基于突防任务的军机生存能力幂指数评估方法*

张洋铭，陈云翔，罗广旭，刘 念

（1.空军工程大学装备管理与安全工程学院，西安 710051；2.空军勤务学院，江苏 徐州 221000；3.解放军94188部队，西安 710051）

基于突防任务的军机生存能力幂指数评估方法*

张洋铭1，陈云翔1，罗广旭2，刘 念3

（1.空军工程大学装备管理与安全工程学院，西安 710051；2.空军勤务学院，江苏 徐州 221000；3.解放军94188部队，西安 710051）

军机生存能力是军机作战效能的重要指标，为定量化研究影响军机生存能力的相关因素，采用幂指数法与层次分析法相结合的方法构建军机生存能力评估模型，为解决军机生存能力指数评估问题提供了一种新的方法。

突防，军机生存能力，幂指数法，层次分析法

0 引言

在现代高技术局部战争中空中力量的作用举足轻重，能否高效发挥军机作战效能一直是各国空军研究的重中之重。相比之下，对于军机战场生存能力的关注度相对较少，且研究文献不多，国内主要研究人员都是在美军生存力（survivability）研究的基础上针对军机的“敏感性”、“易损性”和“作战能力”三方面进行飞机生存力设计的研究工作［1-4］，并没有人对军机生存能力如何评估进行系统的阐释，基于此，本文通过对军机面临突防任务这一假想背景对军机生存能力的评估方法进行研究。

1 军机生存能力评估

1.1 评估体系构建方法

在对军机生存能力评估体系构建的过程中，主要采用层次分析法实施，层次分析法可以对军机生存能力的所有影响要素进行层级划分，并确定出各影响因素的权重大小，对军机生存能力评估打好基础。层次分析法的实施步骤主要有：①构造层次分析结构。通过分析评估体系中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构，即将军机生存能力作为最高层考虑要素，将影响军机生存能力的主要因素按照层次高低进行归类，建立起整个军机生存能力的层次体系。②构造判断矩阵。在建立层次分析模型之后，对各层元素进行两两比较，构造出比较判断矩阵，构造的原则主要是通过咨询专家，对元素的重要性等级进行比较赋值，最终得到其判断矩阵。③进行判断矩阵的一致性检验。通过检验来确定重要性赋值是否准确，最终得到合理的判断矩阵。④由判断矩阵可以根据需要计算出被比较要素的相对权重。

1.2 突防任务想定和评估体系构建

军用飞机突防指的是军用飞机利用自身飞行机动能力和规避动作，有效地回避敌方拦截机拦截、防空导弹拦截和高炮拦截，以提高军机生存能力和完成任务的成功率。对于军用飞机而言，实施突防任务时，主要面临的生存危险来自于敌方拦截机、高炮和防空导弹，所以要把这三方面作为突防任务背景下成功实施突防保存军机生存能力的关键，如图1所示。

图1 军机突防能力的组成部分

同时在进行突防任务过程中，还要考虑到飞机自身性能对于生存能力的影响，这里对于飞机性能主要考虑几个方面的指标：机动能力、续航能力、抗击能力、发现和规避能力、电子对抗能力、指挥操控能力和非战斗能力等几个方面，如图2所示。

图2 军机生存能力组成

在这些指标之下还有底层的影响因素，并且各影响因素之间也会有相互关联的情况出现，所以通过对军机面对突防任务时保存生存能力进一步地综合考虑和相关耦合，可以建立军机生存能力评估体系如图3所示。

图3 军机生存能力评估指标体系

2 军机生存能力的幂指数评估方法

2.1 幂指数法的基本原理

徐瑞恩提出的幂指数法［5-9］是一种定量化的确定武器装备效能指数的理性化的计算方法。武器装备的效能和它的各项技术性能指标之间存在着某种数量关系，也就是说武器装备的效能是其技术性能的函数，用向量X=（x1，x2，x3，…xi，xN）表示某种武器装备N项性能指标，用I表示该武器装备的作战效能指数，则有：

如果能找出函数F（X）的具体形式，就得到了计算该武器装备作战效能指数的方法，同样通过对军机生存能力指标的分析，也可以得出通过指数法计算其生存能力指数的方法。武器装备的效能指数F（X）是武器装备性能指标X的函数，应满足：

①连续性假设。即F（X）连续，认为武器指标效能的变化是随武器装备性能变化而连续变化，连续性假设要求F（X）是关于X的可微函数。

②边际效益递减率。武器装备的效能不能无限增加，随着武器装备效能的增加，边际效益不断减少，所以F（X）应该是凹函数。

③量纲一致性。因此，满足上述3个要求的F（X）的具体形式为

幂指数法的一般步骤如下：

①分析并找出影响武器装备作战能力的基本因素或性能指标；②采用专家调查法、层次分析法等确定影响因素或性能指标的相对重要性参数，得到判断矩阵；③检验判断矩阵的相容性，若相容性指标不符合要求，则检查原因，重返第②步；④用特征向量法求出幂指数；⑤最后得到武器装备效能指数的数学模型，根据数学模型计算武器装备的指数。

通过幂指数法的基本步骤可以发现，在确定幂指数的过程中采用的流程与层次分析法异曲同工，所以可以在层次分析法得到军机生存能力评估体系的基础上，运用其权重求解步骤来求得幂指数值，从而进一步得到军机生存能力的评估模型。

2.2 基于突防任务的军机生存能力幂指数模型

现在在军机生存能力评估体系和幂指数方法基础上构建基于突防任务的军机生存能力幂指数模型。已知军机生存能力评估体系如图4所示：

图4 基于突防任务的军机生存能力评估体系图

由幂指数法模型构建步骤可知：

军机生存能力指数：

其中，Ks为一致性调整系数，作为统一多种武器装备的指数系数；JD为军机机动能力指数；XH为续航能力指数；FX为发现和隐身能力指数；TF为突防反制能力指数；ZHCK为指挥操控能力指数；QT为其他非战斗能力指数。

同样地，对于具有子评价因素的能力指数，也可以运用幂指数法确定其指数模型：

机动能力指数：

续航能力指数：

发现和隐身能力指数：

突防反制能力指数：

指挥操控能力指数：

其他非战斗能力指数：

显然，通过构建体系化的军机生存能力评估模型，只需要通过分析得到评估体系中各子因素数值和各子因素的评价权重值，就可以定量化地计算军机生存能力指数，直观地比较不同机型的生存能力。

2.3 幂指数确定

①针对图3给出的军机生存能力评估体系，对每一层进行判断矩阵的构建可以得到军机生存能力判断矩阵如图5，突防反制能力判断矩阵如图6，发现和隐身能力如图7，续航能力如图8，机动能力如图9，指挥操控能力如图10，非战斗能力如图11所示。

图5 军机生存能力判断矩阵

图6 突防反制能力判断矩阵

图7 发现和隐身能力判断矩阵

图8 续航能力判断矩阵

图9 机动能力判断矩阵

图10 指挥操控能力判断矩阵

图11 非战斗能力判断矩阵

②在得到各层级判断矩阵的基础上，可以针对第1层的判断矩阵得到各评价因素的权重值，即幂指数值为：

再对第2层各子评价因素的幂指数值进行计算可以得到：

因此，可以进一步得到基于突防任务的军机生存能力幂指数模型为：

3 算例分析

基于构建的军机生存能力评估模型，针对不同机型进行模型验算过程。现对几种世界空军主战飞机进行生存能力指数评估，选取的机型主要有4种，基于朱宝鎏老师等的《作战飞机效能评估》中相关飞机性能参数，将其汇总如表1所示。

在另外一些参数的取值过程中，为统计方便，飞行时间SJ统取为1，可靠性、环境适应性和安全性系数统取为1，因此，可以通过上述模型计算出这4种机型的生存能力指数为

可见，通过幂指数法的模型建立，可以更加详细地定量化解决军机生存能力指数的评估问题，并且通过数值的直观比较，可以对影响各型军机生存能力的主要因素体现出来，对军机性能的改进有着明确的指导作用。

表1 4种军机生存能力性能参数表

4 结论

本文的主要工作是在军机执行突防任务的想定条件下，针对军机生存能力评估提出了基于幂指数法的评估模型，通过实例计算，也得到了相应机型的生存能力评估数值，通过该方法的构思和运用，可以帮助定量化解决军机生存能力指数的评定问题，对军机性能改进也可以提供一定的借鉴作用。当然在该方法的演进过程中已经进行了多方面假设，简化了建模过程，而实际突防战斗过程是一个复杂战争系统，必然需要考虑更多因素，所以对该方法的分析和运用需要进一步的深入研究。

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Power Index Evaluation Method of Aircraft Survivability Based on Penetration Mission

ZHANG Yang-ming1，CHEN Yun-xiang1，LUO Guang-xu2，LIU Nian3
（1.School of Equipment Management and Safety Engineering，Air Force Engineering University，Xi’an 710051，China；2.Air Force Logistics College，Xuzhou 221000，China；3.Unit 94188 of PLA 710051，China）

Survivability is an important element to aircraft operational capability，in order to research the relative factors influencing aircraft survivability quantificationally，this paper mades the evaluation model of aircraft survivability combining power index method and AHP.It provides a new method to solve this kind of problem.

penetration，aircraft survivability，power index evaluation method，AHP

C93

A

1002-0640（2017）05-0117-04

2016-03-05

2016-05-07

“十二五”国防预研基金资助项目（513300102）

张洋铭（1988- ）男，山东烟台人，博士生。研究方向：装备管理与决策。