该项目通过比较传统弹药和美国传统武器系统发射的超高速炮弹（HVP），探讨了普通超高速炮弹如何支持反空战（AAW）、反水面战（ASUW）和海军水面火力支援（NSFS）任务。这项研究考察了HVP在任务规划、后勤和多个任务区使用的效果。该研究的主要目标问题是："在传统武器系统中使用HVP是否能提供同等的进攻和防御能力，并改善任务规划中的后勤运作？" 利用基于模型的系统工程和架构，该项目正式确定了对HVP系统中固有的操作或任务灵活性进行定量系统分析所需的标准。创建了一个深入的模型，分析了包括和不包括HVP弹药的情况下多个变量的性能，这提供了整体有效性的信息。结果证明了将HVP纳入武器系统装载的好处。在保持性能的同时，在成本、再补给和可用弹药方面都有好处。基于这个模型的结果，最初的假设被证实，HVP弹药的有效性提高了整个任务的成功率，并提供了一个成本效益高的替代方案，而不是只使用传统的武器系统。

执行摘要

本研究考察了在DDG 51（Arleigh Burke）和CG（Ticonderoga）级海军舰艇上的MK 45-5英寸炮以及DDG 1000（Zumwalt）级海军舰艇上的先进火炮系统（AGS）155毫米炮中使用超高速炮弹（HVP）作为普通弹药在任务规划、操作和后勤方面的效果。HVP是一种多任务弹药，可以与传统的武器系统一起使用。

这篇论文通过比较传统弹药和美国传统武器系统发射的HVP，探讨了HVP弹药如何支持反水面战（ASUW）、反空战（AAW）和海军水面火力支援（NSFS）任务。化学推进的HVP弹药提供了多任务的灵活性，使作战人员在离开港口时可以带着比常规导弹更深的弹仓装载。HVP弹药改善了由DDG和CG舰组成的海军远征军的后勤作业，减轻了防御和进攻任务的特定武器配置。在舰队中部署HVP弹药使这些舰艇具有更强的能力，并为建造或改装带有电磁轨道炮及其相关能源支持系统的舰艇提供了一个更实用和更具成本效益的选择。

在这项研究中，任务情景的重点是在水面行动组（SAG）中使用DDGs和CGs进行AAW、ASUW和NSFS行动。具体的任务场景集中在一个行动的攻击前阶段，以消除敌方持有的岛屿对航行造成的威胁。一个适应性部队组合（AFP）已经形成，以夺取控制权并消除位于具有战略意义的红岛上的威胁性进攻能力和少量敌军部队。AFP包括一个两栖准备小组（ARG）和一个由两艘DDGs和一个CG组成的SAG，其任务是保卫ARG，获得周围水域的海上控制权，并在两栖攻击前消除威胁性的海岸设施。使用ExtendSim建立了一个作战模型来模拟行动的预突击阶段，并允许进行系统分析。

Microsoft Excel被用来创建一个随机模型，探讨在对可能拥有武器优势的对手进行防御性或进攻性交战时实施HVPs。通过射程目标图和随机模型，该场景被模拟成静态版本。这些工具被用来估计发射的导弹数量、发射的HVP子弹，以及我们场景的统计结果。使用我们的ExtendSim模型进行分析的结果，使用Minitab进行分析，允许验证随机模型所捕获的数据的能力。这使团队能够根据不同的统计图和图表软件来分析数据，以收集计算有效性（MOE）和性能（MOP）的措施所需的信息。

衡量效力和性能的结果证明了将HVPs纳入武器系统装载的好处。在保持性能的同时，在成本、再补给、可用弹药方面都有好处。这些都证实了最初的假设，即HVP弹药的有效性提高了整个任务的成功率，并提供了一个具有成本效益的替代方案，而不是只使用传统的武器系统。

用于模拟防御场景的DDG和CG舰的导弹和火炮的致命性概率数据是不保密的，因此本论文中提出的结果需要用保密数据来运行，以获得现实的结果。

I. 简介

A. 综述

美国海军的使命是 "维持、训练和装备能够赢得战争、阻止侵略和维护海洋自由的战斗准备的海军部队"（美国海军2017）。为了实现这一使命，美国海军舰艇必须能够支持几个不同的任务领域，并能够在没有预警的情况下适应不断变化的任务。为了做到这一点，海军舰艇依靠使用几种弹药类型来支持几个任务领域。本研究考察了在DDG 51（Arleigh Burke）和CG（Ticonderoga）级海军舰艇上的MK 45-5英寸炮以及DDG 1000（Zumwalt）级海军舰艇上的先进火炮系统（AGS）155毫米炮中使用超高速炮弹（HVP）作为通用弹药在作战、任务规划和后勤方面的效果。

B. 问题陈述

目前，美国海军依靠几种类型的弹药来支持进攻性和防御性武器系统和任务能力。任务的需要驱动着舰上弹药的装载（即弹药的类型和数量），在开航前就已经上船。在海上，如果任务或威胁发生了重大变化，舰艇根据其弹药装载和能力进行调整和应对的能力可能是有限的，至少在他们能够在海上或岸上得到补给之前。由于需要在开航前确定武器装载量，以及必须考虑的各种特定任务的弹药，限制了作战的灵活性、能力和容量。这项研究考察了HVP在任务规划、后勤和使用方面的影响，作为美国海军反空战（AAW）、反水面战（ASUW）和海军水面火力支援（NSFS）任务领域中的一种通用弹药。

C. 研究目标

本研究通过比较传统弹药和美国传统武器系统发射的HVP，探讨了一种通用的HVP弹药如何支持ASUW、AAW和NSFS任务。化学推进的HVP弹药提供了多任务的灵活性，使作战人员在离开港口时拥有比常规导弹更深的弹仓装载量，而不必在特定任务的武器中进行选择。利用系统工程和架构，该项目正式确定了对HVP系统中固有的操作或任务灵活性进行定量系统分析所需的标准。

主要的研究目标是解决这个研究问题，它指出 "在传统武器系统中使用HVP是否能提供同等的进攻和防御能力，并改善任务规划中的后勤运作？"

D. 系统工程方法

本项目使用的系统工程方法包括三个阶段。它在图1中被描绘出来。从最初的研究阶段开始，对论文主题进行了彻底的研究，以更好地了解被分析的系统。确定了能力差距，进行了利益相关者分析，并对当前系统的运行概念进行了分析。不同的分析被用来确定项目的范围。该阶段完成后，开始了系统架构阶段。在这个阶段，通过需求分配、功能分析和贸易研究，开发了一个架构来指导系统的设计和开发。在第二阶段完成后，系统分析阶段开始。在第三阶段，团队对传统弹药与传统武器系统发射的普通HVP弹药进行了离散事件建模的比较分析。根据这一建模的结果，提出了建议。