堑壕战和冲锋的量化分析

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堑壕战和冲锋的量化分析

 

第一次世界大战以堑壕战为主,防御的力量大于进攻,符合克劳塞维茨在《战争论》中论述的防御是较强的作战方式。我们通过示意图来分析一下堑壕战和冲锋的关系,这也适用于其他类似的冲锋作战。

防御一方在防御阵地,使用火枪射击冲锋的敌人,当防御方最前排有战友死亡时,后一排的士兵进行补缺,继续进行射击。进攻方一边持枪射击,一边向敌人冲锋,第一排的士兵可以看做是第二排士兵的盾牌,当进攻方冲进防御方阵地进行近距离火拼时,则表示进攻方冲锋成功。我们假设进攻方第一排距离防御方的距离为y,两排的间距为d,进攻方前进速度vb/分。防御方的射击速度为a/分,平均c发子弹打死一个敌人(如图1所示)。

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图1 防御和进攻初始状态

那么进攻方最前排的生存时间tc/a分钟,第一排前进的距离s=vt=b×c/a米,由于第一排此时已经阵亡,第二排变成第一排,整支军队的前进距离h=s-d米,所以每一排的士兵的阵亡可以换取整支部队前进h米,而敌对两军相距y米,就需要阵亡y/h排士兵才能冲锋成功。每排士兵的生存时间是c/a,那么冲锋需要的时间T=y/h×(c/a)分。

进攻方冲锋需要阵亡y/h排的士兵,才能冲锋成功,我们希望尽可能减少冲锋方的伤亡,那么就需要根据不同各种因变量来确定策略。y/h=y/(s-d)=y/(b×c/a-d),为了使y/h最小化,我们需要减少分子和增加分母。y表示双方的距离,这个距离一般为防御方的火枪射程,防御方的火枪射程越远,进攻方需要付出的伤亡代价越大。分母为b×c/a-d,其中d表示2排的间距,间距越小越好,但是间距太小会影响两排之间的行动,所以d有一个最优值,在不影响前后排行动自由的前提下,越小越好。b×c/a越大,则分母越大,伤亡越小,其中b表示进攻方的前进速度,这个速度越快,相同时间内运动的距离越远,越接近敌人防御前线,所以以前的冲锋都是以骑兵为主,因为骑兵的速度远大于步兵。c表示防御方多少发子弹可以打死一个进攻方,c越大,进攻方可以生存的时间就越长,运动的距离就越远。b表示防御方火枪发射子弹的速度,速度越快,进攻方生存的时间就越短,前进的距离就越小。所以为了使y/h最小化,我们希望两军距离y、两排距离d和子弹速度b最小化,而进攻方的前进速度b和可以承受的子弹数量c最大化(如图2所示)。

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2 防御和进攻过程

对于两军距离y,该如何减少呢?(1)通过隐蔽自己来接近敌人。比如通过草丛,迷彩服等的方式进行伪装,逐步接近敌人,敌人发现的越晚,则两军的距离y就会越小。在一战中,有一个伪装的反例,法军穿着鲜艳的红裤子,非常容易被敌人发现,成了敌人的活靶子。(2)通过挖地道的方式来接近敌人,也可以减少两军的距离y,这一点在一战中也有使用。(3)通过地形接近敌人。比如在特殊的地形上,比如两军之间有一个丘陵,进攻方接近丘陵,利用丘陵进行掩护,也可以减少进攻方的冲锋距离。(4)从防御方的角度来说,如何增加进攻方的冲锋距离呢,最简单的方法就是在这道战壕后边再挖几道战壕。当进攻方占领第一道战壕后,防御方放弃第一道战壕,退到第二道战壕进行防御,不断的增加进攻方的冲锋距离。所以在一战中,防御方的战壕都是有多条平行的战壕的。战壕不是直线而是弯曲的原因是为了降低炮弹的杀伤力。敌人的炮弹打到弯曲的战壕里,会由于战壕的弯曲减少炮弹向两侧的爆炸冲击力(如图3所示)。

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3 堑壕战配置图

关于进攻方的前进速度b,进攻方和防御方都可以进行优化调整。(1)进攻方可以选择较为平坦的地形进行冲锋,这样可以增加前进的速度,当然这样的地形因为没有地形阻挡,也更容易被击中。(2)选择坐在有防护的汽车里进行冲锋,这样可以提高步兵的冲锋速度。选择汽车来代替马,汽车装有防护来代替盾牌,这是沿袭之前骑兵和盾牌最简单的方法,一战中却很少使用。(3)防御方可以通过障碍来降低进攻方的冲锋速度,比如使用铁丝网。

对于进攻方两排之间的距离d,只有进攻方可以进行调整,防御方则调整不了。这个距离越大,越不利于进攻方的冲锋,但是太小又会影响两排之间的行动,所以应该在不影响前后两排行动的情况下越小越好。

对于子弹的速度a,防御方和进攻方均有调整的空间。武器的发射的速度越快,单位时间发射的子弹数量越多,可以杀伤的敌人越多。(1)以前使用的武器是半自动步枪,每分钟能射出十几发子弹,好的步枪最多也就是几十发子弹。而一战中马克沁机枪每分钟可以打出600发子弹,武器性能有了数量级的进步,所以导致一战时的堑壕战非常难以被进攻方突破。(2)增加使用的枪支数量也相当于增加了单位面积的火力密度,比如原来防御方第一排是每10/人,增加到每5/人,从进攻方的角度来看,防御方的枪的速度加倍了,也就是火力加倍了。(3)进攻方增加武器性能,增加杀伤敌人的能力,那么防御方伤亡之后需要频繁更换生力军,更换的这个间隔是不能发射子弹的,相当于防御方的平均射击速度降低了。但是在一战中的马克沁机枪重达27.2kg,不方便步兵携带进行冲锋,所以机枪快速射击的优点基本上只能被防御方占有。《战争论》认为防御比进攻的作战方式强,而机枪的使用增加了防御方的力量,加强了防御和进攻的对比,使得防御变得更强。(4)进攻方通过火炮来远程攻击对方的防御阵地来增加防御方的伤亡,也相当于降低了敌人的平均射击速度,所以很多冲锋都是以火炮攻击在先,步兵冲锋在后。这一点在一战中被广泛使用。(5)进攻方使用毒气武器,将防御方赶出战壕或者使防御方死亡,也可以降低防御方的平均射击速度。一战中使用了氯气、芥子气和光气等毒气武器。

关于子弹的杀伤力c,表示防御方平均c发子弹就能打死一个进攻的敌人,这个c发子弹表示的不是c发子弹都打在进攻方的身上,而是平均向前方射击c发子弹,就有一个进攻方的敌人身亡。(1)那么防御方增加子弹的命中率,比如之前是40发子弹,命中率为10%,即4发子弹射中敌人并使敌人致命。现在防御方的命中率增加到20%,那么平均20发子弹就能打死一个敌人,相当于防御方的力量加强了。(2)增加每发子弹的杀伤力,也相当于增加了防御方的力量。比如以前进攻方命中4发子弹身亡,增加每颗子弹的杀伤力,2颗子弹就能杀死一个敌人,也就是平均20发子弹就能打死一个敌人。以前子弹是从枪筒里直线射出的,杀伤力不强,后来子弹是从枪筒里旋转着射出的,杀伤力大大增加。同样进攻方也可以对c进行优化。(1)减少自己被射击的面积,比如匍匐前进比跑着前进的暴露面积要小,被射中的概率大大减少。(2)增加防护,比如手持后盾牌进行冲锋,也可以使得敌人需要更多子弹才能杀死一个冲锋的人。(3)躲在有防护的汽车后边进行冲锋,汽车可以有效阻挡子弹。坦克就是集冲锋所需的速度,持枪射击的火力和盾牌防护于一身的进攻性武器。不过坦克的发明是需要时间的,不知道为什么没有火力的装甲车没有首先发明出来用于冲锋,因为这是和盾牌的性质最为接近的,可以有效阻挡子弹。

由于是以每排的伤亡来换取向前的推进距离,冲锋成功需要伤亡y/h排的兵力,那么减少每排的人数也可以有效降低伤亡人数,这给我们的启示是尽可能的减少自己的进攻正面,这样可以有效降低自身冲锋的伤亡。选择点来进行突破,而不是全线进行突破。

我们只讨论了进攻方的伤亡因素,对于防御方也是类似的,降低敌人的命中率就可以有效降低自己的伤亡。(1)通过挖战壕,在战壕中进行射击,使得自己的身体大部分被战壕隐蔽,减少了被击中的概率。(2)在战壕前堆起沙袋,将枪压在沙袋中间,使自己的身体完全被沙袋隐蔽,大大降低了自己被射中的概率。只是这样沙袋也阻挡了自己的视线,降低了自己的命中率,一战中通过使用木质潜望镜来观察敌人,这样就既能隐蔽自己,又不会降低自己的命中率(如图4所示)。

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4 堑壕战内的防御士兵

与之前的战争相比,一战的堑壕战是一战的主要特点,而三种工具则是堑壕战的主要工具,包括铁锹、铁丝网和机枪。铁锹用来挖战壕来隐蔽自己,降低自己被射中的概率。铁丝网用来降低进攻方的冲锋的平均速度,这样进攻方就很难突破防御阵地。机枪增加了子弹的发射速度,大大增加了进攻方的伤亡。另外,之前的单线防御演变成多线防御,多条战壕平行布置,增加了进攻方的冲锋距离。

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