察打一体型无人直升机作战效能分析方法研究

贲亮亮 石 磊

（中航工业直升机设计研究所，景德镇 333001）

察打一体型无人直升机同时具有侦察能力和攻击能力，可以在深入敌区侦察的同时对敌方目标进行攻击，从而明显缩短对敌方目标的“杀伤链周期”，实现“发现即摧毁”，这种作战方式必将对以后的战争模式及武器装备研制产生巨大的影响。而要有效地使用察打一体型无人直升机，做好察打一体型无人直升机的作战效能评估是必要前提，因此，对察打一体型无人直升机的作战效能进行研究是十分必要的。

国内外现已对有人直升机的作战效能评估进行了大量的研究，而对于察打一体型无人直升机作战效能的研究尚处于起步阶段，尚未有明确的指标体系及系统的方法准则。本文在军用直升机作战效能评估研究方法的基础上，结合察打一体型无人直升机的作战特点及使用环境等因素，建立了一套适合察打一体型无人直升机的作战效能评估指标体系，并据此建立了其作战效能的评估准则和数学模型，最后运用建立的模型对“火力侦察兵MQ-8B”型和“火力侦察兵MQ-8C”型两种察打一体型无人直升机的作战效能进行了计算比较，以验证评估模型的有效性。

1 察打一体型无人直升机作战效能评估指标体系设计

ADC模型是目前应用最为广泛的系统效能模型之一，其将可靠性、综合性和固有能力等指标效能综合为可用性、可信性、固有能力3个综合指标效能[1]。ADC模型的表达式为：

式中，E为作战效能，A为可用度，D为可信度，C为作战能力。

本文的研究对象是察打一体型无人直升机，其使用环境一直处在敌方积极对抗的条件下，而对抗环境对察打一体型无人直升机的作战效能也有很大影响，因此，在评定察打一体型无人直升机的作战效能时，必须考虑对抗环境对作战效能的影响。对抗环境分为客观环境影响因素，以及敌方的对抗、技战术使用，我方操作人员熟悉、掌握和驾驭无人直升机的能力水平等主观条件影响两部分。本文建立的察打一体型无人直升机的效能评估一级指标体系在ADC模型可用性、可信性和作战能力3个一级指标的基础上增加了一项主观条件和环境影响因素，弥补了传统的ADC模型不能有效地建立对抗条件下武器装备的指标体系的缺陷[2]。

以往的军用直升机作战能力指标并没有考虑无人直升机特有的遥控遥测能力及自主能力。因此，本文在以往军用直升机作战能力指标的基础上增加了这两项能力，建立了适合于侦察打一体型无人直升机作战能力的指标体系，使其能够更全面地评定察打一体型无人直升机的作战效能，如图1所示。

2 作战效能的评估模型

察打一体型无人直升机在作战过程中需要完成探测、发现、识别、监测，以及在条件允许的情况下进行攻击等相关任务。结合察打一体型无人直升机作战效能评估指标体系建立如下效能评估模型：

式中，S为主观条件，G为环境影响因素。

2.1 作战能力C

由于察打一体型无人直升机的作战能力C主要体现在侦察能力和攻击能力两个方面，对作战能力C进行处理改进，采用线性叠加的方法得出作战能力C的表达式如下[3]：

式中，Q1为可执行侦察任务性系数，C1为侦察能力，Q2为可执行攻击任务性系数，C2为攻击能力，F1为无人机自主能力。

侦察能力C1受到无人直升机基本性能ε1、机动能力B1、监测/探测能力A1、生存能力S1、航程能力ε2，以及遥控遥测能力D1的影响，其估算公式如下：

攻击能力C2受到无人直升机机动能力B1、监测/探测能力A1、火力参数A2、生存能力S1、航程能力ε2、操纵效能系数ε3、电子对抗能力ε4，以及遥控遥测能力D1的影响，其估算公式如下[4]：

遥控遥测能力D1主要是由通信覆盖能力、通信质量、保密性等性能指标确定，通信覆盖能力可以用通信距离jlt来衡量，通信质量可以用误码率wmt来衡量，保密性能力应根据实际经验由专家综合评估所得[5]。遥控遥测能力D1可以表示为：

式中，R1（jlt）表示通信距离jlt对通信覆盖能力的隶属函数；R2（wmt）表示误码率wmt对通信质量的隶属函数；R3表示保密性通信能力隶属值；ω1、ω2、ω3分别表示通信覆盖能力、通信质量和保密性对空战中战斗机通信能力的重要性权值。综合考虑各种因素，取ω1=0.23，ω2=0.38，ω3=0.39。

无人机自主能力F1主要与无人机的智能程度有关，由于该项技术现在还处于研究试验阶段，目前尚没有一个完整的模型对其进行评估，可视情况而定。

其它参数的计算公式详见参考文献[6]。

2.2 主观性指标S

操作水平性系数K主要与人员素质、训练水平、系统人机界面、系统自动化程度等4个方面有关，K值由无人机部队的训练和经验取得。

敌方的对抗N是指敌方对直升机的熟悉、掌握和驾驭综合直升机的水平，以及敌方的战斗力、意志力，及其对己方的熟悉程度。该项指标目前还没有一个完整的模型对其进行评估，可视情况而定。

可执行任务性系数Q主要由敌方目标的特性及任务战术应用决定，Q值受人的战术技术决策的影响较大，属于推理决策事件，可按照专家系统的方法建模，分析战术、技术决策与作战过程的相互影响，从而使任务性系数在较严格科学和较精确的定量条件下确定。

2.3 环境影响因素G

环境影响因素对军用无人直升机的作战效能影响很大，因此，将环境影响因素加入到效能评估模型中十分必要。环境影响因素主要分为地理环境影响、气候环境影响，以及化学环境影响。

（1）地理环境X

地理环境种类繁多，但对军用无人直升机作战影响较大的主要是海洋环境、沙漠环境和高原环境。在这3种环境下作战，会大大降低军机的综合性能。

（2）气候环境Y

引起军用无人直升机飞行事故的主要气候环境因素有温度、潮湿和风沙。

（3）化学环境Z

军用无人直升机面对的化学环境主要有盐雾环境、工业废气环境和辐射环境，化学环境对军用飞机的作战效能产生很大影响。

对环境影响因素的能力指标的确定需要通过查看相应规范标准、调研和统计分析，以及飞行实测或相关环境试验得出[7]。

2.4 其它能力

其它能力如可用度A、可信度D的计算具体公式见参考文献[6]。

综上，本文的察打一体型无人直升机的作战效能E评估公式如下：

3 算例分析

3.1 作战效能计算

为验证本文建立的作战效能评估模型的有效性，以“火力侦察兵MQ-8B”型和“火力侦察兵MQ-8C”型两种察打一体型无人直升机作为研究对象，对其作战效能进行具体的建模计算。根据相关资料可以得到“火力侦察兵MQ-8B”型和“火力侦察兵MQ-8C”型两种察打一体型无人直升机的原始性能参数，如表1所示。

为保证算例对比结果的公平性，本文假设两型无人机在同等训练水平的作战部队的操作下在海上潮湿环境下执行相同的侦察打击任务，因此，两种无人机的主观性影响因素和环境影响因素的取值相同，具体取值为：K=0.8，N=1，Q1=0.9，Q2=0.7，X=0.75，Y=0.68，Z=0.98。由于本文资料有限，文中无人机自主能力F1暂时取为零。可用度A及可信度D统一取值为：A=0.6，D=1.7。

根据表1中的基本参数并结合已给出的各能力具体计算公式得到作战能力的评估结果，如表2所示。

表2 无人机评估结果

3.2 结果分析

“火力侦察兵MQ-8B”型和“火力侦察兵MQ-8C”型两种无人直升机评估结果表明：

（1）“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机在火力、航程能力、遥控遥测能力等方面明显优于“火力侦察兵MQ-8B”型无人直升机；但由于“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机体积、重量更大，导致其生存能力及机动能力略逊于“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机。

（2）侦察能力评估结果显示，“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机强于“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机。从表2可知，“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机安装的侦察设备与“火力侦察兵MQ-8B”型无人直升机相同，但由于“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机具有更长的续航时间及更强的遥控遥测能力，使得“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机的侦察能力大大提升。

（3）攻击能力评估结果显示，“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机强于“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机，这主要由于“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机任务载荷能力更大，能够装备的2枚48kg的“地狱火”激光制导导弹，其威力显著强于“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机使用的2枚16kg的“格里芬”导弹；其次，虽然“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机的火力参数是“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机的4倍左右，但最终的攻击能力结果两者差距不到1倍，这主要是因为“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机的外形尺寸比“火力侦察兵MQ-8B”无人直升机更大，使得其生存能力有所降低，进而影响其攻击能力。

4 结束语

本文首先针对传统ADC模型无法有效地建立对抗条件下武器装备的指标体系的缺陷，对ADC模型进行了改进，在以往军用直升机作战能力指标的基础上增加了无人直升机特有的遥控遥测能力及无人机自主能力，建立了适合察打一体型无人直升机作战能力的指标体系，然后，据此建立了作战效能的评估准则和数学模型，最后运用该模型对“火力侦察兵MQ-8B”型和“火力侦察兵MQ-8C”型无人直升机的作战效能进行了定量评估，得出以下结论：

（1）察打一体型无人直升机的作战效能除取决于无人机的固有能力以外，客观环境影响因素及技战术使用、敌方对抗等主观条件影响也对其作战效能有一定的影响。

（2）侦察能力不仅与安装使用的侦察设备有关，还要综合考虑其基本性能、航程能力及遥控遥测能力等因素。

（3）攻击能力不但与无人直升机所能负载的武器数量及威力相关，无人直升机的生存能力、续航能力等因素同样需要考虑。

（4）通过对“火力侦察兵MQ-8B”型及“火力侦察兵MQ-8C”无人直升机作战效能及各影响因素进行对比和分析，有效地验证了该评估模型的有效性。

1 魏继才, 胡晓峰. 武器系统效能建模方法研究与应用[J]. 系统工程与电子技术, 2002, 24(6): 20～24

2 李广磊. 军用直升机指标体系论证和评估方法研究[D]. 南京航空航天大学, 2010

3 吕峰, 汪卫华, 黄德所. 侦察无人机作战效能评估准则研究[J]. 指挥控制与仿真, 2007, 29(3): 78～80

4 吴辉, 周洲, 王蜀涵. 侦察/打击一体化无人机作战效能分析方法研究[J]. 飞行力学, 2009, 27(2): 34～37

5 孙鹏, 杨建军. 第四代战斗机作战效能评估[J]. 飞航导弹,2010, 6(2): 68～72

6 曹义华. 直升机效能评估方法[M]. 北京航空航天大学出版社, 2006

7 李曙林, 杨森, 孙冬. 军用飞机环境适应性评价模型[J]. 航空学报, 2009, 30(6): 1053～1057