王偉鋼，田 磊，孟曉偉*

（1.海軍裝備部，西安 710089；2.中國飛行試驗(yàn)研究院，西安 710089）

美國武器裝備試驗(yàn)鑒定大體上分為研制試驗(yàn)與評(píng)估、初始使用試驗(yàn)與評(píng)估、使用試驗(yàn)與評(píng)估等幾個(gè)階段[1]。其中初始使用試驗(yàn)與評(píng)估是以實(shí)際使用要求和適用性為目的，貼近部隊(duì)實(shí)際使用、為支持武器裝備的前期小批生產(chǎn)決策和作戰(zhàn)使用而進(jìn)行的試飛，是武器裝備試驗(yàn)鑒定體系中重要環(huán)節(jié)。是把研制試驗(yàn)與評(píng)估驗(yàn)證過的試驗(yàn)點(diǎn)帶入到貼近實(shí)戰(zhàn)的任務(wù)場景中進(jìn)行飛行試驗(yàn)，進(jìn)行初步的作戰(zhàn)任務(wù)完成能力摸索，為后繼使用試驗(yàn)與評(píng)估提供支撐。美國在RAH-66、CH-47、UH-60M 等直升機(jī)研制試驗(yàn)過程中均進(jìn)行了初始作戰(zhàn)使用與評(píng)估。近些年來，國內(nèi)不少學(xué)者開展了一些作戰(zhàn)使用試驗(yàn)研究，提出了開展使用試驗(yàn)的思路和方法。例如曹裕華[2]提出了作戰(zhàn)試驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。顧國華[3]、趙繼廣[4]提出了發(fā)展系統(tǒng)化的作戰(zhàn)試驗(yàn)技術(shù)的思路和開展裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)研究的建議。

飛行試驗(yàn)是新型號(hào)飛機(jī)研制的重要環(huán)節(jié)，是為新機(jī)使用摸索和積累經(jīng)驗(yàn)確保飛行安全和使用效率的有效途徑[5]。國內(nèi)在基于性能指標(biāo)的調(diào)整、鑒定（定型）試飛方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)。在國家武器裝備試驗(yàn)鑒定體系變革新形勢下，開展基于作戰(zhàn)能力試驗(yàn)鑒定的初始使用試飛越來越受到普遍重視[6]，以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)鑒定中性能試驗(yàn)和作戰(zhàn)試驗(yàn)的無縫銜接，盡早摸清性能邊界底數(shù)和作戰(zhàn)能力。本文通過對(duì)國外運(yùn)輸直升機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)使命、運(yùn)輸直升機(jī)戰(zhàn)術(shù)等分析，從運(yùn)輸直升機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)使命分析、初始使用試飛評(píng)估指標(biāo)分解、試飛方法設(shè)計(jì)、評(píng)估方法和評(píng)估模型幾個(gè)方面提出了開展運(yùn)輸直升機(jī)初始使用試驗(yàn)試飛的思路和評(píng)估方法。

1 運(yùn)輸直升機(jī)初始使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 作戰(zhàn)任務(wù)使命分析

任何一種武器裝備都是在國家軍事戰(zhàn)略指導(dǎo)下，以戰(zhàn)役為背景、戰(zhàn)術(shù)使命要求為依據(jù)，針對(duì)特定的威脅目標(biāo)和具體的使用任務(wù)而研發(fā)的[6]。任務(wù)使命分析是裝備需求論證最初始的環(huán)節(jié)[7]，所以進(jìn)行作戰(zhàn)使命任務(wù)分析和作戰(zhàn)任務(wù)構(gòu)想是進(jìn)行初始使用試驗(yàn)的首先任務(wù)。試飛設(shè)計(jì)的總體思路是以作戰(zhàn)需求和作戰(zhàn)使命為出發(fā)點(diǎn)，以驗(yàn)證作戰(zhàn)能力為主基線。本文采用樹狀分析方法，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)使命找出每個(gè)預(yù)定作戰(zhàn)任務(wù)的關(guān)鍵問題和要素，把關(guān)鍵作戰(zhàn)問題分解為可量化數(shù)據(jù)指標(biāo)，再依據(jù)評(píng)估指標(biāo)、評(píng)估模型進(jìn)行評(píng)估。

美軍以武裝、運(yùn)輸和戰(zhàn)勤直升機(jī)構(gòu)建的“鐵三角”作戰(zhàn)體系，在越南、伊拉克、阿富汗等戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。其中武裝直升機(jī)偵察、摧毀敵方火力目標(biāo)、壓制敵方火力，運(yùn)輸直升機(jī)運(yùn)載兵員、作戰(zhàn)物資，戰(zhàn)勤直升機(jī)進(jìn)行戰(zhàn)場偵察、炮兵校射、機(jī)動(dòng)布雷等。運(yùn)輸直升機(jī)典型任務(wù)作戰(zhàn)主要包括機(jī)降作戰(zhàn)、吊掛運(yùn)輸?shù)?。通過貼地飛行、隱蔽突防進(jìn)行超低空飛行，實(shí)現(xiàn)縱深機(jī)降作戰(zhàn)運(yùn)輸，成建制地將參戰(zhàn)兵力快速準(zhǔn)確地機(jī)降至敵縱深或后方，開辟第二戰(zhàn)場，用于主要作戰(zhàn)方向、掌握關(guān)鍵作戰(zhàn)時(shí)機(jī)、消滅重要目標(biāo)[8]，典型作戰(zhàn)任務(wù)剖面如圖1 所示（圖中各任務(wù)段表示：①起飛；②爬升；③出航；④下降；⑤超低空突防；⑥著陸、作戰(zhàn)；⑦返航……）。本文為了進(jìn)一步分析作戰(zhàn)過程中的關(guān)鍵問題，將任務(wù)剖面細(xì)分幾個(gè)不同的作戰(zhàn)事件。

圖1 典型運(yùn)輸直升機(jī)任務(wù)剖面示意圖

1.2 構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)

評(píng)估指標(biāo)是進(jìn)行裝備作戰(zhàn)試驗(yàn)評(píng)估的基礎(chǔ)和依據(jù)，指標(biāo)是否合理、完整，直接關(guān)系到最后的評(píng)價(jià)結(jié)果能夠反映真實(shí)情況。按照作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)事件和作戰(zhàn)單元進(jìn)行逐層分解的方式進(jìn)行指標(biāo)體系的分解，得出每個(gè)關(guān)鍵問題的關(guān)鍵指標(biāo)[9]。數(shù)據(jù)類型可以分為定量的參數(shù)和定性的參數(shù)，以定量指標(biāo)為主，定性指標(biāo)為輔。再由各個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)、作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)事件形成整個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)的評(píng)估指標(biāo)的集合，形成一套可試飛實(shí)施考核的作戰(zhàn)任務(wù)能力指標(biāo)矩陣。

以運(yùn)輸直升機(jī)機(jī)降作戰(zhàn)任務(wù)為例，按照直升機(jī)任務(wù)剖面的時(shí)間和空間順序進(jìn)行作戰(zhàn)事件劃分，可以簡單分為出動(dòng)準(zhǔn)備、起飛爬升、巡航、超低空突防等幾個(gè)事件。在執(zhí)行機(jī)降作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，經(jīng)常采取貼地飛行方式進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)，以躲避雷達(dá)探測、隱蔽作戰(zhàn)企圖、避免遭受敵方襲擊，縮短暴露在敵方地面火力攻擊范圍的時(shí)間。超低空突防事件則可以分解為貼地越障飛行、穿越山谷越障等達(dá)到接近作戰(zhàn)目標(biāo)區(qū)域幾個(gè)作戰(zhàn)單元。貼地越障根據(jù)任務(wù)使用需求，應(yīng)滿足縱向以離地7～30 m 的高度、120～200 km/h 的速度貼地飛行，以躲避敵方的雷達(dá)探測[10]，在飛行中躲避障礙物（如小山）時(shí)，能夠以最快的速度拉起越過障礙物同時(shí)以最短的時(shí)間貼著山坡向下飛行，暴露給敵方地面火力的時(shí)間小于7.5 s。借鑒ADS-33E 定義，定義的貼地越障性能指標(biāo)見表1。國外如RAH-66、NH-90、UH-60M 等多款直升機(jī)均按照急拉桿急推桿、障礙滑雪等科目的要求驗(yàn)證直升機(jī)的貼地越障、規(guī)避機(jī)動(dòng)飛行能力。

表1 貼地越障性能指標(biāo)

1.3 試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

依據(jù)初始使用試飛的目的、關(guān)鍵作戰(zhàn)問題、指標(biāo)體系等開展試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)對(duì)于確保試驗(yàn)的成功和質(zhì)量具有非常重要的作用，科學(xué)合理的試驗(yàn)方案有助于合理配置資源、數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)任務(wù)的順利完成。本次的試驗(yàn)方案采取環(huán)境逼近實(shí)戰(zhàn)化、試驗(yàn)系統(tǒng)工程、試驗(yàn)技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)適用性等原則。試驗(yàn)采取按照不同任務(wù)分解的作戰(zhàn)單元為先最小試驗(yàn)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)分解的評(píng)估指標(biāo)和矩陣設(shè)計(jì)相關(guān)的測試方案，考慮不同作戰(zhàn)任務(wù)、不同的作戰(zhàn)環(huán)境的影響形成一個(gè)完整的試驗(yàn)矩陣。

以運(yùn)輸直升機(jī)穿越山谷飛行能力驗(yàn)證為例，試飛方法為：選擇典型任務(wù)構(gòu)型，平原、高原的良好目視（GVE）和不良目視環(huán)境（DVE）；通過設(shè)計(jì)定量的穿越山谷寬度、速度、高度要求等量化指標(biāo)，設(shè)計(jì)出穿越山谷飛行能力驗(yàn)證的機(jī)動(dòng)飛行軌跡。試飛動(dòng)作設(shè)計(jì)：①由沿著試驗(yàn)路線中線的無加速平飛狀態(tài)開始本機(jī)動(dòng)科目；②完成一系列間隔150 m（至少為路線每邊尺寸的2 倍）的平滑轉(zhuǎn)彎；③轉(zhuǎn)彎離中線的距離至少15 m，允許的最大橫向偏差為15 m；④本機(jī)動(dòng)科目在參考高度30 m 以下完成；⑤在中線上以平飛改出，結(jié)束本機(jī)動(dòng)科目（圖2）。

圖2 穿越山谷模擬的實(shí)例

2 評(píng)估方法和評(píng)估模型

2.1 定性指標(biāo)評(píng)定方法

由于測試系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)具有精確度高、可信性強(qiáng)、客觀性強(qiáng)等特點(diǎn)，試驗(yàn)評(píng)估者都希望使用測試系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)的定量評(píng)估方法。以實(shí)測試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析、建模、計(jì)算，對(duì)照指標(biāo)要求給出試驗(yàn)評(píng)估結(jié)論。但受到在一些情況下無法直接測量、測量精度難以保證等多方面因素導(dǎo)致無法使用定量評(píng)估方法，加上試驗(yàn)中人的因素耦合，完全用數(shù)學(xué)方法和定量數(shù)據(jù)表達(dá)極其困難[5]，則必須采用定性評(píng)定的方式。定性評(píng)估以人的主觀判斷為基礎(chǔ)，直接面向試驗(yàn)所關(guān)注的核心問題進(jìn)行宏觀上評(píng)估，過濾試驗(yàn)中過于細(xì)節(jié)的問題，降低了試驗(yàn)的復(fù)雜程度。由于存在一定的主觀認(rèn)識(shí)差異性，不同試驗(yàn)人員對(duì)于同一試驗(yàn)現(xiàn)象的主觀評(píng)估結(jié)論存在一定差異。工程師們總是希望任何指標(biāo)都可以用數(shù)值或指標(biāo)的形式體現(xiàn)，另外為了進(jìn)行綜合評(píng)估，所以需要對(duì)定性評(píng)估結(jié)果進(jìn)行定量化和標(biāo)準(zhǔn)化。本文采用對(duì)問卷調(diào)查結(jié)果進(jìn)行百分制量化，采用標(biāo)準(zhǔn)差權(quán)值法給出評(píng)定結(jié)果。

2.2 評(píng)估模型

2.2.1 定量數(shù)據(jù)指標(biāo)評(píng)定模型

定量數(shù)據(jù)指標(biāo)的評(píng)估以試驗(yàn)過程中采集可測量的量化數(shù)據(jù)為主，以作戰(zhàn)試驗(yàn)評(píng)估的指標(biāo)要求為依據(jù)，根據(jù)作戰(zhàn)行動(dòng)目標(biāo)和指標(biāo)特點(diǎn)構(gòu)建指標(biāo)評(píng)估模型。評(píng)估指標(biāo)對(duì)應(yīng)的直升機(jī)行動(dòng)的最終結(jié)果與該行動(dòng)需要的評(píng)估指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較，通過計(jì)算獲得評(píng)估指標(biāo)成績，根據(jù)直升機(jī)指標(biāo)特點(diǎn)建立了A、B、C、D 4 種不同的評(píng)估模型。

模型A：對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)值越小越好的模型，式（1）中，S 為評(píng)定成績，x 為指標(biāo)實(shí)測值，r 為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

模型B：對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)值越大越好的模型，式（2）中，S 為評(píng)定成績，x 為指標(biāo)實(shí)測值，r 為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

模型C：對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)值越接近指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值r越好的模型，式（3）中，S 為評(píng)定成績，x 為指標(biāo)實(shí)測值，r 為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；M，m 為指標(biāo)允許的上下邊界（m＜r M）。

模型D：對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)值越接近（包括落入）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間[r1，r2]越好的模型，式（4）中，S 為評(píng)定成績，x 為指標(biāo)實(shí)測值，r 為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，M，m 為指標(biāo)允許的上下邊界（m＜r1＜r2＜M）。

2.2.2 作戰(zhàn)單元評(píng)價(jià)模型

作戰(zhàn)單元評(píng)定模型分為一次試驗(yàn)和多次試驗(yàn)評(píng)定模型。式（5）中：SC為一次試驗(yàn)評(píng)定成績，Wi為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，Sgi為第i 個(gè)DATA 指標(biāo)的權(quán)評(píng)定成績。式（6）中：ST為多次同類試驗(yàn)評(píng)定成績，Wci為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，Sci為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)評(píng)定成績，對(duì)于不同次試驗(yàn)和不同層級(jí)的指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)。

2.2.3 作戰(zhàn)單元評(píng)價(jià)模型

作戰(zhàn)事件的評(píng)定模型，式（7）中：Sd為作戰(zhàn)事件評(píng)定成績，Wi為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，Sci為第i 個(gè)作戰(zhàn)單元的權(quán)評(píng)定成績，θ1 為影響因子，主要考慮人員對(duì)地形、設(shè)備熟悉程度和技術(shù)水平。

2.3 評(píng)估結(jié)果

由于所需的評(píng)估指標(biāo)體系中數(shù)據(jù)類型多樣性，既包含定量指標(biāo)又包含定性指標(biāo)，不同指標(biāo)之間的量綱也存在差異。為實(shí)現(xiàn)評(píng)估結(jié)果的合理化、結(jié)構(gòu)化和科學(xué)化，本文采用了定量指標(biāo)模型化、定性指標(biāo)定量化，以及數(shù)學(xué)模型將多個(gè)指標(biāo)合成整體性評(píng)估結(jié)果，將層層分解的多個(gè)指標(biāo)、多作戰(zhàn)單元指標(biāo)進(jìn)行線性加權(quán)、混合加權(quán)等進(jìn)行處理。建立不同的定量評(píng)估模型以及定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過定性和定量相結(jié)合的評(píng)估算法給出綜合評(píng)估結(jié)論，見表2 和表3。對(duì)于超低空突防環(huán)境的機(jī)動(dòng)效能分為穿越山谷、快速通過敵方火力區(qū)域幾個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過試飛獲得的各個(gè)數(shù)據(jù)單元的成績評(píng)定模型和評(píng)定結(jié)果見表2，對(duì)各個(gè)主要環(huán)節(jié)的加權(quán)結(jié)果見表3，由結(jié)果可見超低空突防需要進(jìn)一步提高，經(jīng)分析該結(jié)果與直升機(jī)過載包線試飛的性能指標(biāo)較為一致，主要原因是負(fù)過載能力低于要求的指標(biāo)。

表2 超低空突防指標(biāo)評(píng)估

表3 作戰(zhàn)環(huán)節(jié)綜合評(píng)定 分

3 結(jié)論

本文主要以運(yùn)輸直升機(jī)為對(duì)象開展了初始使用試飛方法設(shè)計(jì)和評(píng)估思路研究，以運(yùn)輸直升機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)分析為出發(fā)點(diǎn)，采用層層的樹狀分解的方式開展了評(píng)估指標(biāo)定義和指標(biāo)體系的構(gòu)建，進(jìn)行了整個(gè)任務(wù)剖面中穿越山谷等最小作戰(zhàn)單元的試飛方法設(shè)計(jì)。主要結(jié)論如下。

1）本文根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)特點(diǎn)建立的評(píng)估模型，可采用定量和定性指標(biāo)對(duì)運(yùn)輸直升機(jī)作戰(zhàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合評(píng)定。

2）超低空突防環(huán)境的機(jī)動(dòng)效能分為穿越山谷、快速通過敵方火力區(qū)域等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對(duì)某型運(yùn)輸直升機(jī)超低空突防任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合評(píng)估，其超低空突防能力需要進(jìn)一步提高，經(jīng)分析該結(jié)果與直升機(jī)過載包線試飛的性能指標(biāo)較為一致，主要原因是負(fù)過載能力低于要求的指標(biāo)。

3）本研究是對(duì)基于作戰(zhàn)能力的新試驗(yàn)鑒定模式和新技術(shù)的探索，所形成的運(yùn)輸直升機(jī)初始使用試飛方法和設(shè)計(jì)思路，可為后續(xù)其他類型的直升機(jī)初始試驗(yàn)試飛提供一定的借鑒。但本研究結(jié)果由于缺乏多個(gè)型號(hào)的實(shí)踐應(yīng)用，在指標(biāo)體系的合理性、評(píng)估結(jié)果形式等方面仍需進(jìn)一步深化研究。