Содержание к диссертации
Введение
1. Системный анализ и принятие управленческих решений 15
1.1. Разработка управленческих решений 15
1.2 Методы внешней баллистики в современной науке 32
1.3. Формулировка цели и задач исследования 35
2. Синтез математической модели конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель» и программного комплекса баллистической экспертизы 38
3. Мотивация при принятии решений в военно-технической сфере при внутрисистемном взаимодействии 61
4. Мотивация при принятии решений в военно-технической сфере при ежсистемном и надсистемном взаимодействиях 70
4.1. Мотивация при принятии решений в военно-технической сфере при межсистемном взаимодействии (гомогенноное и гетерогенное взаимодействие) 70
4.2. Сравнительный анализ эффективности двух типов танков (гомогенное противодействие) 83
4.3. Сравнительный анализ эффективности двух типов боеприпасов при воздействии их на бронированный объект (гетерогенное межсистемное взаимодействие) 89
4.4. Мотивация принятия решений в военно-технической сфере, надсистемное взаимодействие (исследование причин упадка населённого пункта) 94
5. Применение коэффициентов относительной боевой эффективности для моделирования боевых ситуаций 98
5.1. Применение математических моделей для исследования боевых действий 98
5.2. Стохастические модели 101
5.3. Модели Ланчестерского типа (модели динамики средних) 105
5.4. Оценка среднесуточных потерь 109
Заключение 117
Библиография
- Методы внешней баллистики в современной науке
- Формулировка цели и задач исследования
- Сравнительный анализ эффективности двух типов танков (гомогенное противодействие)
- Стохастические модели
Введение к работе
Актуальность работы. Наука об управлении и теории принятия управленческих решений (ТПУР) появилась в начале ХХ в., а с широким распространением компьютеров появилась возможность при принятии управленческого решения (УР) использовать многие математические процедуры (элементы теории игр, системный анализ, исследования операций и т.д.), что дало возможность сделать принимаемые решения научно обоснованными. Но, несмотря на существенное переосмысление основного методологического аппарата, эвристический компонент по-прежнему имеет немаловажное значение в ТПУР. В связи с этим практически каждое лицо, принимающее решение стремится, наряду с использованием новейших методов, создать банк данных по принятию типовых решений, в которых риск возникновения негативных последствий сведён к минимуму. Так лица, принимающие решения, обращаются к историческому опыту.
Но при анализе исторической информации по принятым решениям возникает нетривиальная ситуация, кардинальным образом меняющая главную задачу ТПУР. Если традиционный подход предполагает минимизацию рисков в ходе принятия решения, и, при этом, управленческое лицо обладает довольно полной информацией об объекте управления, то историческая реконструкция решает обратную задачу. В этом случае известно принятое решение и сравнительно легко можно оценить его риски, но исследователь имеет значительную неопределенность в отношении исходной информации, которой могло располагать историческое лицо, принимавшее решение (ЛПР). В этом случае, если принять условие, что это лицо оптимизировало свою задачу, появляется уникальная возможность, на основании принятого решения и реконструкции его мотивации, восстановить информацию, которой обладало или могло обладать лицо.
В этой связи наиболее сложную задачу представляет реконструкция мотивации принятия решений в военной области, поскольку именно в ней для дезориентации возможного противника, и, к сожалению, будущих исследователей, применяется либо ограничение доступа к исходной информации (через ее засекречивание или прямое уничтожение), либо преднамеренное искажение (через введение в оборот дезинформации). Кроме того, свою лепту в увеличении неопределенности исходной информации может добавлять и само ЛПР, пытаясь оправдать себя или уйти от ответственности, если принятое решение не принесло эффекта, или, наоборот, привело к нежелательным последствиям.
В связи с этим, является актуальным сведение объекта исследования к фактам исходной военно-технической информации, известным ЛПР, которое невозможно объяснить с использованием традиционных методов исследований.
Обеспечение вооружённых сил достоверной технической информацией о вооружении и боевой технике всегда было необходимым условием военного планирования. На современном этапе оно просто невозможно без создания современных экспертных программных комплексов. Разработка подобных систем ведется практически во всех промышленно развитых странах мира. Для условий России еще в 2002 г. среди «Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники» и «Перечня критических технологий Российской Федерации» (утвержденных Президентом В.В.Путиным 30 марта 2002 г. № Пр-577) были указаны «Базовые и критические военные и специальные технологии», предполагающие, кроме всего прочего, создание компьютерных экспертных комплексов. В этой связи следует отметить, что, с одной стороны, наиболее универсальной для военной области, а, с другой стороны, практически невостребованной в других отраслях народного хозяйства, становится процедура баллистической экспертизы. Именно с её помощью определяются многие тактико-технические характеристики техники, как принятой на вооружение, так и проектируемой. И тогда становится весьма актуальной адаптация существующих методов и методик баллистических расчетов для задач поддержки и обоснования военно-технических решений, а при незначительной доработке, эти же баллистические процедуры могут восполнить пробелы в обосновании военно-теоретических или военно-стратегических решений.
Поэтому в качестве предмета исследования выбран баллистический экспертный комплекс, позволяющий реконструировать баллистические компоненты исторических событий и обосновать мотивацию принятых в рассматриваемый исторический период военно-технических решений.
Цель и задачи работы:
Цель работы состоит в разработке методики решения задач системного анализа эффективности и обоснования мотивации принятых военно-технических решений в области внешней баллистики конфликтного противодействия сложных военно-технических систем, что имеет существенное значение для повышения уровня обороноспособности страны, а именно:
разработка модели внешнебаллистических исследований для анализа эффективности принятых военно-технических решений, основанная на приведении противодействующих военно-технических систем к единой интегрированной конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель»;
разработка методики системного анализа эффективности принятых военно-технических решений (которые невозможно объяснить с использованием традиционных методов исследований) в области внешней баллистики конфликтного противодействия военно-технических систем в рамках интегрированной конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель»;
экспериментальное исследование методики системного анализа эффективности принятых военно-технических решений в противоборствующих системах на случаях внутрисистемного противодействия (средиземноморский ТВД периода второй мировой войны), межсистемного гомогенного противодействия для оценки коэффициента относительной боевой эффективности двух танков как сложных противоборствующих систем (танковая дуэль), межсистемного гетерогенного противодействия для оценки коэффициента относительной боевой эффективности танка и противотанковых средств как двух сложных противодействующих систем (танк и противотанковый комплекс) и надсистемного противодействия (оценка устойчивости системы к воздействию внешних возмущающих факторов) для идентификации системы управления одной из сложных систем, находящейся в противодействии при оценке соответствия характеристик фортификационных сооружений средствам боевого воздействия на них;
разработка специального программного обеспечения комплекса баллистической экспертизы противодействующих военно-технических систем для анализа элементов конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель».
Методика работы, в силу междисциплинарности исследования, группируется следующим образом:
1. Методы системного анализа реализованы техническими оценками критериев эффективности, учитывающих большое число факторов, их степени влияния в системе.
2. Методы теории принятия управленческих решений, предполагающие учет влияния связей между системами и подсистемами, а также рассматривающие объект управления в развитии его причинно-следственных связей и соподчиненности и учитывающие потребность в принятии решения как результат анализа и оценки экстремума совокупностей функций, которые необходимо реализовать для удовлетворения этой потребности.
3. Методы математического моделирования, основанные на математическом моделировании систем, учитывающих фундаментальные физические законы и технические зависимости в сложных конфликтноуправляемых технических системах.
4. Указанная методика реализована в программном обеспечении, разработанном в среде Borland Delphi и Visual Basic. Работа с базами данных осуществляется в средах MS Excel и MS Access. Кроме того, используются методы анализа и синтеза ретроспективных фактов и военно-технических характеристик.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждаются сопоставительным анализом разработанных и существующих моделей и методов. Адекватность сформулированных моделей подтверждена расчетами, идентификацией на основе существовавших событий, повторением расчетов с повышенной точностью, согласованием численных решений и известных принятых решений. Достоверность и обоснованность исторической идентификации подтверждается соответствием верифицированных данных.
Программные продукты «Archer», «Artillery», «Lanchester» и «Pnevmobal» получили государственную регистрацию в ФГУП «Всероссийском научно-техническом и информационном центре» и отраслевую регистрацию в ФГНУ «Отраслевой фонд алгоритмов и программ». Кроме того, достоверность основных положений работы подтверждается положительными результатами их практического использования в ООО «Totem Games» (Россия), ассоциациях «Spanish-American War Centennial Website Research Society» (США) и «Gunnery Fire Control Group» (США).
На защиту выносится методика проведения научно-обоснованной идентификации исходных данных, послуживших мотивацией при принятии решений в военной области, и их адаптация к конкретным военно-техническим ситуациям, которые невозможно объяснить, традиционными методами исследований, в том числе:
модель внешнебаллистических исследований для анализа эффективности военно-технических систем и решений, основанная на приведении противодействующих военно-технических систем к единой интегрированной конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель»;
методика анализа эффективности принятых военно-технических решений (которые невозможно объяснить с использованием традиционных методов исследований) в рамках интегрированной конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель», основанная на оценке адекватности защитных характеристик элемента «цель» средствам боевого воздействия по ней элементов «орудие» и определении относительной боевой эффективности военно-технических систем элемента «снаряд»;
результаты экспериментального исследования указанной методики для анализа эффективности принятых военно-технических решений в противоборствующих системах при надсистемном, межсистемном и внутрисистемном взаимодействиях;
программное обеспечение комплекса внешнебаллистической экспертизы противодействующих военно-технических систем для анализа элементов конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель».
Научная новизна работы состоит в разработке методики решения задач системного анализа эффективности и обоснования мотивации принятых военно-технических решений в области внешней баллистики конфликтного противодействия сложных военно-технических систем. Научная новизна результатов заключается в том, что в них:
разработана модель внешнебаллистических исследований анализа эффективности военно-технических систем и принятых военно-технических решений в области внешней баллистики, основанная на приведении противодействующих военно-технических систем к единой интегрированной конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель»;
дано обоснование возможности приведения большинства противоборствующих военно-технических систем к единой интегрированной конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель», вычленения значимых для данной конфликтной системы характеристик, последующего анализа взаимодействия элементов системы и анализа принятых решений с целью нахождения решений, обеспечивающих достижение заданной цели;
предложена методика анализа эффективности принятых военно-технических решений (которые невозможно объяснить с использованием традиционных методов исследований), основанная на допущении, что ЛПР совершало свой выбор исходя из условия минимизации вероятности возникновения негативных последствий, на основании чего можно реконструировать исходную информацию, которой обладало это лицо;
при экспериментальном исследовании методики на внутрисистемном взаимодействии найдено и доказано научное обоснование решению руководства военно-морского флота Италии о снижении начальной скорости снарядов корабельной артиллерии, приводящем к снижению разброса траекторий снарядов, а в итоге – к увеличению вероятности попадания в цель;
при экспериментальном исследовании методики на межсистемном гомогенном взаимодействии проведен анализ относительной боевой эффективности двух танков с известными характеристиками при их дуэльном взаимодействии, основанный на баллистических характеристиках танковых орудий, особенностях бронирования танков и их маневренных характеристиках, с учётом особенностей рельефа местности и погодных условий;
при экспериментальном исследовании методики на межсистемном гетерогенном взаимодействии установлено, что оценка уязвимости бронетанковой техники к действиям противотанковых средств в условиях пересечённой местности или городского ландшафта (видимость 300-1000 м) существенно зависит от применения (неприменения) подкалиберных противотанковых снарядов, а в условиях пустынной или степной местности (видимость более 1000 м) наиболее эффективно следует применять противотанковые ракеты.
при экспериментальном исследовании методики на надсистемном взаимодействии, в результате анализа соотношения между защитными свойствами фортификационных сооружений населённых пунктов и характеристиками наступательного вооружения, установлены условия, при которых возможно эффективное противостояние внешней угрозе; в случае отсутствия таких условий появлялись серьёзные предпосылки для упадка этих населённых пунктов.
Теоретическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты углубляют и расширяют научные представления о теории принятия управленческих решений и на их основе фактически выявляют новую информацию, извлекаемую из исторических источников. Это позволяет формулировать принципиально новые постановки задач реконструкции исторических событий, в частности, познавательные подходы в исследовании предпосылок принятого управленческого решения и анализа его результатов.
Практическая значимость работы состоит в создании методики, моделей и алгоритмов, позволяющих проводить научно обоснованные исследования принятых управленческих решений в военно-исторической области с применением методик анализа внешней баллистики. Применение на практике результатов, полученных в работе, приводит к увеличению достоверности результатов проводимой исторической реконструкции, а также к снижению ее временных и стоимостных затрат. В связи с этим материалы диссертации нашли практическое применение в организациях, занимающихся исторической реконструкцией, таких как: музеи и архивы (при проведении экспертиз по достоверности обнаруженных первоисточников, реставрации и т.д.); клубы исторической реконструкции (при создании реплик реального исторического оружия, определении безопасных зон при использовании древнего оружия и т.д.); организации – разработчики игровых программных продуктов исторической направленности (при создании вспомогательных баз данных, применяющихся в игровых сценариях, уточнении областей возможных значений параметров, повышении физичности игровых сценариев и т.д.); военные научно-исследовательские организации (при создании и обработке баз данных и эмпирического материала).
Реализация результатов работы. Разработаны и реализованы методы и алгоритмы системной интерпретации исторических данных для реконструкции мотивации принятых управленческих решений. На основе предложенных алгоритмов создан специализированный программный комплекс для проведения баллистической экспертизы, отдельные составные части которого получили государственную регистрацию.
Полученные в ходе работы результаты и программные продукты внедрены ООО «Totem Games» (Брянск), занимающаяся разработкой игровых программных продуктов, в рамках проекта № 003 «Термиды» применила программный пакет «Artillery», позволивший в сжатые сроки сформировать банк данных по баллистике метательных снарядов, а также оптимизировать алгоритмы игровых сценариев. По заказу военно-морского музея «USS Olympia» (Филадельфия, Пенсильвания) совместно с исследовательской ассоциацией «Spanish-American War Centennial Website Research Society» была выполнена прикладная НИР по реконструкции параметров пневматических орудий системы Жалиньского, в ходе которой в практику организации внедрены пакеты программ «Artillery» и «Pnevmobal». Совместно с ассоциацией «Gunnery Fire Control Group» были выполнены прикладные научно-исследовательские работы на темы: «Анализ эффективности артиллерийских систем во время англо-итальянского противостояния во Второй мировой войне» и «Разработка базы данных по артиллерии второй половины XIX – первой половине ХХ вв.». При выполнении данных тем в практику организации были внедрены программные продукты «Artillery» и «Pnevmobal». В Ижевском государственном техническом университете на кафедре «Тепловые двигатели и установки» автором был внедрен в практику дисциплины «Механика полета» программный пакет «Artillery». Этот же пакет программ внедрен и используется при дипломном проектировании для определения действительных баллистических характеристик спроектированного ракетно-артиллерийского вооружения по дисциплине «Внешняя баллистика». Отдельные этапы работы выполнялись в соответствии с планом прикладной научно-исследовательской работы «Историческая реконструкция параметров технических систем» (ГР 024000230, шифр «Стрела»), а также хоздоговорной работы «Математическая модель гидропневмоавтоматики» (х/д № 50-2009).
Апробация работы. Отдельные законченные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на интернет-форумах: GFCG – Gunnery Fire Control Group, «Международная военноисторическая ассоциация и Военно-морская история» («Цусима»), «Историческая реконструкция средних веков» («Тоже-форум»), в Центре военно-исторических исследований (Екатеринбург) и в «Научном канале» Интернет-форума (Elite-Games). Кроме того, отдельные этапы работы докладывались и обсуждались на 17 научных конференциях. Наиболее важные из них: IV Международная НТК «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003); Всероссийская НПК «Россия в конфликтах ХХ века» (С.-Петербург, 2005); Всероссийская НПК «Военное искусство и военная культура Евразии: тысячелетия противостояния и взаимовлияния» (Екатеринбург, 2005); II Международная НПК «Чтения по военной истории» (С.-Петербург, 2005); Международная научная конференция «Военная история: Если бы…» (Екатеринбург, 2006); Международная научная конференция «Математические методы в исторических исследованиях» (Ижевск, 2006); Международная военно-научная конференция «Военные угрозы для России в современных геополитических условиях» (Екатеринбург, 2007); Всероссийская военно-научная конференция посвященная 100-летию боевого применения танков «Бронетанковая техника: история и современность» (Екатеринбург, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция «Сложность и самоорганизация. Будущее мира и России», посвященной 80-летию С.П. Курдюмова (Москва, 2008), Mathematical Modeling of Social and Economical Dynamics (MMSED-2010), XII Всероссийской конференции ассоциации «История и компьютер» (Москва, 2010), Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых учёных «Эврика-2011» (Новочеркасск, 2011).
За научные разработки по теме диссертации автор удостоен диплома Министерства образования и науки Российской Федерации по итогам открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации. Кроме того, монография «Имитационное моделирование в военной истории», в написании которой автор также принимал участие, удостоена почетной грамоты РАН.
Публикации. В ходе выполнения исследований по теме диссертации опубликованы 43 научные работы (общий объем 42,1 печ. л., в т.ч. лично соискателя 19 печ. л.). В том числе глава в монографии, 24 статьи. 4 программных продукта автора получили государственную и отраслевую регистрацию. 8 статей опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертационных работ.
Личный вклад. Автору принадлежит разработка концепции конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель», разработка математической модели «Орудие-снаряд-цель», методики приведения противоборствующих военно-технических систем к конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель», программная реализация алгоритмов, обоснование их оптимальности для решения данного типа задач, обоснование способов их решений, расчёт внешней баллистики английских и итальянских корабельных орудий, в частности расчет баллистических поправок, расчёт относительной боевой эффективности танков «Центурион» и Т-72, определение опасных зон танка Т-72 при стрельбе по нему танковым орудием и противотанковыми средствами, определение степени защиты фортификационными укреплениями внутренних построек от обстрела метательными снарядами. На основе изучения и экспертизы археологических источников совместно с А.В. Коробейниковым, автором была создана модель внутренней баллистики лука. Автор дополнил базу данных Gunnery Fire Control Group (К.Р. Крауфорд, В.Р. Джоуренс, Н.Ф. Окун) по морским орудиям коэффициентами формы снарядов российской корабельной артиллерии периода русско-японской войны.
Структура и объем диссертации определяются общим замыслом и логикой проведенных исследований. Диссертация содержит введение, пять глав и заключение, изложенные на 151 с. машинописного текста. В работу включены 36 рис., 17 табл., список литературы из 121 наименования и 1 приложение, в котором представлены свидетельства о регистрации программных продуктов и акты об использовании результатов работы.
Методы внешней баллистики в современной науке
Теоретическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты углубляют и расширяют научные представления о теории принятия управленческих решений и на их основе фактически выявляют новую информацию, извлекаемую из исторических источников. Это позволяет формулировать принципиально новые постановки задач реконструкции исторических событий, в частности, познавательные подходы в исследовании предпосылок принятого управленческого решения и анализа его результатов.
Практическая значимость работы состоит в создании методики, моделей и алгоритмов, позволяющих проводить научно обоснованные исследования принятых управленческих решений в военно-исторической области с применением методик анализа внешней баллистики. Применение на практике результатов, полученных в работе, приводит к увеличению достоверности результатов проводимой исторической реконструкции, а также к снижению ее временных и стоимостных затрат. В связи с этим материалы диссертации нашли практическое применение в организациях, занимающихся исторической реконструкцией, таких как: музеи и архивы (при проведении экспертиз по достоверности обнаруженных первоисточников, реставрации и т.д.); клубы исторической реконструкции (при создании реплик реального исторического оружия, определении безопасных зон при использовании древнего оружия и т.д.); организации — разработчики игровых программных продуктов исторической направленности (при создании вспомогательных баз данных, применяющихся в игровых сценариях, уточнении областей возможных значений параметров, повышении физичности игровых сценариев и т.д.); военные научно-исследовательские организации (при создании и обработке баз данных и эмпирического материала).
Реализация результатов работы. Разработаны и реализованы методы и алгоритмы системной интерпретации исторических данных для реконструкции мотивации принятых управленческих решений. На основе предложенных алгоритмов создан специализированный программный комплекс для проведения баллистической экспертизы, отдельные составные части которого получили государственную регистрацию.
Полученные в ходе работы результаты и программные продукты внедрены ООО «Totem Games» (Брянск), занимающаяся разработкой игровых программных продуктов, в рамках проекта № 003 «Термиды» применила программный пакет «Artillery», позволивший в сжатые сроки сформировать банк данных по баллистике метательных снарядов, а также оптимизировать алгоритмы игровых сценариев. По заказу военно-морского музея «USS Olympia» (Филадельфия, Пенсильвания) совместно с исследовательской ассоциацией «Spanish-American War Centennial Website Research Society» была выполнена прикладная НИР по реконструкции параметров пневматических орудий системы Жалиньского, в ходе которой в практику организации внедрены пакеты программ «Artillery» и «Pnevmobal». Совместно с ассоциацией «Gunnery Fire Control Group» были выполнены прикладные научно-исследовательские работы на темы: «Анализ эффективности артиллерийских систем во время англоитальянского противостояния во Второй мировой войне» и «Разработка базы данных по артиллерии второй половины XIX - первой половине XX вв.». При выполнении данных тем в практику организации были внедрены программные продукты «Artillery» и «Pnevmobal». В Ижевском государственном техническом университете на кафедре «Тепловые двигатели и установки» автором был внедрен в практику дисциплины «Механика полета» программный пакет «Artillery». Этот же пакет программ внедрен и используется при дипломном проектировании для определения действительных баллистических характеристик спроектированного ракетно-артиллерийского вооружения по дисциплине «Внешняя баллистика». Отдельные этапы работы выполнялись в соответствии с планом прикладной научно-исследовательской работы «Историческая реконструкция параметров технических систем» (ГР 024000230, шифр «Стрела»), а также хоздоговорной работы «Математическая модель гидропневмоавтоматики» (х/д инв. № 50-2009).
Апробация работы. Отдельные законченные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на интернет-форумах: GFCG - Gunnery Fire Control Group, «Международная военноисторическая ассоциация и Военно-морская история» («Цусима»), «Историческая реконструкция средних веков» («Тоже-форум»), в Центре военно-исторических исследований (Екатеринбург) и в «Научном канале» Интернет-форума (Elite-Games). Кроме того, отдельные этапы работы докладывались и обсуждались на 17 научных конференциях. Наиболее важные из них: IV Международная НТК «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003); Всероссийская НПК «Россия в конфликтах XX века» (С.-Петербург, 2005); Всероссийская НПК «Военное искусство и военная культура Евразии: тысячелетия противостояния и взаимовлияния» (Екатеринбург, 2005); II Международная НПК «Чтения по военной истории» (С.-Петербург, 2005); Международная научная конференция «Военная история: Если бы...» (Екатеринбург, 2006); Международная научная конференция «Математические методы в исторических исследованиях» (Ижевск, 2006); Международная военно-научная конференция «Военные угрозы для России в современных геополитических условиях» (Екатеринбург, 2007); Всероссийская военно-научная конференция посвященная 100-летию боевого применения танков «Бронетанковая техника: история и современность» (Екатеринбург, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция «Сложность и самоорганизация. Будущее мира и России», посвященной 80-летию СП. Курдюмова (Москва, 2008), Mathematical Modeling of Social and Economical Dynamics (MMSED-2010), XII Всероссийской конференции ассоциации «История и компьютер» (Москва, 2010), Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых учёных «Эврика-2011» (Новочеркасск, 2011).
За научные разработки по теме диссертации автор удостоен диплома Министерства образования и науки Российской Федерации по итогам открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации. Кроме того, монография «Имитационное моделирование в военной истории», в написании которой автор также принимал участие, удостоена почетной грамоты РАН.
Публикации. В ходе выполнения исследований по теме диссертации опубликованы 43 научные работы (общий объем 42,1 печ. л., в т.ч. лично соискателя 19 печ. л.). В том числе глава в монографии, 24 статьи. 4 программных продукта автора получили государственную и отраслевую регистрацию. 8 статей опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертационных работ на соискание ученой степени кандидата наук.
Личный вклад. Автору принадлежит разработка концепции конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель», разработка математической модели «Орудие снаряд-цель», методики приведения противоборствующих военно-технических систем к конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель», программная реализация алгоритмов, обоснование их оптимальности для решения данного типа задач, обоснование способов их решений, расчёт внешней баллистики английских и итальянских корабельных орудий, в частности рассчёт баллистических поправок, расчёт относительной боевой эффективности танков «Центурион» и Т-72, определение опасных зон танка Т-72 при стрельбе по нему танковым орудием и противотанковыми средствами, определение степени защиты фортификационными укреплениями внутренних построек от обстрела метательными снарядами. На основе изучения и экспертизы археологических источников совместно с А.В. Коробейниковым, автором была создана модель внутренней баллистики лука. База данных по морским орудиям обрабатывалась и идентифицировалась при значительном участии членов Gunnery Fire Control Group (K.P. Крауфорд, В.Р. Джоуренс, Н.Ф. Окун), автор дополнил базу данных коэффициентами сопротивления воздуха по снарядам российской корабельной артиллерии периода русско-японской войны.
Формулировка цели и задач исследования
В третьей главе диссертационной работы представлена постановка задачи по экспериментальному исследованию методики анализа эффективности принятых военно-технических решений в противоборствующих системах на случае внутрисистемного противодействия. Приводится обоснование актуальности данной задачи и её решение. Рассмотрены факторы, мотивирующие принятие решений в военно-технической сфере при внутрисистемном взаимодействии, когда рассматриваются в комплексе два из трех блоков системы «Орудие-снаряд-цель».
В ходе боевых действий на Средиземном море в течении второй мировой войны обеими противоборствующими сторонами было принято парадоксальное решение о снижении начальной скорости снарядов корабельной артиллерии, что на первый взгляд приводило к снижению вероятности попадания по цели и её поражения. Однако как ни парадоксально, это решение наоборот привело к увеличению вероятности попадания в условиях морской качки. В данной главе приведено исследование причин данного парадокса и его результаты.
В ходе боевых действий на Средиземном море и итальянские, и английские ВМФ стали использовать для корабельных орудий снаряды с меньшей начальной скоростью, чем это было до войны. Причем, в среднем это снижение составило от 5-10 % и более. Так, 152-мм итальянские орудия, рассчитанные на начальные скорости 1000 м/с, в ходе войны перешли на заряды, дававшие начальную скорость 850 м/с. Это особенно парадоксально, если учесть факт увеличения угла падения и как следствие снижения вероятности поражения.
Для того, чтобы ответить на этот вопрос был проведен сравнительный анализ внешнебаллистических характеристик корабельных орудий Италии и Великобритании периода второй мировой войны с помощью программы «Artillery» Для сравнения были выбраны три артиллерийские системы, присутствовавшие как на английских, так и на итальянских кораблях: 381-мм 62 основное вооружение линкоров, 203-мм - тяжелых крейсеров и 152-мм - легких крейсеров. Характеристики этих орудий заимствованы из [28].
Из таблицы видно, что и итальянцы, и англичане использовали снаряды схожих баллистических свойств, Впрочем, здесь нет ничего необычного, посколькуку английское влияние на итальянцев очень велико. По крайней мере, до окончания первой мировой войны на вооружении итальянского флота стояли орудия, изготовляемые по лицензии фирмы Армстронга, а все дальнейшие образцы по сути дела представляли продукт их более-менее глубокой модернизации. Сильное ие наблюдается лишь по 381-мм орудиям, что связано с желанием итальянцев улучшить аэродинамику снарядов своей главной артиллерии новейших линкоров для получения максимально возможной дальности.
В результате прогресса в металлургии в межвоенный период удалось увеличить давление в канале ствола с 2500-2700 кг/смА2 в годы Первой мировой войны до 4500-5000 кг/смА2 в конце 30-х гг. В итоге, при одинаковом угле возвышения тот же самый снаряд 102-мм. орудия увеличивал начальную скоростьсть с 873 м/с до 1150 м/с, что давало прирост дальности с 84 до 124 каб. Таким образом,, не увеличивая калибр появилась возможность значительно улучшить характеристик-орудий [29]. Из таблицы № 2, составленной по данным Т. ДиДжулиана [28], видны основные тенденции развития артиллерии накануне второй мировой войны.
Основные закономерности хорошо объясняются в работе А.В.Платонова [29]. Самым дальнобойным является советское 130-мм орудие, аналогичное американское находится лишь на шестом месте, вслед за итальянским, французским, германским и японским. Трудно себе представить, что американская промышленность не смогла создать орудие, не уступающее зарубежным аналогам. Но они и не ставили перед собой подобной цели. Многое объясняет масса снаряда. Можно использовать увеличение давления в канале ствола для роста начальной скорости и, как следствие, для роста дальнобойности, а можно увеличить массу снаряда и, как следствие, увеличить могущество артиллерийской установки. В последнем случае, безусловно, падает дальность, зато более тяжелый снаряд наносит гораздо более серьезные повреждения потенциальной цели.
Предпочтения в большей или меньшей степени определялись национальной военно-морской доктриной. Так желание Франции и Италии реализовать большие дальности стрельбы можно объяснить спецификой средиземноморского ТВД с его преобладанием хорошей видимости. Но проблема состояла в том, что реальная дальность стрельбы ограничивалась дальностью визуального наблюдения всплесков своих снарядов у цели. Появившиеся к началу Второй мировой войны радары для этой цели были еще непригодны из-за больших ошибок измерений. Корректировку огня по маневрирующей цели с помощью авиации также не удалось решить ни одной из противоборствующих сторон. Так что эффективная дальность боя между линкорами с их 381-мм и 406-мм артиллерией не превышала 30 км. На самом деле в реальных морских боях она была еще меньше, не говоря уже о боях эсминцев. Таким образом, предположения ряда военно-морских теоретиков, в том числе и советских, о дальнейшем увеличении дальности морского боя не оправдались. Все это привело к тому, что предоставленные научно-техническим прогрессом возможности для совершенствования артиллерии в ряде стран были использованы нерационально.
Сравнительный анализ эффективности двух типов танков (гомогенное противодействие)
В 1914 Ф.Ланчестер, британский инженер и изобретатель, сформулировал две дифференциальных модели для подсчета потерь при определенных условиях войны. Ланчестер выдвигал гипотезу, что в "древней войне", сражение было простым поединком, с потерями, являющимися независимым от числа единиц противника. При "современных" условиях, огневая мощь (поражающее действие оружия), широко распределённого на поле боя может быть привязана к живучести. Ланчестер сформулировал некоторые модели, основанные на обычных дифференциальных уравнениях, чтобы перевести эти гипотезы к математическому виду.
В данный момент, модели Ланчестерского типа можно используются также в социологических исследованиях и исследованиях тенденций развития государства в целом.
Модели Ланчестерского типа описываются через дифференциальные уравнения, которые оценивают изменения численности воюющих сторон в течение времени. Они могут быть простыми моделями, решаемыми аналитически или сложными, требующими численного интегрирования. Подобные модели используются, чтобы ответить на основные вопросы, имеющие отношение к структуре сил и тактике, и, в конце концов, на главный вопрос - кто побеждает в боевых действиях.
Ланчестерские модели популярны, благодаря их способности обеспечить понимание динамики боя и возможности применения для самых разнообразных видов боевых действий. Условия античного боя Базируясь на вероятностной модели для поединков, Ланчестер утверждал, что две силы - атакующая и защищающаяся должны интуитивно ожидать определённое число потерь воинов. Кроме того, немаловажен тот факт, что боевые единицы не занятые поединками с противником вынуждены дожидаться, пока враг появится в пределах досягаемости. Подразумевается, что независимо
Ланчестер определил основным фактором современной войны способность многих стрелков поражать одну цель. Он обосновал этот фактор появлением современного оружия, которое позволило поражать цели, находящиеся в самых разных частях поля боя.
Рассматривая возможности современного оружия, Ланчестер исследовал два общих случая боя, прицельного огня и стрельбы по площади. Первый, прицельный огонь, предполагает, что отдельные цели найдены и атакованы любым числом стрелков. Второй случай, стрельба по площади, предполагает, что огонь концентрируется на каком-то участке поля боя, занятой врагом, а не на отдельно взятой цели
При ведении прицельного огня, Ланчестер предположил, что вероятность поражения цели X зависит от того, сколько стрелок Y произвел выстрелов по нему и наоборот.
Здесь а - мощность оружия армии х, а Ь - армии у. Попросту говоря, предполагается, что каждый солдат армии х убивает за единицу времени а солдат армии у (и, соответственно, каждый солдат армии у убивает Ъ солдат армии а). Это - модель, которая допускает точное
Если начальная точка лежит ниже (случай 2), то выигрывает армия х. В разделяющем эти случаи состоянии (на прямой) война заканчивается истреблением обеих армий. Но на это требуется бесконечно большое время: конфликт продолжает тлеть, когда оба противника уже обессилены.
После анализа представленной модели можно сделать следующий вывод: для борьбы с вдвое более многочисленным противником нужно в четыре раза более мощное оружие, а втрое более многочисленным - в девять раз и т. д. (на это указывают квадратные корни в уравнении прямой).
Методика расчета коэффициента боевых потерь предложена Т. Дюпюи и получилась у него в результате обработки статистической информации по более чем 250 сражениям разного периода XIX - XX вв. (из них 73 сражения для периода с 1945 г.)[15]. По заявленным сражениям она дает расхождение не более 5 %, но с учетом всего спектра возможных битв методика дает максимальное расхождение не более 50 %. - коэффициент средних дневных потерь в кампании. По данным Т. Дюпюи, для операций уровня дивизии (примерно 15000 человек) в XIX в. (Наполеоновские войны, гражданская война в Соединенных Штатах и т.д.) эта цифра составляла примерно 45 % в сутки, для Первой мировой войны - около 12 %, для Второй мировой войны - 4 %, для современных войн (по опыту арабо-израильских войн с 1967 по 1973 гг.) - 2 %. Поэтому, например, для Первой мировой войны С = 0,12.
Что касается поправочных коэффициентов кр то, как уже говорилось, Дюпюи выделяет их семь, Эверсон говорит о дополнительном - факторе активности операции к\. Есть смысл учитывать его тогда, когда получен приказ типа «взять любой ценой». В этом случае нормальное течение «среднестатистического» боя может нарушаться, что активизирует потери как с одной, так и с другой стороны. Кроме того, наоборот, может наблюдаться вялое течение операции, когда развитие событий идет не спеша и потери намного меньше тех, что могли бы быть. Поскольку данный фактор носит практически всегда субъективный характер, Эверсен рекомендует использовать его как случайную поправку.
Стохастические модели
В данной работе разработана методика решения задач системного анализа эффективности и обоснования мотивации принятых военно-технических решений в области внешней баллистики конфликтного противодействия сложных военно-технических систем, что имеет существенное значение для повышения уровня обороноспособности страны. Проведена реконструкция мотивации принятии решения в военно-технической области, что на данный момент является трудной задачей, поскольку именно в ней для дезориентации возможного противника, и, к сожалению будущих исследователей, применяется либо ограничение доступа к исходной информации (через ее засекречивание или прямое уничтожение), либо преднамеренное искажение (через введение в оборот дезинформации). Кроме того, свою лепту в увеличении неопределенности исходной информации могут добавлять и само J11 IP, пытаясь оправдать себя или уйти от ответственности, если принятое решение не принесло желаемого эффекта или наоборот, привело к нежелательным последствиям.
В ходе диссертационной работы были решены следующие задачи: - разработка модели внешнебаллистических исследований для анализа эффективности принятых военно-технических решений, основанная на приведении противодействующих военно-технических систем к единой интегрированной конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель»; - разработка методики системного анализа эффективности принятых военно-технических решений (которые невозможно объяснить с использованием традиционных методов исследований) в области внешней баллистики конфликтного противодействия военно-технических систем в рамках интегрированной конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель»; - экспериментальное исследование методики системного анализа эффективности принятых военно-технических решений в противоборствующих системах на случаях внутрисистемного противодействия (средиземноморский ТВД периода второй мировой войны), межсистемного гомогенного противодействия для оценки коэффициента относительной боевой эффективности двух танков как сложных противоборствующих систем (танковая дуэль), межсистемного гетерогенного противодействия для оценки коэффициента относительной боевой эффективности танка и противотанковых средств как двух сложных противодействующих систем (танк и противотанковый комплекс) и надсистемного противодействия (оценка устойчивости системы к воздействию внешних возмущающих факторов) для идентификации системы управления одной из сложных систем, находящейся в противодействии при оценке соответствия характеристик фортификационных сооружений средствам боевого воздействия на них; разработка специального программного обеспечения комплекса баллистической экспертизы противодействующих военно-технических систем для анализа элементов конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель».
В результате проведённых в рамках диссертации исследований были получены следующие результаты и сделаны следующие выводы:
1. Разработана модель для проведения внешнебаллистической экспертизы сложных противодействующих военно-технических систем в рамках конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель», заключающаяся в разбиении противодействующих военно-технических систем на значимые для расчёта элементы, вычленение определяющих характеристик элементов и последующем синтезе конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель» для анализа результатов взаимодействия противодействующих военно-технических систем. Данная модель применяется при выявлении исходных данных для возможной реконструкции мотивации принятых в ходе противодействия управленческих решений.
2. Разработана методика приведения противодействующих военно технических систем к конфликтной системе «Орудие-снаряд-цель». Анализ эффективности военно-технических систем и решений предусматривает разбиение исследования на решение трёх последовательных задач. В компоненте «орудие», при известных начальных данных, в результате анализа внутренней баллистики орудия устанавливаются параметры снаряда в начальной точке траектории. В компоненте «снаряд» в результате анализа внешней баллистики 119 снаряда во взаимодействии с окружающей средой устанавливаются параметры снаряда в конечной точке траектории. В компоненте «цель» в результате анализа параметров снаряда в конечной точке траектории и характеристик манёвренности и защищённости цели делается вывод о степени эффективности оборонительных характеристик цели при стрельбе по ней данным снарядом из данной точки. Сделан вывод, что большинство противодействующих военно-технических систем, использующих ствольную артиллерию или метательные снаряды, может быть сведено в расчётную схему «Орудие-снаряд-цель», в рамках которой учитываются только существенные в рамках данной схемы параметры системы и отбрасываются несущественные.
3. Предлагаемая методика существенно расширяет возможности научно обоснованной исторической реконструкции, в частности при анализе внутрисистемного, межсистемного и надсистемного взаимодействия в рамках конфликтной системы «Орудие-снаряд-цель». Дано возможное объяснение мотивации при принятии решения о снижении начальной скорости снарядов корабельных орудий в ходе Второй мировой войны. Теоретически установлено, что снаряды, выпущенные из корабельных орудий с более высокой скоростью, при одной и той же дальности стрельбы в точке падения, хотя и имеют более высокую скорость и меньший угол падения (по сравнению со снарядами, выпущенными с меньшей скоростью), что обеспечивает более высокую вероятность поражения кораблей, но имеет более высокую чувствительность к случайным погрешностям начальных условий выстрела (наличие качки в море). Теоретически обосновано, что использование в новейшей бронетехнике Израиля устаревших схем бронирования могло быть вызвано ошибочным пониманием низкой боевой эффективности советских танков. Так выявлено подавляющее преимущество танка Т-72 над «Центурионом» на небольших дистанциях (в среднем в 2 раза при дальностях боя 500-3000 м), и то, что с увеличением эффективной дальности боя превосходство Т-72 снижается (случай, реализованный в условиях Синайской пустыни). Выявлено, необоснованное представление о низкой роли бронирования в будущей войне. При воздействии на образец бронетанковой техники бронебойного подкалиберного снаряда противотанковой пушки МТ-12 и ПТУР «Кастет», обеспечивается превосходство последнего на открытой местности. В городских условиях, на пересечённой, горной и лесистой местности, где дистанция боя невелика, более предпочтителен подкалиберный бронебойный снаряд, как более дешёвый при практически такой же боевой эффективности. Установлено, что несоответствие защитного уровня фортификаций населенного пункта потенциальной угрозе оружия нового поколения могло послужить причиной его деградации.
