飞机生存力大纲要求技术要素分析

李旭东

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

飞机生存力是飞机规避和抵御人为敌对环境影响而不引起持久的性能削弱并保持连续有效的完成指定任务的能力。

飞机生存力大纲是开展飞机生存力研制的指导性文件，规定了开展飞机生存力研制所要完成的全部任务。

飞机生存力大纲要求是飞机生存力大纲编制的依据，为制定和实施飞机生存力大纲提供统一的要求与准则，为编制生存力大纲提供指南，为管理部门实施、检查和修改已有生存力大纲提供指导和要求。

经过多年发展，国内的飞机生存力大纲要求标准已经不适用于新型号研制的需要，迫切需要修订。本文主要针对国内外典型的4份飞机生存力大纲要求标准的技术要素开展研究，分析国内飞机生存力大纲要求标准和配套标准存在的问题，探析国内飞机生存力大纲要求标准技术要素选取和技术难点的解决途径，明确标准修订的技术要素，为标准修订提供依据。

1 飞机生存力大纲要求标准概况

现有的飞机生存力大纲要求标准主要有MIL–STD–2072《飞机生存力大纲的制定和实施》、MIL–STD–2069《飞机生存力》、MIL–HDBK–2069《飞机生存力》、GJB 1301–1991《飞机生存力大纲的制定和实施》和HB 7111–1994《飞机非核生存力大纲要求》等。

MIL–STD–2072制定于上世纪70年代，当时美军生存力刚成体系，各种数据和技术也都不十分完善，经过多年技术发展，无论在战术技术要求、设计技术方法、考核验证手段等各方面都有了巨大的变化或进步，当初的要求已经落后或者不完全适用，因此已经作废。

MIL–STD–2069是美国海军于1961年颁布的。该标准于1997年废止，取代它的是MIL–HDBK–2069。该标准是美军现行使用的飞机生存力大纲要求标准。MIL–HDBK–2069为军机使用手册，其中关于飞机生存力的工作程序和设计要求体现了美军当前飞机生存力研究和应用情况。

GJB 1301–1991是参考MIL–STD–2072而制定。该美军标已经作废。对比分析表明，两份标准的主要技术内容基本一致，GJB 1301–1991仅在引用标准和技术出版物等替换删除了美军标的引用文件，增加了国内对应的文件。GJB 1301–1991主要解决了国内标准从无到有的问题，侧重在飞机各系统的设计技术要求方面。其中，大多数设计理念和技术现在已经被采纳甚至成为常规技术，部分内容已经落后或不完全适用。

HB 7111–1994是参考MIL–STD–2069编制的，发布的日期比GJB 1301–1991略晚，对比分析表明，HB7111–1994主要技术内容与MIL–STD–2069基本一致。其主要内容是飞机在常规武器威胁环境中提高飞机生存力设计和在整个寿命期内提高飞机费效的主要准则和方法，包括了飞机生存力设计的一般要求。为方便分析，本文分别对国内标准和国外标准展开对比。

2 生存力大纲要求分析

2.1 国外生存力大纲要求分析

经过多年发展，美军飞机生存力大纲要求内容进一步深化，对飞机在各种武器环境下的生存力大纲以及提高生存力的要求做出了更详细的规定。通过对MIL–HDBK–2069与MIL–STD–2072的对比分析可以得出如下结论。

2.1.1 生存力大纲扩展到装备全寿命周期

MIL–STD–2072规定“飞机生存力大纲贯穿于飞机设计、研制和生产各个阶段。”MIL–HDBK–2069规定“飞机生存力大纲应贯彻于装备的整个寿命周期。”这条要求使得飞机生存力大纲的制定更加关注使用阶段的生存力要求。生存概率的确定要随着装备寿命周期任务、战略、威胁、特殊环境和飞机配置的变化进行更新。对飞机敏感性和易损性指标的验证也要考虑装备全寿命周期，这些要求在MIL–STD–2072中是没有明确提出的。不仅如此，对审查装备生存力的完整过程也要求编制成文件贯穿于装备寿命周期。

2.1.2 通过引用法规文件提出对飞机生存力大纲编制的要求

经过多年发展，美军的生存力要求已经发展成了一个相当完整的体系，编制了大量的配套法规、标准和文件，如《任务需求说明》、《系统协调文件》、《大纲管理说明》、《结果协调文件》、《测试评估计划》、《成本使用效能分析》等。MIL–HDBK–2069通过引用这些文件来详细规定飞机生存力大纲。因此，尽管MIL–HDBK–2069相比于MIL–STD–2072内容更简洁，但无论从内涵还是外延来说，标准内容都有了很大扩充。

2.1.3 突出强调生存力定量要求和验证要求

MIL–HDBK–2069提出：系统、主要子系统和相关装置的定量生存力要求应包含在系统规范等型号规范中。系统的敏感性和易损性要求在整个寿命周期得到验证。如果一个飞机系统有非核和核两种环境的生存力要求，必须开展生存力权衡研究确保装备生存力达到最优。验证方面，MIL–HDBK–2069规定飞机生存力大纲应提供开展敏感性和易损性验证的具体方法，包括分析、模拟和试验等。这些要求在大纲要求标准的相关标准中得到了有效贯彻，例如：JSSG系列规范明确了飞机生存力定量要求和验证要求的提出方式。JSSG–2006《航空器结构》更是严格按照大纲要求提出了核环境和非核环境两种情况下主要结构的易损性要求。

2.1.4 增加了计算目标描述任务

计算目标描述是开展飞机生存力分析和验证的重要手段。美国目前已开发了30余种飞机生存力评估与设计方面的计算程序。这些分析工具生存力特性分析和验证变得十分容易。这些程序的完善和进一步开发目前仍然是美军生存力研究的重点。较为典型的易损性评估程序有飞机易损面积、修复时间计算程序（COVART）、射击线生成程序（SHOTGEN）、易损面积计算程序（VAREA、VAREA02）等，这些模型和程序被美国政府和军方列为不许扩散的保密技术。

除此之外，MIL–HDBK–2069在体现飞机生存力特点的各项大纲任务要求的细节上也有变化，与原有标准有了很多进步。

2.2 国内生存力大纲要求分析

GJB 1301–1991和HB 7111–1994的章节对比和标准条文研究表明：作为国内现行的飞机生存力大纲要求，两份标准在技术内容已经不能完全适用于新型飞机的研制。

2.2.1 系统成本效能分析不宜单独作为生存力大纲任务

经过多年发展，系统成本效能分析等提高飞机生存力的要求已经为型号研制所广泛采用，系统费用效能分析已经成为了飞机研制过程中不可或缺的重要环节。这些要求已不再适合在飞机生存力的要求中单独提出。对全机领域的系统费用效能分析，飞机研制阶段尤其概念设计阶段都会开展专项研究。如果单指生存力领域的费用效能分析，则会在“生存力提高措施权衡研究”中开展相关研究工作。MIL–HDBK–2069中也不再将此项任务单独提出，而是通过引用《成本使用效能分析报告》来提出相关要求。

2.2.2 生存力计算目标描述要求落后于工程实际

对于飞机的计算目标描述，GJB 1301–1991中没有相关要求。HB 7111–1994规定为“几何图形描述”，仅要求“飞机的几何图形应加以研究和说明，以便在飞机易损性计算中应用。”当前，国内已经广泛采用三维数字化设计，开展了飞机作战威胁环境分析，建立了飞机生存力量化分析数学模型并开发了相关分析软件，因此，该要求已经落后与当前技术现状。

2.2.3 生存力大纲要求中对易感性规定不完善

近年来，国内对飞机隐身技术的重视促进了飞机敏感性研究的发展，对敏感性的研究从性能级研究逐渐转向功能级和任务级研究。研究工作也从定性分析逐渐转向具有可操作的设计和分析方法研究。目前国内飞机型号的研制过程中十分强调飞机易感性方面的要求。但两份大纲要求标准中大量规定了易损性的相关要求，对飞机易感性方面的要求很少，显然已经不能体现技术进步和技术发展要求，不能适应国内研制工作的需要。

2.2.4 验证规定不一致

GJB 1301–1991主要从分析试验、检验和验证计划、部件试验、首飞前试验、试验文件和试验结果定期报告等几方面提出验证要求。HB 7111–1994侧重规定验证试验的具体内容。如：弹道射击试验、受控损伤试验等，对于降低易损性的验证给出了更加具体的操作方法。两份标准对验证的规定侧重不同，细致程度也不同。从操作性角度看，需要两份标准配合使用，从标准角度看，不利于飞机生存力大纲的贯彻与实施。

2.2.5 技术细节表述不规范

GJB 1301–91和HB 7111–94标准中对应同一英文的名词术语的说法不尽相同。如：“易感性”与“敏感性”等，对于飞机敏感性，GJB 67.11A–2008《军用飞机结构强度规范 第11部分：结构生存力》中明确指出，使系统完成任务中暴露与威胁环境时，结构遭受杀伤的敏感程度，这一定义与通常使用的敏感性概念不一致，如果不统一，很容易导致混淆。

3 生存力大纲要求技术要素确定

通过对飞机生存力国内外技术、飞机生存力大纲要求和相关标准的分析可知，国外在飞机研制过程中严格贯彻飞机生存力要求，编制了飞机生存力大纲要求标准和大量的配套标准，形成了完备的飞机生存力标准体系，以支持飞机生存力大纲要求标准的贯彻和实施。相比之下，国内在飞机生存力的研究和应用方面手段欠缺，生存力大纲内容不能满足新机研制需求，标准配套不完整，严重制约了飞机生存力大纲的贯彻和实施。因此，有必要对国内飞机生存力大纲要求展开修订。

MIL–HDBK–2069规定：“飞机生存力大纲的贯彻实施应贯彻于装备的整个寿命周期。”国内关于装备研制的有关法令也规定装备标准化要着眼于装备全寿命周期。飞机生存力大纲要求标准不仅适用于飞机系统的设计、试验和生产，还适用于使用维护阶段的改进与改型工作。因此，国内飞机生存力大纲要求标准应定位于国家军用标准，应以GJB 1301–1991为基础开展修订，修订后的新标准将替代GJB 1301–1991，同时废止HB 7111–1994。对于标准技术要素的选取要在吸收国外先进标准的同时密切结合国内型号研制的工程实际。

3.1 要求要素确定

3.1.1 增加飞机生存力大纲一般要求

MIL–HDBK–2069主要规定飞机生存力大纲直接相关的要求，对于大纲涉及的其他要求主要通过引用相关文件来规定。如任务需求说明，系统协调文件、大纲管理指南和测试评估主计划等。国内目前还不具备这样的技术储备。因此，在大纲要求上仍要进行较为详细的规定，结合国内飞机生存力研究实际，转化MIL–HDBK–2069引用文件中的具体要求，提出适用于我国飞机生存力大纲制定的要求条款。

3.1.2 增加飞机生存力定量要求

MIL–HDBK–2069提出了生存力定量要求，JSSG系列规范提供了提出生存力要求的模板。国内以往在飞机生存力方面定性要求较多，定量要求较少，因此，本着提高先进性和促进型号研制的原则，应该补充提出定量要求。

3.1.3 增加生存力保障大纲计划和生存力维护/监控计划

MIL–HDBK–2069中生存力大纲、生存力保障大纲计划和生存力维护/监控计划3项任务适用于飞机研制各阶段的各种项目计划，是具体大纲任务工作之前的计划，因此，应根据MIL–HDBK–2069相关内容对GJB 1301–1991做出修订。

3.1.4 增加目标描述模型要求

目标描述数字模型是易损性分析计算的基础，数字化设计也是目前飞机设计的发展趋势。因此应依据MIL–HDBK–2069增加数字目标描述方面的任务。

3.1.5 增加易感性要求

GJB1301–1991没有规定易感性分析的内容。应依据MIL–HDBK–2069和国内目前的研究应用状况增加了这项任务，使得生存力分析更为完善，易损性和易感性两个主要方面均较为完整。

3.1.6 增加生存力设计文件要求

应依据MIL–HDBK–2069增加生存力设计文件方面的要求。这项任务将促进生存力大纲文件化、规范化，生存力要求真正得到贯彻，全过程工作有据可查。

3.1.7 删除系统成本效能分析要求

由分析可知，国内在型号研制过程中都会开展全机领域的系统费用效能分析专项研究。因此，在飞机生存力大纲要求标准中没必要单独提出此项任务。

3.1.8 删除提高生存力要求

应删除GJB 1301–1991中第5.3节“提高生存力要求”。经过多年发展，飞机生存力概念越来越得到认同和重视，因此，系统的生存力设计已成为基本设计要求并已逐渐贯彻到飞机设计过程中，不必作为单独要求提出。

3.1.9 统一生存力术语

根据相关标准规定和行业通用术语，原标准中的部分术语应作具体改变。如“飞行和任务基本功能分析”应改为“飞行和任务关键功能分析”，“失效模式、影响和致命度分析”应改为“故障模式、影响及危害性分析”等。

3.1.10 具体分析方法改为资料性附录

“故障模式、影响及危害性分析”是国内原有飞机生存力大纲要求标准的重要内容。由于损伤模式与影响分析是一个很繁琐的过程，其分析结果形式很多，具体采用何种分析方法应在研制过程中具体确定，推荐的方法应纳入附录。

MIL–HDBK–2069提出了系统生存力要求，与原标准中的“5.3 提高生存力要求”相比，系统生存力要求是更宏观的顶层基本要求，也是主要针对设计的要求。因此不应作为标准主体内容，应纳入附录供使用者参考。

3.2 验证方式确定

由前文分析可知，国内现有的生存力大纲标准中对于验证的规定不尽相同。MIL–HDBK–2069与JSSG系列规范中的验证要求一样采用了分析、模拟和试验的方法进行验证。这种渐进式的设计验证对提高型号的研制质量具有促进作用，也是GJB6387–2008《型号专用规范编写规定》等标准中推荐的验证方式。因此，对GJB 1301–1991生存力验证部分的修订应结合目前国内工程实际，规定验证计划要求和部件、整机的验证要求，在具体验证方法上可参考JSSG系列规范中的验证方法。

3.3 最终要素确定

表1 飞机生存力大纲要求修订技术要素说明

通过对国内外飞机生存力大纲要求标准的对比分析和技术要素的详细分析，新的国内飞机生存力大纲要求应包括的技术要素及情况说明见表1。

4 结束语

国内飞机生存力大纲要求标准内容落后于技术发展，已经不能满足新型飞机研制的需要。MIL–HDBK–2069在技术内容要求上扩展到装备全寿命周期，增加了生存力定量要求、生存力验证要求等任务，技术内容对我国飞机生存力大纲要求技术要素确定具有重要参考作用。国内飞机生存力大纲要求的修订应提出生存力定量要求和验证要求、增加目标描述数字模型任务和生存力文件任务，删除系统费用效能分析等任务，同时调整对“损伤模式和影响分析”等具体生存力分析方法的规定。

为了支持飞机生存力大纲的贯彻与实施，应多渠道搜集国外生存力标准，尤其是搜集飞机生存力关键标准，自主研究并编制飞机生存力大纲关键配套标准。搜集和整理我国飞机生存力使用数据构建飞机生存力分析试验数据库。开展飞机生存力设计分析软件的开发工作。