可以根据战损情况快速给出应对措施，以提高损害控制效率和减少损情扩大。战时损管辅助功能可以是全自动介入损管运行，如舰上平台系统自动化程度很高，则系统可以自动决策自动运行相关系统控制损情；当然此功能也可以半自动运行，只是给舰上指挥官提供损管决策参考。需要说明的是战时损管辅助功能的基本数据库需要总体设计人员提供，当然舰员可以根据实际运行情况进行相应的升级维护。

3)可通过全景查阅总布置图得到战损信息。全舰战损情况是标识在电子总图上，舰员可以利用已知的查阅电子图的功能，如放大/缩小、移动、定点等，查看总布置图，得到相关信息。当然软件也可以通过智能化技术帮助舰员快速锁定战损信息。这项功能的最佳体现应该基于1个足够大的显示屏和引入智能触摸及手写输入技术。

①具备多图层信息显示技术。由于有些信息需要同时查看多层甲板，如从下至上的人员逃生通道的查找，就需要多个图层显示在1个屏幕上，而且需要显示清晰明了；同时可以放大或缩小查看相关细节。另外有些信息需要在二维图层上查看，有些信息只有在轴测图层上才清晰，所以电子图应该可以在二维或轴测视角任意调整，并允许放大或缩小。

②与全舰视频监测系统集成。舰上指挥官需要快速确认和评估舰上损管信息。但仅仅依靠舰上的损管传感器，如烟雾火灾或液位传感器等，可能由于传感器的故障，产生误报警。传统的舰上做法是当发生损管报警时，一般会派舰员到事发位置去确认是否有损情发生。当战斗损管系统与全舰视频监测系统集成后，指挥官可以最快通过视频马上确定损情的真假。

商业化BDCS随着用户需求的变化和新技术的引入还在不断发展，下一代系统将通过采用智能视频分析技术、无线射频辨识技术、高清屏的引入、人机交互技术等新技术和新设备来提高整套系统的智能化和信息化水平。

3 结束语

舰艇生命力和作战能力是舰艇战斗力的两个重要方面：作战能力是舰艇消灭敌人的进攻能力；生命力是保存自己的防御能力。在作战中，舰艇没有作战能力，就谈不上生命力；同时，舰艇没有生命力也不能发挥作战能力。美国海军提出的BDCS的设计理念就是从实战出发，真正将这两个能力合二为一，以保证舰艇在作战时能充分发挥其战斗力。这对我海军舰艇设计应该有所启发。