轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估方法研究

刘 川，薛德庆，贾长治

(军械工程学院 火炮工程系，河北 石家庄 050003)



轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估方法研究

刘 川，薛德庆，贾长治

(军械工程学院 火炮工程系，河北 石家庄 050003)

针对轮式车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估难的问题，将模糊综合评判法引入到火炮火力与底盘系统匹配性能评估中。通过分析车载火炮火力与底盘系统的匹配评价因素，建立了相应的匹配评价体系。应用AHP法获得各评价因素权重系数，基于模糊综合评判法建立评估模型，综合专家经验确定各评价因素的隶属度函数，实现了对车载火炮火力与底盘系统匹配性能的定量化评估。计算结果表明了车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估的可行性。

轮式车载火炮；底盘；火力系统；匹配评估

近年来，随着世界范围内局部战争的屡屡发生，高机动性能的轮式车载火炮越来越得到世界各国的青睐。作为炮与车的连接核心，底盘系统能否实现其与火力系统的良好匹配直接关系到火炮的射击稳定性。随着车载火炮武器系统的发展，对于火炮设计者，车载火炮火力与底盘系统的匹配性问题已成为关注重点。

火力与底盘系统的匹配性指的是火力与底盘系统在结构和性能等方面相结合的合理程度和协调一致性等。目前，国内已有一些学者，如毛保全，穆歌[1]等对坦克炮火力与装甲底盘系统的匹配性进行了研究，但对车载式火炮的火力与底盘系统的匹配性研究还较少。车载火炮并非只是牵引火炮与汽车底盘的简单结合，新组成的车载火炮的射击稳定性在很大程度上受到底盘系统结构的影响，因此，对车载火炮火力与底盘系统的匹配性研究具有一定的现实意义。

模糊综合评判法是对具有多种属性的事物，或者说其总体优劣受多种因素影响的事物，作出一个能合理地综合这些属性的评判。将其引入到具有多影响因素的车载火炮的火力与底盘系统的匹配性能评估中，将能较好地完成两者的评估。

1 评价因素的确定与指标评估体系的构建

1.1 评价因素的确定

轮式车载火炮不同于装甲底盘火炮，在评价因素的选定上，应更多考虑车载火炮特有的汽车底盘对射击稳定性的影响。

通过对车载火炮战斗状态特点和射击载荷的分析研究，明确影响自行平台机械性能、力学性能等参数的主要因素；通过对影响火炮自行平台打击精度、机动能力等主要性能的分析研究，明确火炮自行平台战斗状态的主要影响因素；并通过实际测取和询问专家，将火力与底盘系统的匹配评价因素分类整理如表1所示。

表1 评价因素表

续表1 评价因素表

1.2 主要评价因素的确定

主要评价因素的选定需考虑底盘系统与火力系统两方面的因素，所选因素应能客观地评价两者的匹配性，即火炮对整车的适装性。同时，对评价因素的选取需具有先进性、合理性和可行性[2]。以车载火炮底盘系统与火力系统匹配性最优为评价准则，选取结构匹配和性能匹配两方面为评价指标，每个评价指标下又包含若干评价因素。由于需考虑的评价因素较多，为方便计算，结合文献[2]，并通过向专家询问，归纳主要评价因素如表2所示。

表2 主要评价因素表

1.3 评价体系的构建

结合评价指标和主要评价因素，采用AHP方法，将评价体系分为目标层、准则层和方案层。其中，目标层为火力与底盘系统匹配性能，以结构匹配和性能匹配为两准则，方案层为两准则层下分别对应的各评价因素。建立评价体系如图1所示。

1.4 权重系数的求解

层次分析法，简称AHP方法，是一种多目标多准则的决策方法[3]。一般层次分析法的步骤是：

1)先将所要分析的问题按级分层，一般将指标体系分为目标层、准则层和方案层。

2)构造判断矩阵。

3)根据判断矩阵计算权重。

4)对排序结果进行内部一致性检验。

在构造两两判断矩阵时采用1-9标度方法，对于A下层指标权重系数ω，由于指标较少，经查阅文献[4]并综合专家意见，确定ω=[0.3 0.7]。构造A1下各指标的判断矩阵：

求得最大特征值λ1=6.169 7,一致性比例CR=0.0274<0.1，判断矩阵具有良好的一致性。最终所求权重系数为

ω1=[0.346 0.159 0.087 0.118 0.228 0.062]

同理可求得A2下各指标的权重系数为

ω2=[0.252 0.145 0.086 0.054 0.340 0.123]

其中，最大特征值λ2=6.235 1，一致性比例CR=0.037 9<0.1。

2 模糊综合评判模型

2.1 模糊综合评判

模糊综合评判即模糊综合决策，指对各种因素及它们与各种决策方案之间的关系进行综合考虑后作出优化判决的一种数学方法。一个模糊综合评判模型，包含因素集X={xi;1≤i≤n}，决策集Y={yi;1≤j≤m}，以及X到Y的模糊关系R={rij;1≤i≤n,1≤j≤m}。如果a=(a1,a2,…,an)为X上的模糊向量，通过a与R的复合运算得到Y上的模糊向量b=(b1,b2,…,bm)。

2.2 评语集的建立

评语集是评判者对评判对象的各种评判结果的集合,是对单因素和多因素性能的评价[5]，针对各评价指标特点，将各评价指标分为优、良、中、差4个评价等级，各评价等级取值范围由专家讨论所得。即构成评语集V=[v1v2v3v4]。

2.3 各指标隶属度的确定

指标隶属度的确定在模糊综合评判过程中具有重要作用，经专家讨论，对于可定量处理的指标确定用效益型和成本型两种指标类型来描述[6]，对于需定性分析的指标，采用专家打分的方法。效益型和成本型可分别用下梯形函数和上梯形函数两种隶属度函数来描述。

效益型隶属度函数表达式为

(1)

(2)

(3)

(4)

成本型隶属度函数表达式为

(5)

(6)

(7)

(8)

其中i代表第i个指标，x1、x2、x3、x4分别代表各评语等级范围值。

确定各指标隶属度函数，其中底盘高、火炮重与底盘重之比、战斗极限重、车体最大角振幅、炮车比1、行军战斗转换时间、炮口纵向角位移和车轮质心垂直位移属成本型；底盘座圈最小面积、火线高、极限后坐长和射速属效益型。通过专家给出的评价等级范围，结合所求权重，建立评估模型，如表3所示。

表3 评估模型

3 实例分析

现对某122 mm车载榴弹炮进行分析，其各项指标如表4所示。

表4 某122 mm车载榴弹炮指标数据

首先求得结构匹配下各指标的隶属度，并得模糊判断矩阵R1：

结合权重系数ω1可得结构匹配下各指标综合评判结果：B1=ω1×R1=[0.871 9 0.993 0 0.912 6 0.836 6]

同理可得性能匹配下各指标综合评判结果：B2=ω2×R2=[0.606 2 0.747 9 0.902 7 0.792 6]

结合权重系数ω可得结构匹配下各指标综合评判结果：

B=ω×R=[0.685 9 0.821 4 0.905 6 0.805 0]

由评价结果，采用最大隶属度原则，某122 mm车载榴弹炮火力与底盘系统匹配性能为中等。

4 结论

通过将模糊综合评判法引入到车载火炮火力与底盘系统匹配性能评估中，实现了对车载火炮火力与底盘系统匹配性能的定量化评估。与普通的牵引火炮不同，对于卡车底盘的车载火炮，在评估中其底盘高度和车体的角振幅是重点考虑因素。由于试验条件的限制，对于一些参数如车体最大角振幅和炮口纵向角位移等，是在虚拟样机模型上经仿真得到的，若需提高评估的精确性，需进一步进行试验验证。

References)

[1]毛保全, 穆歌. 浅析炮、车匹配技术[J]. 火炮发射与控制学报，2000(3):58-60.

MAO Baoquan, MU Ge. Analysis of the matching of gun and vehicle[J]. Journal of Gun Launch & Control， 2000(3):58-60.(in Chinese)

[2]吴亚东, 毛保全, 穆歌,等. 装甲底盘与火炮匹配性评价方法研究[J]. 火炮发射与控制学报，2004(4):11- 14.

WU Yadong, MAO Baoquan, MU Ge,et al. On the estimate method for the matching of armored chassis and cannon[J]. Journal of Gun Launch & Control， 2004(4):11-14.(in Chinese)

[3]许树柏. 层次分析法原理[M]. 天津:天津大学出版社,1988.

XU Shubai. Theory of analytic hierarchy process[M]. Tianjin:Tianjin University Press,1988.(in Chinese)

[4]费丽博, 毛保全. 基于层次分析法的车炮匹配性评价[J]. 兵工自动化，2006,25(2):16-18.

FEI Libo, MAO Baoquan. Matching estimate of vehicle and cannon based on AHP[J]. Ordnance Industry Automation，2006,25(2):16-18. (in Chinese)

[5]邓辉咏, 马吉胜, 王炎,等. 基于模糊综合评判的火炮质量评估[J]. 火炮发射与控制学报，2008(1):20-23.

DENG Huiyong, MA Jisheng, WANG Yan,et al. Tender evaluation for artillery quality based on fuzzy comprehension assessment[J]. Journal of Gun Launch & Control，2008(1):20-23.(in Chinese)

[6]王力, 吕大刚, 张世海,等. 基于相对接近度的结构选型模糊多属性决策方法[J]. 哈尔滨建筑大学学报，2002,35(3):1-4.

WANG Li, LYV Dagang, ZHANG Shihai,et al. Fuzzy multiple attribute decision making process based on relative approach degree for selection of structural form[J]. Journal of Harbin University of Civil Engineering and Architecture，2002,35(3):1-4.(in Chinese)

Research on the Evaluation of the Matching Performance of the Fire and the Chassis System of the Wheeled Vehicle Gun

LIU Chuan, XUE Deqing, JIA Changzhi

(Department of Artillery Engineering,Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, Hebei, China)

Aimed at the limitation of the gun and vehicle matching used in the tank gun, the fuzzy comprehensive evaluation method is applied to the evaluation of the matching performance of the chassis and the fire system of the truck-mounted artillery. Through an analysis of the matching evaluation factors, the corresponding evaluation system is established. AHP method is used to calculate the weight coefficient of each evaluation factor with the evaluation model established based on the fuzzy comprehensive evaluation method, and with the expert experience taken into account to confirm the membership function of each evaluation factor so as to achieve the qualitative evaluation of matching perfor-mance of the chassis and the fire system of the truck-mounted artillery. The result of the example indicates the feasibility of the evaluation of the matching performance of the chassis and the fire system of the truck-mounted artillery.

wheeled vehicle gun; chassis; fire system; matching evaluation

10.19323/j.issn.1673-6524.2016.03.006

2015-11-03

刘川(1992—)，男，硕士研究生，主要从事武器系统仿真与信息化技术研究。E-mail：lcxx_bb@163.com

TJ819

A

1673-6524(2016)03-0025-05