基于粗糙集的武装直升机作战能力综合评价*

郭 聚 韩建立 吕照富 李 识 张 杰 刘建民

（1.海军航空大学 烟台 264001）（2.中国人民解放军65529部队 辽阳 111000）（3.中国人民解放军91614部队 大连 116044）

1 引言

武装直升机作为唯一能够抵达任何地形区域的作战平台，在现代战争中扮演着不可或缺的角色，可完成攻击敌地面装甲目标、火力支援、机降掩护、低空侦查等多样化军事行动。作战能力评估是武装直升机研发设计阶段和作战试用阶段必不可少的环节，对其进行科学合理的评估具有十分重要的工程应用价值。在实际评估过程中，由于武装直升机参数众多，使得评价体系中的很多指标没有得到客观精确的表达。对于这种大量无规律的数据，粗糙集理论可将大量冗杂的数据精简得到能力评估指标，并利用重要度的概念求得各指标的权重，根据加权评分法得到武装直升机作战能力［1～4］。

2 武装直升机作战能力分析

武装直升机的作战能力是指武装直升机在某个条件下能够完成任务的能力，对装备设计、战法运用和方案抉择有重大影响。武装直升机的作战能力分析的关键是要综合考虑各类影响武装直升机完成任务的因素，利用选取的指标构造评估模型。在选取指标时，要选取切实对作战能力有影响的指标，既要考虑指标间功能不重叠，又要综合考虑整个指标体系是否客观全面。根据参考文献［5］中建立的指标评估体系，将武装直升机作战能力分为三个方面：基本能力、攻击能力、生存能力。结合武装直升机作战任务特点，最终本文选取指标如下。

1）最大爬升率

爬升率指的是武装直升机在空中飞行时，单位时间内能够上升的最大高度。同一飞行器，高度和爬升角对爬升率都有影响。在实战中，爬升率大，可率先抢占制高点，获得视野优势，并可以向下俯冲攻击获得更大的速度。

2）最远航程

最远航程是指直升机一次加满油，不携带有效载荷，在无风和标准大气条件下，采用油耗最小的飞行高度、速度，油料耗尽时所能达到的航程。更大的航程可以使武装直升机执行更多种类的任务，提高打击范围。

3）最远有效射程

最远效射程是指武器在满足规定的准确性和杀伤力时所能攻击到目标的最远距离。射程越远，使得武装直升机在远离敌火力有效射程范围内攻击。提高了武装直升机的火力打击能力，同时有利于直升机完成攻击后尽快脱离战场，规避敌搜索和攻击。

4）破甲能力

武装直升机对地作战的主要任务就是摧毁敌地面装甲目标，破甲厚度指的是导弹垂直穿透均质钢板的厚度，是对敌地面装甲目标杀伤能力的直接体现。

5）最大载弹量

武装直升机一次战斗起飞所能携带的航空武器弹药的最大重量。提高载弹量可以使其完成更多轮次的攻击，提高对敌杀伤效果。

6）最大飞行速度

飞行速度是评价武装直升机作战能力的一个重要指标，通常来说，飞行速度越快，越容易完成突防进攻，其规避敌攻击的能力也越强。

7）抗坠毁能力

直升机由于其特殊的设计构造，使得一旦某个动力、传动部件出现问题，就很容易造成坠毁，比如桨叶、发动机、传动装置都是较为容易受损的部位。而且直升机一般飞行高度较低，长时间低空飞行不仅要规避地形障碍，还要规避敌方的地对空武器打击。在这样的作战环境下，导致武装直升机非正常接地现象更加普遍。因此，武装直升机的抗坠毁性至关重要。

根据以上分析，构建出武装直升机作战能力评价指标体系。如图1所示。

图1 武装直升机作战能力评价指标体系

3 基于粗糙集的评估方法

1）建立数据模型

综合考虑武装直升机的作战需求和各系统组成，将影响作战的主要指标选取出来，指标的选取既要能够体现武装直升机作战能力，又要考虑不同研究对象间同一指标具有可比性注意避免各指标属性重复，待指标挑选完毕后，综合分析所取指标是否能全面。根据粗糙集理论定义，条件属性C对应各评价指标，论域U即为各研究对象，各对象的指标具体数值为ci。

2）作战能力指标离散化处理

指标离散化处理直接影响评价效果，本文采用专家打分法对武装直升机作战能力指标进行打分。

3）确定指标权重

由粗糙集理论，得到各指标的重要度即权重。例如：U/ind（C）=｛c2，c3，c4，c5｝表示去掉属性c1后的分类情况。posc(f)=C_(f)，称为C的f正域，例如：U/ind（C）=｛c2，c3，c4，c5｝（f）表示去掉属性c1后的正域值。NEGC(f)=U/C_(f)，称为C的f负域。，式中，qi是第i个指标的重要度即权重，card(U)表示U中的元素的个数，表示集合中的元素数量。然后归一化qi，得ωi即为各指标权重［6］。

4）对作战能力排序

4 实例应用

1）属性离散化处理

为了利用粗糙集理论对武装直升机作战能力进性评价，为了准确对武装直升机能力进行评估，本文将武装直升机各项性能参数划分为5个等级［7］，对图1中各属性进行离散化处理。

c1为爬升率：（1—低，2—较低，3—一般，4—较高，5—高）；

c2为最远航程：（1—短，2—较短，3—一般，4—较长，5—长）；

c3为最远有效射程：（1—近，2—较近，3—一般，4—较远，5—远）；

c4为破甲能力：（1—弱，2—较弱，3—一般，4—较强，5—强）；

c5为最大载弹量：（1—弱，2—较弱，3—一般，4—较强，5—强）；

c6为最大飞行速度：（1—慢，2—较慢，3—一般，4—较快，5—快）；

c7为抗坠毁能力：（1—弱，2—较弱，3—一般，4—较强，5—强）。

通过专家打分法对武装直升机作战能力参数进行离散化处理，得表1知识表达系统［8～11］。

表1 武装直升机作战能力专家打分表

2）确定指标权重

由表1得到：

U/ind（C）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝；

posc(f)｛1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12｝=12。

U/ind（c2，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9，10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c2，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3，8），（4），（5），（6），（7），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（4），（5），（6），（7），（9），（10），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c2，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2，10），（3），（4），（5，6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（3），（4），（7），（8），（9），（11），（12）｝=8。

U/ind（c1，c2，c3，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11，12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10）｝=10。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=12。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c5，c7）=｛（1），（2），（3），（4，7），（5），（6），（8），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c5，c7）=｛（1），（2），（3），（4，7），（5），（6），（8），（9），（10），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c5，c6）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c5，c6）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=12。

经计算指标c5、c7为冗余指标，仅保留指标c1、c2、c3、c4、c6，对指标c1、c2、c3、c4、c6进行归一化处理，可分别得到c1、c2、c3、c4、c6的指标权重ωi=（0.167，0.167，0.333，0.167，0.167）。

3）综合评价

5 结语

未来战场，空地一体化是必然趋势，武装直升机利用其轻便灵活的独特优势，更能适应战场的复杂地形，能迅速抢占低空制空权，协调利用战场各种空间，进而支援我方地面部队，同步实施立体作战，发挥最大打击力度［12］。本文利用粗糙集理论，有效删减了在武装直升机作战能力评估中的冗余指标，并根据重要度概念获得了指标的客观权重，进一步评估了武装直升机的作战能力并对作战能力进行排序。通过评估，发现我国武装直升机作战能力与世界主流武装直升机相比仍处于弱势地位，作战能力有待提升［13］。