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        基于突防任務(wù)的軍機生存能力冪指數(shù)評估方法*

        2017-06-19 19:17:01張洋銘陳云翔羅廣旭
        火力與指揮控制 2017年5期
        關(guān)鍵詞:冪指數(shù)軍機效能

        張洋銘,陳云翔,羅廣旭,劉 念

        (1.空軍工程大學(xué)裝備管理與安全工程學(xué)院,西安 710051;2.空軍勤務(wù)學(xué)院,江蘇 徐州 221000;3.解放軍94188部隊,西安 710051)

        基于突防任務(wù)的軍機生存能力冪指數(shù)評估方法*

        張洋銘1,陳云翔1,羅廣旭2,劉 念3

        (1.空軍工程大學(xué)裝備管理與安全工程學(xué)院,西安 710051;2.空軍勤務(wù)學(xué)院,江蘇 徐州 221000;3.解放軍94188部隊,西安 710051)

        軍機生存能力是軍機作戰(zhàn)效能的重要指標(biāo),為定量化研究影響軍機生存能力的相關(guān)因素,采用冪指數(shù)法與層次分析法相結(jié)合的方法構(gòu)建軍機生存能力評估模型,為解決軍機生存能力指數(shù)評估問題提供了一種新的方法。

        突防,軍機生存能力,冪指數(shù)法,層次分析法

        0 引言

        在現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中空中力量的作用舉足輕重,能否高效發(fā)揮軍機作戰(zhàn)效能一直是各國空軍研究的重中之重。相比之下,對于軍機戰(zhàn)場生存能力的關(guān)注度相對較少,且研究文獻(xiàn)不多,國內(nèi)主要研究人員都是在美軍生存力(survivability)研究的基礎(chǔ)上針對軍機的“敏感性”、“易損性”和“作戰(zhàn)能力”三方面進(jìn)行飛機生存力設(shè)計的研究工作[1-4],并沒有人對軍機生存能力如何評估進(jìn)行系統(tǒng)的闡釋,基于此,本文通過對軍機面臨突防任務(wù)這一假想背景對軍機生存能力的評估方法進(jìn)行研究。

        1 軍機生存能力評估

        1.1 評估體系構(gòu)建方法

        在對軍機生存能力評估體系構(gòu)建的過程中,主要采用層次分析法實施,層次分析法可以對軍機生存能力的所有影響要素進(jìn)行層級劃分,并確定出各影響因素的權(quán)重大小,對軍機生存能力評估打好基礎(chǔ)。層次分析法的實施步驟主要有:①構(gòu)造層次分析結(jié)構(gòu)。通過分析評估體系中各基本要素之間的關(guān)系,建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu),即將軍機生存能力作為最高層考慮要素,將影響軍機生存能力的主要因素按照層次高低進(jìn)行歸類,建立起整個軍機生存能力的層次體系。②構(gòu)造判斷矩陣。在建立層次分析模型之后,對各層元素進(jìn)行兩兩比較,構(gòu)造出比較判斷矩陣,構(gòu)造的原則主要是通過咨詢專家,對元素的重要性等級進(jìn)行比較賦值,最終得到其判斷矩陣。③進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗。通過檢驗來確定重要性賦值是否準(zhǔn)確,最終得到合理的判斷矩陣。④由判斷矩陣可以根據(jù)需要計算出被比較要素的相對權(quán)重。

        1.2 突防任務(wù)想定和評估體系構(gòu)建

        軍用飛機突防指的是軍用飛機利用自身飛行機動能力和規(guī)避動作,有效地回避敵方攔截機攔截、防空導(dǎo)彈攔截和高炮攔截,以提高軍機生存能力和完成任務(wù)的成功率。對于軍用飛機而言,實施突防任務(wù)時,主要面臨的生存危險來自于敵方攔截機、高炮和防空導(dǎo)彈,所以要把這三方面作為突防任務(wù)背景下成功實施突防保存軍機生存能力的關(guān)鍵,如圖1所示。

        圖1 軍機突防能力的組成部分

        同時在進(jìn)行突防任務(wù)過程中,還要考慮到飛機自身性能對于生存能力的影響,這里對于飛機性能主要考慮幾個方面的指標(biāo):機動能力、續(xù)航能力、抗擊能力、發(fā)現(xiàn)和規(guī)避能力、電子對抗能力、指揮操控能力和非戰(zhàn)斗能力等幾個方面,如圖2所示。

        圖2 軍機生存能力組成

        在這些指標(biāo)之下還有底層的影響因素,并且各影響因素之間也會有相互關(guān)聯(lián)的情況出現(xiàn),所以通過對軍機面對突防任務(wù)時保存生存能力進(jìn)一步地綜合考慮和相關(guān)耦合,可以建立軍機生存能力評估體系如圖3所示。

        圖3 軍機生存能力評估指標(biāo)體系

        2 軍機生存能力的冪指數(shù)評估方法

        2.1 冪指數(shù)法的基本原理

        徐瑞恩提出的冪指數(shù)法[5-9]是一種定量化的確定武器裝備效能指數(shù)的理性化的計算方法。武器裝備的效能和它的各項技術(shù)性能指標(biāo)之間存在著某種數(shù)量關(guān)系,也就是說武器裝備的效能是其技術(shù)性能的函數(shù),用向量X=(x1,x2,x3,…xi,xN)表示某種武器裝備N項性能指標(biāo),用I表示該武器裝備的作戰(zhàn)效能指數(shù),則有:

        如果能找出函數(shù)F(X)的具體形式,就得到了計算該武器裝備作戰(zhàn)效能指數(shù)的方法,同樣通過對軍機生存能力指標(biāo)的分析,也可以得出通過指數(shù)法計算其生存能力指數(shù)的方法。武器裝備的效能指數(shù)F(X)是武器裝備性能指標(biāo)X的函數(shù),應(yīng)滿足:

        ①連續(xù)性假設(shè)。即F(X)連續(xù),認(rèn)為武器指標(biāo)效能的變化是隨武器裝備性能變化而連續(xù)變化,連續(xù)性假設(shè)要求F(X)是關(guān)于X的可微函數(shù)。

        ②邊際效益遞減率。武器裝備的效能不能無限增加,隨著武器裝備效能的增加,邊際效益不斷減少,所以F(X)應(yīng)該是凹函數(shù)。

        ③量綱一致性。因此,滿足上述3個要求的F(X)的具體形式為

        冪指數(shù)法的一般步驟如下:

        ①分析并找出影響武器裝備作戰(zhàn)能力的基本因素或性能指標(biāo);②采用專家調(diào)查法、層次分析法等確定影響因素或性能指標(biāo)的相對重要性參數(shù),得到判斷矩陣;③檢驗判斷矩陣的相容性,若相容性指標(biāo)不符合要求,則檢查原因,重返第②步;④用特征向量法求出冪指數(shù);⑤最后得到武器裝備效能指數(shù)的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算武器裝備的指數(shù)。

        通過冪指數(shù)法的基本步驟可以發(fā)現(xiàn),在確定冪指數(shù)的過程中采用的流程與層次分析法異曲同工,所以可以在層次分析法得到軍機生存能力評估體系的基礎(chǔ)上,運用其權(quán)重求解步驟來求得冪指數(shù)值,從而進(jìn)一步得到軍機生存能力的評估模型。

        2.2 基于突防任務(wù)的軍機生存能力冪指數(shù)模型

        現(xiàn)在在軍機生存能力評估體系和冪指數(shù)方法基礎(chǔ)上構(gòu)建基于突防任務(wù)的軍機生存能力冪指數(shù)模型。已知軍機生存能力評估體系如圖4所示:

        圖4 基于突防任務(wù)的軍機生存能力評估體系圖

        由冪指數(shù)法模型構(gòu)建步驟可知:

        軍機生存能力指數(shù):

        其中,Ks為一致性調(diào)整系數(shù),作為統(tǒng)一多種武器裝備的指數(shù)系數(shù);JD為軍機機動能力指數(shù);XH為續(xù)航能力指數(shù);FX為發(fā)現(xiàn)和隱身能力指數(shù);TF為突防反制能力指數(shù);ZHCK為指揮操控能力指數(shù);QT為其他非戰(zhàn)斗能力指數(shù)。

        同樣地,對于具有子評價因素的能力指數(shù),也可以運用冪指數(shù)法確定其指數(shù)模型:

        機動能力指數(shù):

        續(xù)航能力指數(shù):

        發(fā)現(xiàn)和隱身能力指數(shù):

        突防反制能力指數(shù):

        指揮操控能力指數(shù):

        其他非戰(zhàn)斗能力指數(shù):

        顯然,通過構(gòu)建體系化的軍機生存能力評估模型,只需要通過分析得到評估體系中各子因素數(shù)值和各子因素的評價權(quán)重值,就可以定量化地計算軍機生存能力指數(shù),直觀地比較不同機型的生存能力。

        2.3 冪指數(shù)確定

        ①針對圖3給出的軍機生存能力評估體系,對每一層進(jìn)行判斷矩陣的構(gòu)建可以得到軍機生存能力判斷矩陣如圖5,突防反制能力判斷矩陣如圖6,發(fā)現(xiàn)和隱身能力如圖7,續(xù)航能力如圖8,機動能力如圖9,指揮操控能力如圖10,非戰(zhàn)斗能力如圖11所示。

        圖5 軍機生存能力判斷矩陣

        圖6 突防反制能力判斷矩陣

        圖7 發(fā)現(xiàn)和隱身能力判斷矩陣

        圖8 續(xù)航能力判斷矩陣

        圖9 機動能力判斷矩陣

        圖10 指揮操控能力判斷矩陣

        圖11 非戰(zhàn)斗能力判斷矩陣

        ②在得到各層級判斷矩陣的基礎(chǔ)上,可以針對第1層的判斷矩陣得到各評價因素的權(quán)重值,即冪指數(shù)值為:

        再對第2層各子評價因素的冪指數(shù)值進(jìn)行計算可以得到:

        因此,可以進(jìn)一步得到基于突防任務(wù)的軍機生存能力冪指數(shù)模型為:

        3 算例分析

        基于構(gòu)建的軍機生存能力評估模型,針對不同機型進(jìn)行模型驗算過程?,F(xiàn)對幾種世界空軍主戰(zhàn)飛機進(jìn)行生存能力指數(shù)評估,選取的機型主要有4種,基于朱寶鎏老師等的《作戰(zhàn)飛機效能評估》中相關(guān)飛機性能參數(shù),將其匯總?cè)绫?所示。

        在另外一些參數(shù)的取值過程中,為統(tǒng)計方便,飛行時間SJ統(tǒng)取為1,可靠性、環(huán)境適應(yīng)性和安全性系數(shù)統(tǒng)取為1,因此,可以通過上述模型計算出這4種機型的生存能力指數(shù)為

        可見,通過冪指數(shù)法的模型建立,可以更加詳細(xì)地定量化解決軍機生存能力指數(shù)的評估問題,并且通過數(shù)值的直觀比較,可以對影響各型軍機生存能力的主要因素體現(xiàn)出來,對軍機性能的改進(jìn)有著明確的指導(dǎo)作用。

        表1 4種軍機生存能力性能參數(shù)表

        4 結(jié)論

        本文的主要工作是在軍機執(zhí)行突防任務(wù)的想定條件下,針對軍機生存能力評估提出了基于冪指數(shù)法的評估模型,通過實例計算,也得到了相應(yīng)機型的生存能力評估數(shù)值,通過該方法的構(gòu)思和運用,可以幫助定量化解決軍機生存能力指數(shù)的評定問題,對軍機性能改進(jìn)也可以提供一定的借鑒作用。當(dāng)然在該方法的演進(jìn)過程中已經(jīng)進(jìn)行了多方面假設(shè),簡化了建模過程,而實際突防戰(zhàn)斗過程是一個復(fù)雜戰(zhàn)爭系統(tǒng),必然需要考慮更多因素,所以對該方法的分析和運用需要進(jìn)一步的深入研究。

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        張洋銘(1988- )男,山東煙臺人,博士生。研究方向:裝備管理與決策。

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