飞机战伤抢修的备件需求研究

赵培仲，魏华凯，戴京涛，黄旭仁，胡芳友

(海军航空工程学院 青岛校区航空机械系，山东 青岛 266041)

【装备理论与装备技术】

飞机战伤抢修的备件需求研究

赵培仲，魏华凯，戴京涛，黄旭仁，胡芳友

(海军航空工程学院 青岛校区航空机械系，山东 青岛 266041)

备件供应是影响到抢修任务能否快速顺利完成的关键因素之一，保障途径一是携行；二是后方动态供应；针对抢修分队的有限的携行能力，必须确定携行备件的优先程度；着重考虑备件所处的位置是否容易被击中，所起的作用是否关键以及损伤后是否容易修理等因素，采用数学方法对不同备件的需求程度进行排序，进而确定携行备件的优先顺序，为战时的备件需求决策提供参考。

飞机战伤抢修；备件需求；抢修分队；携行备件；熵权法

随着科技的进步，武器系统的精确打击水平不断提升，使得飞机受到的火力威胁越来越严重。同时，飞机的各项战术技术性能也在不断的提高，以应对新的潜在的威胁。这种矛和盾的关系，使得现代战争中飞机战伤和战损的比例都比较高。最近的几场局部战争更是证明了这一点，而且随着时间的推移，战伤和战损的比例还会逐渐增加[1]。通过抢修使战伤飞机能够在尽可能短的时间内再次出动执行任务，对于获取制空权至关重要。因此，飞机的战伤抢修就显得十分关键。相当于军事强国，我们的装备和技术水平还有一定的差距。因此，未来战场上，我方飞机将会受到更为严重的火力威胁，战时的抢修任务也会更为突出。

备件供应是影响到抢修任务能否快速顺利完成的关键因素之一。战时和平时的修理标准和要求是完全不同的，按照平时修理的情况来准备战时的备件供应是无法满足的抢修需求的[2]。为此，研究预测战时的备件需求是精确保障的重要的依据之一。目前常用的方法包括模糊数学、层次分析法和神经网络等[3,4]。这些方法都有各自的优缺点，但是无论采用哪种方法，至关重要的一步就是确定合理的影响因素及其权重。目前，研究中考虑的主要是备件可能的损伤类型、故障率、维修性以及关键性等要素。这些着眼点更多地吧着眼点放在了备件本身，而忽略了备件所处的位置。事实上，备件所处的位置是其可能遭受的火力打击的最为关键的因素。本文就是从飞机易损伤的位置入手研究战时抢修的备件需求问题。

1 备件需求分析

抢修备件不仅包括现成的元器件，还应该包括修理必须的耗材以及工具等。备件能否及时获取直接关系到抢修的进程。

战争中飞机结构的不同部位遭受火力攻击的概率是不相同的。那么，更容易遭受攻击的部位，其结构及其内部的零部件也就更容易受到损伤。根据战时的经验和相关研究，飞机的机翼是最容易受到攻击的部位。更进一步细分的话，机翼的外翼部分在更容易被攻击的部位。因此，机翼外翼部分的零部件在战时抢修中的需求就会更高一些。其次，飞机的后机身也较容易被击中。根据飞机结构各个部分被击中的概率大小，就可以初步判断战时抢修可能需要的备件种类和数量。

战时的抢修工作中抢修分队靠前修理可以更快地恢复飞机的战斗力。因此，如果抢修所需的备件全部能够随时获取，保障抢修分队的修理需求，将可以最大限度地发挥抢修分队的作用，获得最及时最大的战斗力恢复。当然，这是最理想的情况。要想做到备件的随时获取，抢修分队就要携行全部所需的备件或者备件供应非常及时。这几乎是不可能实现的。因为无法准确地预测战时所需要的全部备件类型和数量。通常情况下，抢修分队的备件携行量是非常有限的。对于有限的备件携行量而言，如何准确确定备件的类型和数量就显得更加重要。进行选择和取舍，是必须进行的一项工作。选择和取舍的依据就是战时抢修中的需求程度。

对于备件的需求程度主要包括备件的类型和数量两方面。备件的类型需求主要取决于备件被击中受损的概率。被击中受损的概率越大，那么改型备件的需求就大。抢修分队就应该优先考虑携行该备件。如前所述，备件被击中受损的主要因素就是备件所处的位置。如果备件所处的位置被击中的概率大，那么它受损的概率就大。飞机的出动架次和对方的火力威胁将会影响备件受损的概率。备件受损后的可维修性也会影响到携行备件品种的选择。如果某备件比较容易修理，对于修理的条件和时间要求较低，那么该备件的需求程度看适当降低。在携行量受限的情况下，赢优先考虑容易受损二又难修理的备件。如果容易受损，同时可维修性也较低，那么该备件的需求程度就高。在同等条件下，如果某一备件对于飞机性能或给你的作用更为关键，则应优先考虑。

相对于备件类型的选择，备件数量的确定更加困难。备件数量取决于备件可能被更换的次数。备件的更换次数则取决于其受损的次数。受损的次数则和飞机的出动架次、对方的火力威胁、执行任务的类型、飞机自身性能等因素相关[5]。战场上的情况瞬息万变，战前难以准确预测这些情况。因此，备件的数量需求预测更加困难。另外一个影响备件需求数量的因素是飞机上该备件的原有数量。某一备件在飞机上使用较多，那么它受损的概率也较大。因此，抢修中其需求程度也较高。

在抢修分队携行备件能力有限的情况下，根据上述因素对各型备件的需求程度进行排序。然后，依据携行能力，按照需求程度的大小分配各型备件的携行数量。当然，仅仅依靠携行的备件是难以满足全部抢修任务的，及时的备件供应也是必不可少的关键环节。这就涉及备件的动态供应问题。

2 基于熵权法的备件需求研究

对于备件的需求程度进行排序，做出选择，确定抢修分队的携行备件的方案就必须综合考虑上述各因素。对于各备件的需求程度进行排序，也就是确定各备件在携行备件中的权重。权重越大，携行的量就越大。确定权重的问题，常用的数学方法就是熵权法。

2.1 熵权法

熵本来是热力学中的概念。按照熵的思想，决策中获得的信息的多少及质量，是决策准确性和可靠性的重要决定因素之一[7]。在信息论中，熵值反映了信息的无序化程度，可用来度量信息量的大小[8]。熵权则是反映在同一指标之间这些信息的竞争程度。

第i个评价指标的熵权为

这样，得到基于熵权的评价指标向量为

W=(w1,w2,…,wm)

熵权代表各指标给决策者提供的信息量多少。各个被评价对象在某指标上的值差别越大时，熵值越小，熵权越大，说明该指标提供的信息量越多，决策者应重点考虑。各个评价指标上的值完全相同时，熵值达到最大值1，熵权为0，也就是说，该指标未向决策者提供任何有用信息，可被取消。对于本文，我们关心的主要是诸多的备件需求程度的排序。对于每一个需要考虑的备件，其所处的位置不同，所起的作用关键性不同，损失后的可维修性的程度也不同。这是决定备件需求程度关键的3个问题。可以采用0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0对这3个问题进行定量的考量。也就是说，面对每一个备件，它都有和这3个问题相对应的数值。这些数就描述了该备件的基本情况。不同的备件和三个问题所对应的数值就可以构成一个矩阵。这就是评价矩阵。通过一系列的变换，便可以得到每一种备件在所有考虑的全部备件中所占的权重。按照权重大小排序，就可以得到备件的需求程度的相应的排序，进而得到携行备件的数量安排。

2.2 备件需求研究

基于熵权法的备件需求研究主要包括以下几步：

1) 构造评价矩阵R。

2) 对评价矩阵标准化。为了便于计算和优选分析，消除指标因量纲不同带来比较上的困难，可以利用以下公式进行标准化，得到标准化后的矩阵R′。

对于效益型指标(越大越好)

对于成本型指标(越小越好)

3) 根据前述的熵权计算方法，得到熵权向量。根据熵权对备件进行综合评价。参考综合评价值的大小对备件需求程度进行排序。

3 应用举例

假设有8种备件需要进行战伤抢修的需求程度排序。根据所处的位置、作用的关键性和可维修性，分别赋予它们相应的数值，如表1所示。数值越大表示越容易被击中二受伤，所起的作用也越关键，这两种属于效益型指标。可维修性的数值越大表示越容易修理，那么其需求程度较低，属于成本型指标。为了方便，将维修性改为不可维修性。

表1 各需求备件的状态描述

表2 不同备件的综合评价值

根据前述计算步骤，计算结果如表2所示。通过表2数据，可以看出，熵权值最高的是备件2。尽管它的关键性和所处的位置都不如备件1更加值得关注。但是，其不可维修性很高。所以，综合评价后其熵权值跟高。也就是说，备件2在抢修中的需求程度更高。同样，对于备件5，其作用非常关键，可是它的维修性非常好，经过综合评价后，其熵权值较低。也就是说，其在抢修中的需求程度较低。经过熵权法对各个备件进行综合评价后，可得到各个备件相应的熵权值。根据熵权值的大小，就可以对备件的需求程度进行排序。按照这个顺序就可以对抢修分队携行的备件进行安排决策。

4 结论

战伤抢修的备件是实施战伤抢修的必备的物质基础，直接关系到抢修工作的进程和效率。战时备件的需求和平时完全不同。而且，战时各种条件十分有限。抢修分队的携行能力是有限的。因此，进行战伤抢修的备件需求研究，对于战场上的精确有效保障、对于战斗力的快速再生的非常关键的。尽管准确预测战时的备件需求是非常困难的。但是，根据飞机不同部位遭受火力攻击的概率和备件本身的关键性及其维修性，采用适当的数学分析方法，对备件需求进行预测 研究，可以得到一般备件的需求规律，为战时抢修分队的携行备件决策提供参考。当然，仅仅依靠抢修分队的携行备件 还难以完全满足全部的抢修备件需求。还必须依据战时的动态情况，及时调配备件的动态供应。

[1] Murray Scott M.Prepositioned trailers for aircraft battle damage repair support[D].Air Force Institute of Technology，2004.

[2] 田瑾，赵廷弟，刘铮.备件供应保障系统的动力学原理及动态性研究[J].航空学报，2007，28(5)：1104-1109.

[3] 程力，韩国柱.基于FAHP的装备战场抢修备件品种确定模型[J].兵工自动化，2006，25(4)：17-19.

[4] 蔡开龙，姚武文，孙云帆，等.飞机战伤抢修备件需求预测方法研究[J].电光与控制，2010，17(12)：60-63.

[5] 程力.装备战场抢修备件品种的优化确定模型[J].航空维修与工程，2006(4)：55-57.

[6] 张建华.飞机结构战伤抢修[M].北京:国防工业出版社，2007.

[7] 陈永建，郭宜忠，姜志敏，等.基于熵权多目标决策的雷达网战损装备抢修排序方法[J].军械工程学院学报， 2008，20(5)：19-21.

[8] 陈建海，冯杰.基于BP神经网络的舰艇战损装备抢修排序[J].舰船科学技术，2011，33(7)：126-129.

[9] 张均勇,周绍航,韩力，等.飞机战伤抢修性评价框架研究 [J].四川兵工学报，2014(4):62-64.

(责任编辑 周江川)

Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair

ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, HUANG Xu-ren, HU Fang-you

(Department of Aeronautical and Mechanical Engineering, Qingdao Campus, Naval Academy of Aeronautical Engineering, Qingdao 266041, China)

Spares supply is one of the key factors affecting the aircraft battle damage repair (ABDR). There are two main ways to supply the needed spares. One is carrying, and the other is dynamic supply from the rear area. For the limited ability to carry spares, it is important to decide the priority of the needed spares. The positions, importance and reparability of the spares were considered pivotally. Based on the entropy method, the degree of the requirement was ranked. As a result, the priority order of the carrying spares was decided. The results can be a reference to decide the spares requirement. Key words: aircraft battle damage repair; spares requirement; repair unit; carrying spares; entropy method

2015-02-15

中国博士后科学基金(20110494882；2012T50875)

赵培仲(1978—)，男，博士，讲师，主要从事结构损伤修理技术研究。

10.11809/scbgxb2015.08.004

赵培仲，魏华凯，戴京涛，等.飞机战伤抢修的备件需求研究[J].四川兵工学报，2015(8):12-14.

format:ZHAO Pei-zhong, WEI Hua-kai, DAI Jing-tao, et al.Study on Spares Requirement of Aircraft Battle Damage Repair[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(8):12-14.

V271.4

A

1006-0707(2015)08-0012-03