武器装备系统匹配性试验评价方法研究

裴金顶，付昭旺，李远哲

（解放军32184 部队，北京 100091）

0 引言

现代陆战武器装备的特点是集火力、机动、信息和防护于一体，具有各作战要素模块高度集成、作战方式多样、战区面向全疆域、远程精确打击敌目标和有生力量等突出特征。我军未来作战军事需求的转变和牵引，对陆战武器装备车载武器系统火力也提出更高的要求，即武器装备整车投放快速机动、火力打击精准高效、指控通信实时畅通、综合防护安全可靠，要实现上述总体要求，必须确保武器系统与底盘平台系统之间具备适配可靠、协调高效的能力和水平，保证武器装备在战场上发挥出强大的战斗力和理想的作战效能。近十年来，随着我军新型轮式、履带式武器装备发展及老旧装备机械化、信息化改造等试验鉴定任务的开展，武器装备系统匹配性试验评价已成为制约装备整体发展的瓶颈和难题［1］，亟待研究建立标准规范的整车系统匹配性评价方法并尽快形成试验鉴定能力，为未来陆战武器装备总体论证、方案优化、研制生产和试验鉴定需求提供科学依据。为此，以某型战车为例，在匹配性试验研究的基础上，深入开展了某轻型底盘加装大口径火炮的整车系统匹配性试验评价方法及试验标准化研究，取得很好的试验研究效果。

1 武器装备系统匹配性评价指标体系构建

武器装备系统匹配性评价是对装备总体作战适用性能的综合评价，是武器装备综合性能和通用质量特性的重要体现［2］，既是一型装备战斗力和作战效能的直接反映，更是武器装备试验鉴定和作战应用的核心要素。

系统性能评价指标体系主要分为评价因素、评价指标和评价目标3 个层次［3］。1）评价因素是评价体系的最低层，即衡量或描述系统特定性能的基本参数，它是评价装备系统性能最基本的元素。2）评价指标是评价体系的第2 层次，它由若干个相关评价因素组成，是同类因素的综合进而形成的评价指标。3）评价目标是评价体系的最高层次，也即评价的最终目标，是系统固有的综合性能及要求，是评价体系中最高综合指标。

根据上述系统性能评价指标体系层次，以陆战装甲武器装备为例，可建立系统匹配性试验评价指标体系如表1 所示。系统匹配性试验评价指标体系层级及评价指标多少由系统复杂程度确定。对陆战装甲武器装备而言，系统匹配性评价重点是对车载武器系统、车辆底盘系统、综合防护系统和指控信息系统之间，关于机械结构、火力性能、机动性能、电气性能、电磁兼容、人-机-环境和维修性能等7项性能评价指标达到协调适配、综合性能最优的相关要求［4］。

上述评价指标中，机械结构评价因素主要包括:炮塔座圈与车体接口连接适配性、电路旋转连接器与车体接口连接适配性、火炮射界适配性等7个部分评价内容；火力性能评价因素主要包括:车辆火炮射击安全性、辅助武器射击适配性、射击精度、瞄准速度、射击反应时间等；机动性能评价因素主要包括:车辆陆上加速、爬坡、障碍等通过性能，水上机动性能及持续工作能力等；电气性能匹配评价因素主要包括:整车供耗电平衡和电源适配性；电磁兼容性评价因素主要包括:用电设备和分系统电磁发射和敏感度以及整车电磁兼容性内容；人-机-环境匹配评价因素主要包括:乘员安全性、乘载员人机交互、乘载员通过性和车内储物存放空间等内容；维修性能适配评价因素主要包括:炮塔、动力舱、火炮及自动装弹机等吊装维护适配性等。从而形成陆战武器装备系统匹配性3 层结构7 类指标32 项因素的试验评价指标体系。系统匹配性的试验评价目标是通过上述7 个主要评价指标内容进行试验和评价，每个评价指标又都各自包含若干个评价指标或评价因素，进而构成了可以是多层次多因素的树状试验评价指标体系。

表1 系统匹配性试验评价指标体系

在系统匹配性试验评价体系中，对试验评价指标和评价因素的选择上，要求能够体现各系统模块方面的主要性能和特性［5］，一方面是各系统要求能够适装适用；另一方面是要满足接口环境和各项相关性能要求。同时，评价指标和评价因素要根据装备的典型特点、战术技术性能、主要作战使用方向和作战使用性能等进行综合考评。

在各相关评价因素的试验中，要明确试验目的和重点考核评价内容，明确试验条件要求、试验项目内容，根据具体情况进一步分解影响因素，逐个进行试验验证，具体试验可参照相关试验标准、规程或专项研究制定相应试验方法进行，要详细记录试验情况和数据结果，分析试验数据信息满足战术技术指标、使用要求、相关标准、技术规范和设计要求等情况，最后进行综合评价打分［6］。试验开展可与整车鉴定试验总体方案相协调，待全部影响因素试验完成后，进行综合计算评估。

2 武器装备系统匹配性评估

2.1 基于层次分析法的系统匹配性架构分析

层次分析法是一种定性和定量相结合的系统化、层次化的分析方法，把复杂问题分解成多个相关影响因素，并按支配关系形成层次结构，应用两两比较的方法确定主要决策方；按相对重要性和多层次结构确定评价指标的权重。基于层次分析法的装备系统匹配性试验评价分析，主要是便于研究和分析系统在多因素耦合下的匹配性能相关的各层级影响因素结构，为匹配性试验与评估计算奠定基础，表1 所示就是在层次分析的基础上构建的武器装备系统匹配性试验评价指标体系。

将上述系统复杂问题所包含的各种因素，按其共同特征归纳聚合，构成由目标层、指标层和因素层组合排列的层次分析结构模型。

1）目标层中只有一个元素B，它是分析问题的预定目标或理想结果，目标是系统匹配最优；

2）指标层包括实现目标所涉及的中间环节，可由若干个层次组成，包括所需要考虑的指标、子指标，记为Ui，i=1，…，m，在上述系统匹配中评价指标准则层个数为7 个，即；

3）影响因素层为实现评价目标而需要进行试验的匹配性各种影响因素，记Ui，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n，如在上述系统匹配性试验评价指标体系中指标准则层分，而各指标影响因素则各不相等，m 最大为10。

2.2 指标权重判断和评价等级确定

建立评价因素对总体评价结果重要度的权重矩阵A，评价因素重要度通过两两对比进行判断，aij表示评价因素i 对于评价因素j 的相对重要度，取值范围为1～9，具体取值可参考表2，且。

求取A 的特征值，进行一致性检验，满足条件可求出最大特征根对应的特征向量，进行归一化处理得到权重集W。

表2 层次分析法标度表

表3 取值表

依据试验评价指标体系中的评价层级，待各评价因素试验结束后，统计试验结果满足（偏离）战术技术指标和相关要求情况，按照{优秀，良好，一般，较差}4 个等级，参考评价因素的危害性影响类别和影响概率级别程度，对每个评价因素进行综合分析，确定试验结果评价等级。其中，危害性影响类别分为:存在直接致命的、间接危险的、临界的、一般轻微的；影响因素概率分为:固有的、时有的、偶然的、极少的、不可能的。

评价等级确定标准为:

其中:r=评价因素试验值/Hi评价因素基准值，即归一化值，评价基准Hi为各评价因素的战术技术指标或相关要求。系统匹配性评价因素比较后打分在80%以上为“优秀”，70 %以上为“良好”，60 %以上为“一般”，在60%以下为“较差”。

2.3 基于模糊综合评判法的系统匹配性计算

最后将运算结果进行归一化处理，根据最大隶属原则，取评判向量中最大值对应的评语作为评定结果。

3 某型战车武器装备系统匹配性试验评价

3.1 某型战车武器装备系统匹配性架构分析

某型战车是为适应我军部队转型建设而研制的新一代突击装备。其总体设计上采用模块化结构，为提高机动性，采用了“H”型传动底盘；为提高火力打击能力，选装大口径火炮和瞄导一体式火控系统；为提高综合防护系统和指控信息系统，分别加挂和安装了相应的新型防护系统和指控信息化系统，以保证装备火力、机动、防护和信息能力达到理想的战术技术性能和作战要求。

为客观、科学地考评某型战车系统匹配性是否满足战术技术指标和相关要求，结合该型战车正样鉴定、相关台架试验及正样车验前试验数据信息，对该车型系统匹配性试验与评价进行了长期跟踪研究，依据构建的战车系统匹配性试验评价指标体系，对各项评价指标逐项试验；获取了各评价因素相应试验数据、综合情况信息，完成了指标权重分配和一致性检验后，由专家对各评价指标与评价基准值逐项进行比对分析、综合评判打分并进行归一化处理，即可对车型系统匹配性进行综合量化评定。

3.2 某型战车系统匹配性试验评价实例

对U1进行一级模糊综合评判得到U1评语集:

同样的方法可以得到其他评语集如下:

根据最大隶属度原则，认为该型装备系统匹配性试验评定结果为“优秀”。

4 结论

通过研究和实践，从装备设计研制层面看，研究成果不但优化了该车型的总体布局和车-炮参数适配性等设计方案，更解决了乘员射击安全性、车-炮谐振和装备动态稳定性等系列匹配问题，提高了装备整体综合性能和作战能力；从装备试验鉴定层面看，研究成果不但有效解决了某型战车系统匹配性评价的问题，更是将匹配性研究上升到系统体系高度，特别适合解决多因素耦合下大型复杂系统匹配性综合量化评定的难题，对科学地评估武器装备综合性能和通用质量特性，提高装备试验鉴定能力和水平，具有重要的技术支撑和促进作用。同时，该方法具有较好的可扩展性，评价层级、评价指标和评价因素个数的增减不影响评价方法的可操作性和试验结论，具有很好的实用性和普适性，该试验评价方法已成功应用于GJB59.72 的修订中，可供科研论证、研制生产以及部队的使用维修测评人员参考使用。