El modelo de combate de salva proporciona una representación matemática de las batallas de misiles antibuque entre buques de guerra modernos . Fue desarrollado por Wayne Hughes en la Escuela de Postgrado Naval de los Estados Unidos en Monterey y publicado en 1995. [1] El modelo de salva describe los elementos básicos del combate moderno con misiles de una manera muy simple. Esto es similar a cómo la ley cuadrada de Lanchester proporciona un modelo simple de combate con armas de fuego moderno. [2]
La estructura del modelo
Forma básica
Supongamos que dos fuerzas navales, Roja y Azul, se enfrentan entre sí en combate. La batalla comienza con Red disparando una salva de misiles a Blue. Los barcos azules intentan derribar esos misiles entrantes. Simultáneamente, Blue lanza una salva que Red intenta interceptar.
Este intercambio de disparos de misiles se puede modelar de la siguiente manera. Deje que el símbolo A represente el número de unidades de combate (buques de guerra u otras plataformas de armas) en la fuerza Roja al comienzo de la batalla. Cada uno tiene una potencia de fuego ofensiva α , que es el número de misiles ofensivos disparados con precisión por salva al enemigo. Cada uno también tiene potencia de fuego defensiva y , que es el número de misiles enemigos entrantes interceptados por salva por sus defensas activas. Cada barco tiene un poder de permanencia w , que es el número de impactos de misiles enemigos necesarios para dejarlo fuera de combate. De manera equivalente, se podría decir que cada misil atacante puede causar daños equivalentes a una fracción u = 1 / w de un barco rojo.
La fuerza azul se representa de manera similar. El azul tiene unidades B , cada una con potencia de fuego ofensiva β , potencia de fuego defensiva z y capacidad de permanencia x . Cada misil que impacte causará daño v = 1 / x .
El modelo de combate de salva calcula el número de barcos perdidos en cada bando utilizando el siguiente par de ecuaciones. Aquí, ΔA representa el cambio en el número de barcos rojos de una salva, mientras que ΔB representa el cambio en el número de barcos azules.
- ΔA = - (βB - yA) u , sujeto a 0 ≤ -ΔA ≤ A
- ΔB = - (αA - zB) v , sujeto a 0 ≤ -ΔB ≤ B
Cada ecuación comienza calculando el número total de misiles ofensivos lanzados por el atacante. Luego resta el número total de intercepciones del defensor. La cantidad de misiles ofensivos restantes (no interceptados) se multiplica por la cantidad de daño causado por misil para obtener la cantidad total de daño. Si hay más intercepciones defensivas que misiles ofensivos, entonces el daño total es cero; no puede ser negativo.
Estas ecuaciones asumen que cada lado está usando fuego dirigido; es decir, una fuerza conoce la ubicación de su objetivo y puede apuntar sus misiles hacia él. Sin embargo, si una fuerza sólo conoce la ubicación aproximada de su objetivo (por ejemplo, en algún lugar dentro de un banco de niebla), entonces puede extender su fuego por un área amplia, con la esperanza de que al menos algunos de sus misiles encuentren el objetivo. Se requiere una versión diferente de las ecuaciones de salva para tal área de incendio. [3]
Matemáticamente, las ecuaciones de salva se pueden considerar como ecuaciones en diferencias o relaciones de recurrencia . También son un ejemplo de investigación operativa .
También existe una versión estocástica (o probabilística) del modelo. [4] En esta versión, los parámetros de envío enumerados anteriormente son variables aleatorias en lugar de constantes. Esto significa que el resultado de cada salva también varía aleatoriamente. El modelo estocástico puede incorporarse en una hoja de cálculo de computadora y usarse en lugar del método de simulación por computadora de Monte Carlo . [5] Existe una versión alternativa de este modelo para situaciones en las que un bando ataca primero y luego los supervivientes (si los hay) del otro bando contraatacan, [6] como en la batalla de Midway .
Relación con las leyes de Lanchester
Las ecuaciones de salvas están relacionadas con las ecuaciones de la ley del cuadrado de Lanchester , con dos diferencias principales.
Primero, las ecuaciones básicas de salva forman un modelo de tiempo discreto, mientras que las ecuaciones originales de Lanchester forman un modelo de tiempo continuo. Los misiles de crucero suelen dispararse en cantidades relativamente pequeñas. Cada uno tiene una alta probabilidad de acertar en su objetivo, si no es interceptado, y lleva una ojiva relativamente poderosa. Por lo tanto, tiene sentido modelarlos como un pulso discreto (o salva) de potencia de fuego.
En comparación, las balas o los proyectiles en un tiroteo generalmente se disparan en grandes cantidades. Cada ronda tiene una probabilidad relativamente baja de dar en el blanco y causa una cantidad relativamente pequeña de daño. Por lo tanto, tiene sentido modelarlos como un flujo pequeño pero continuo de potencia de fuego.
En segundo lugar, las ecuaciones de salvas incluyen potencia de fuego defensiva, mientras que las ecuaciones originales de Lanchester incluyen solo potencia de fuego ofensiva. Los misiles de crucero pueden ser interceptados (derribados) por defensas activas, como misiles tierra-aire y cañones antiaéreos. En comparación, generalmente no es práctico interceptar balas y proyectiles durante un tiroteo.
Aplicaciones del modelo
Tipos de guerra
El modelo de salva representa principalmente batallas de misiles navales, como las que ocurrieron durante la Guerra de las Malvinas . La potencia de fuego ofensiva representa misiles de crucero antibuque como el Harpoon , el Exocet y el Styx . La potencia de fuego defensiva representa misiles de defensa aérea como el Estándar , así como cañones antiaéreos como el Phalanx . Sin embargo, se puede adaptar el modelo a otro tipo de batallas que tengan características similares.
Por ejemplo, algunos autores lo han utilizado para estudiar las batallas de la Segunda Guerra Mundial entre portaaviones, [7] como la Batalla del Mar del Coral . [8] En este caso, la potencia de fuego ofensiva consiste en bombarderos en picado y bombarderos torpederos. La potencia de fuego defensiva consiste en aviones de combate que intentan interceptar esos bombarderos.
En cambio, el modelo podría describir batallas donde los torpedos son la forma principal de potencia de fuego ofensiva, como en la Batalla de la isla Savo . En este caso, la potencia de fuego defensiva sería cero, ya que hasta ahora no existe una forma eficaz de interceptar torpedos de forma activa.
Se utilizó una versión simplificada del modelo para estudiar los resultados alternativos de la Carga de la Brigada Ligera de la caballería británica contra el cañón ruso en 1854. [9] El modelo también se ha modificado para representar la defensa táctica de misiles balísticos . Esta variante se utilizó para analizar el rendimiento del sistema de defensa antimisiles Iron Dome durante la Operación Pilar de Defensa de 2012 . [10]
Desarrollo de tácticas
El modelo de combate de salva puede ayudar con la investigación sobre una variedad de problemas en la guerra naval. [11] Por ejemplo, un estudio examinó el valor de tener información precisa sobre una flota enemiga. [12] Otro estudio examinó cuántos misiles serían necesarios para lograr la probabilidad de éxito deseada al atacar varios objetivos a la vez. [13] Los investigadores también han analizado las propiedades matemáticas del modelo en sí. [14]
El objetivo inicial de dicha investigación es comprender mejor cómo funciona el modelo. Un objetivo más importante es ver qué podría sugerir el modelo sobre el comportamiento de las batallas de misiles reales. Esto podría ayudar al desarrollo de mejores tácticas navales modernas para atacar y defenderse de tales misiles.
Referencias
- ^ Hughes WP. 1995. Un modelo de salva de buques de guerra en combate con misiles utilizado para evaluar su poder de permanencia. Logística de investigación naval 42 (2) 267-289.
- ^ Taylor JG. 1983. Modelos de guerra de Lanchester, volúmenes I y II. Sociedad de Investigación de Operaciones de América.
- ^ Armstrong MJ, 2014. "El modelo de combate de salva con fuego de área". Logística de investigación naval.
- ^ Armstrong MJ, 2005, Un modelo de salva estocástica para el combate de superficie naval, Investigación de operaciones 53, # 5, 830-841.
- ^ Armstrong MJ, 2011, Un estudio de verificación del modelo de combate de salva estocástica, Annals of Operations Research 186, # 1, 23-38.
- ^ Armstrong MJ, 2014. El modelo de combate de salva con un intercambio secuencial de fuego. Revista de la Sociedad de Investigación Operativa.
- ^ Hughes WP, 2000, Tácticas de flota y combate costero, Naval Institute Press, Annapolis.
- ^ Armstrong MJ, Powell MB, 2005, Un análisis de combate de salva de la batalla del Mar del Coral, Investigación de operaciones militares 10 # 4, 27-38.
- ^ Connors D, Armstrong MJ, Bonnett J, 2015, Un estudio contrafactual de la carga de la brigada ligera, Métodos históricos: una revista de historia cuantitativa e interdisciplinaria 48 # 2, 80-89.
- ^ Armstrong MJ, 2014, Modelado de defensa de misiles balísticos de corto alcance y sistema de Cúpula de Hierro de Israel, Investigación de Operaciones 62 # 5, 1028-1039.
- ^ Xu Xiaoming, Ren Yaofeng, Feng Wei, 2010, Análisis de la pérdida de guerra del combate con misiles de superficie basado en el modelo Salvo, Ingeniería electrónica de barcos 30 (9).
- ^ Lucas TW, McGunnigle JE, 2003, ¿Cuándo es demasiado la complejidad del modelo? Ilustrando los beneficios de los modelos simples con las ecuaciones de salva de Hughes, Naval Research Logistics 50 # 3, 197-217.
- ^ Armstrong MJ, 2007, Ataques efectivos en el modelo de combate de salvas: tamaños de salvas y cantidades de objetivos, Logística de investigación naval 54 # 1, 66-77.
- ^ Armstrong MJ. 2004. Efectos de la letalidad en modelos de combate naval. Logística de investigación naval 51 # 1, 28-43.
Otras lecturas
- Weapons Analysis LLC (2012). Modelo Salvo de Guerra Anti-Superficie .