某型飞机目标易损性分析系统设计

文章编号：1002－6673（2010）01－018－03

机电产品开发与创新

Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProducts

Vol．23,No．1Jan．,2010

某型飞机目标易损性分析系统设计

秦宇飞，刘晓山，冯海星

（空军第一航空学院，河南信阳464000）

摘要：在分析结构和作战任务模式的基础上，对某型飞机弹目交会条件下的目标易损性进行了分析，研

究了计算机仿真分析方法的原理和流程，并设计开发了该型飞机的目标易损性分析系统。

关键词：易损性；分析；系统中图分类号：TP391

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2010.01.008

DesignofTargetVulnerabilityAnalyzingSystemforSomeAircraft

QINYu-Fei，LIUXiao-Shan，FENGHai-Xing

（TheFirstAeronauticInstituteofAirForce,XinyangHenan464000，China）

Abstract:Onbaseofanalyzingstructureandbattletaskmode,thepaperanalyzesthetargetvulnerabilityofsomeaircraftonconditionofmissile-targetmeeting.Itresearchestheprincipleandflowofcomputersimulationanalyzingmethod.Thenthetargetvulnerabilityanalyzingsystemisdesigned.

Keywords:vulnerability；analyzing；system

0引言

某型飞机是我军近年来引进并装备部队的第三代战斗机，主要用于昼间和复杂气象条件下，在单机作战和机群作战中夺取制空权，对空中、地面和海上目标实施打击。该机型的卓越性能和先进设计所带来的生存能力的提高，也即意味着在作战运用过程中的可预见战伤率的升高，从而对战时的保障和抢修提出了更高的要求。

本文从某型飞机战伤抢修的角度出发，研究其在战斗部作用下被毁伤的敏感程度，根据战斗部的杀伤原理和作战任务模式下的弹目交会条件，设计并开发了该型飞机目标易损性分析系统，为开展该型飞机战伤仿真试验，以及进一步开展飞机战伤评估提供重要的参考。该系统的设计原理、思路和方法对其它机型也具有较大的参考作用，系统数据库经扩充之后可应用于通用的飞机目标易损性分析。

以理解为“在给定遭遇条件下目标的系统效能对各类威胁的敏感程度”，狭义上可以理解为“目标受到弹药攻击时易受损伤的程度，即目标正常功能的丧失程度”，所反映的是军事系统在敌我对抗环境中连续作战的能力。与目标易损性相对应的是战斗部的毁伤效能（Lethality），前者主要从目标出发研究其在战斗部作用下被毁伤的敏感程度，后者主要从战斗部出发研究其对目标的作用过程，二者属于同一个问题中防御和进攻的两个不同方面。

本文主要从某型飞机作为被攻击目标的角度出发，在分析某型飞机目标特性和作战任务特点的基础上，建立战伤仿真通用结构模型，模拟典型状态下的弹目交会条件，开展战伤模式仿真试验，对飞机战伤概率、损伤分布、损伤形态等进行统计分析。

2目标易损性研究方法

截至目前，目标易损性的研究方法主要有两种：试验法和计算机仿真法。其中，试验法的主要特点是采用缩尺寸或全尺寸模拟试验、实物试验，然后各方专家根据试验结果按其毁伤级别进行定量打分。而计算机仿真法是一种在试验数据积累的基础上以理论分析、综合计算为主的新的易损性研究方法。它的主要特点是基于已得到的丰富的试验和经验数据，根据目标、弹药战斗部

1设计需求

目标易损性（Vulnerability）有许多定义，广义上可

收稿日期：2009－11－12

作者简介：秦宇飞（1977-），男，江苏靖江人，工程师，

2006年毕业于解放军理工大学，军事学硕士。专业及研究方

向：计算机仿真、飞机战伤抢修技术，已发表论文10余篇。

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及毁伤机理的内在规律，按照一定的数学模型，对它们的特性进行模拟，然后通过计算得出目标在弹药战斗部作用下的易损性。

相对而言，试验法所得数据反映真实情况，但适用的范围面较窄，且成本高；计算机仿真法通用性强、成本低，如果其试验基础强，模型合理，其结果能在很大程度上反映真实。目前，对易损性的研究趋于采用以计算机模拟为主的研究方法。

护性的统一，同时考虑系统可能的扩展，平衡各方面的因素，在系统设计、功能设计和数据库设计时，本系统主要遵循以下原则：①系统友好的人机接口。系统客户端程序功能完备，操作简洁，便于不同人员使用，为系统提供方便的维护工具；②系统的模块化设计。根据对飞机战伤评估过程的分析，设计各个单独的功能模块，便于功能的组合；③系统数据的完整性。即采样的数据信息涵盖完全，便于各类统计与综合分析的需要；④系统数据的共享。数据面向整个系统，为系统中各种应用所共用，保证数据的正确性和一致性，在保证效率的前提下，减少数据的冗余；⑤系统数据结构化、规范化、标准化。基础数据采用规范标准的编码方法进行设计，数据库的设计依据相关规范进行。

根据上述分析，为满足某型飞机易损性分析的需要，系统主要功能模块包括：①数据维护模块主要完成对飞机模型基本部件的编辑、添加、删除等操作，以及实现基本信息的浏览功能；②数据处理模块主要实现基本相交判断，包括弹目交会判断和部件穿透性判断，重点模拟单个破片与单个部件的相交穿透情况；③毁伤分析模块主要实现从单次打击到多次打击的结果统计分析，运用概率论的方法和毁伤概率计算模型对结果进行分析即可得到部件的毁伤概率和飞机的损伤等级，为下一步制定抢修方案提供依据；④结果输出模块主要实现对易损性分析结果的详细输出，可作为飞机战伤评估的重要结论。

3目标易损性分析系统设计

3.1目标易损性分析系统构成

无论使用何种模型和手段进行目标易损性评估，都必须获得一套描述目标的数据。为此，需要首先开发一套目标描述系统（TDS），用计算机对目标的几何构型、物理特性及功能特性进行详细的描述，为目标易损性分析系统的建立打下基础。

目标描述系统仅是对目标的全面描述，没有考虑弹药类型和作战条件的影响，而目标的易损性是相对于某种弹药而言的。目标中各部件对不同类型毁伤元的抗毁伤能力不同，有的甚至可以不予考虑。另外，不同的易损性分析代码要求输入不同的目标数据，如分析目标在破片式战斗部或动能弹丸作用下的易损性时，需要输入目标部件的强度等特性数据，而在分析具有辐射效应弹药（如核弹药等）作用下的易损性时，则需要输入反映目标部件吸热能力的物理特性数据。因此，需要对目标描述系统所提供的完整详细的目标数据进行有针对性的处理加工，然后再输给易损性分析代码。也就是说，需要在目标描述系统（TDS）和易损性分析代码（VAC）之间建立一个目标数据处理系统（TPS），把这两者联系起来，组成一个完整的目标易损性分析系统（TVAS）。

综上所述，目标易损性分析系统（TVAS）是由目标描述系统（TDS）、目标数据处理系统（TPS）和易损性分析代码（VAC）三部分组成，它们之间的关系如图

3.3程序设计思路及流程

程序设计的思路是单次模拟时输入某型导弹破片式战斗部的炸点坐标、各项参数，调用某型飞机的仿真模

生成炸点

飞机三维数据库

j=1

Y

j>n

j=j+1

N

计算交汇点

生成模拟破片场

计算相交角度范围

1所示。

Y

计算有效破片数n

跳飞？

记录损伤零部件及损伤情况

3.2系统设计原则及主要功能模块

本着系统的先进性、可靠性和实际的易用性、易维

计算部件被弹概率和毁伤概率

N

计算可能相交的零部件数m

i=1

Y

i=i+1

N

i>m

N

穿透？

计算侵彻深度及损伤情

目标图纸、技术参考手册资料说明

资料、照片等

弹药弹目交会条件

计算飞机毁伤概率和毁伤等级

计算机目标描述系统

（TDS）

目标数据处理系统（TPS）

易损性分析代码

（VAC）

分析与评估

记录损伤零部件及损伤情况

退出

Y况

目标图形分析结果

计算穿透情况下破片末速度

图1目标易损性分析系统（TVAS）构成图

Fig.1Thestructurechartoftargetvulnerabilityanalyzing

system

图2破片对飞机部件的毁伤模拟流程

Fig.2Thesimulationflowofaircraftpartsdamagefromfraction

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型数据库，计算破片与部件的相交情况，根据部件的毁伤准则记录部件的损伤情况。由于单次模拟随机误差较大，因此通过多次模拟对多次模拟的结果进行统计，运用概率论的方法和毁伤概率计算模型计算即可得到某型飞机的毁伤概率和损伤等级。其中，生成炸点和模拟破片场包含了破片的参数：破片的位置、方向、质量、形状、初速度等。程序设计流程如图2所示。

据的操作，实现对飞机的损伤仿真。在数据录入时，部分内容可以通过基础数据库提供辅助支持获得。

4结束语

目标易损性分析是一项非常复杂的系统工程，对于某型飞机来说，重点和难点还包括仿真简化模型的建立以及部件等效靶板的设计，限于篇幅没有详尽阐述。本文所介绍的某型飞机易损性分析系统已经研制成功并投入使用，在飞机战伤抢修理论研究中发挥了重要的作用。参考文献：

[1]李建平，石全，甘茂治．装备战场抢修理论与应用[M]．北京：兵器工业出版社,2000．

3.4数据库系统设计

本系统的结果是得到某型飞机和破片式战斗部在特定弹目交会条件下损伤部件的统计和毁伤概率的计算，建立数据库系统的目的是用以存储建立模型所需的数据、中间计算结果、统计结果，通过MicrosoftAccess

2003数据库管理系统实现，利用关系数据库的特点及易

损性分析的数据需求，建立数据存储及相互关联的模式。这种关联关系可以实现系统开发与运行时对相关数（上接第7页）

[2]白梅，张茂林等．破片杀伤型战斗部对装备损伤的建模与仿真[J]．计算机仿真,2005．

[3]裴扬，等．飞机易损性评估的基本方法研究[J]．弹箭与制导学报,2004．

4结束语

技术创新联盟作为新时代企业竞争发展的重要模式之一，在促进企业技术创新与发展等方面发挥着重要作用。中国企业应参考、借鉴美国和日本的成功案例，并吸取经验与总结教训。在良好的政策环境下，通过搭建技术创新联盟提高技术创新及产品研发能力，降低企业风险，实现合作各方之间的共赢。参考文献：

[1]陈宝明.产业技术联盟：性质、作用与政府支持[Z].中国科学技术促进发展研究中心,2007.

[2]卫之奇.美国产业技术联盟的实践[J].全球科技经济瞭望，2009，2.[3]吴松.日本支持与引导产业技术创新联盟的做法、经验与启示[J].全球经济瞭望，2009,2.

[4]http://cordis.europa.eu/home_en.html

[5]田里韫,钟书华.美、日、欧盟企业技术联盟发展分析[D].华中理工大学，2000,4.

[6]倪晓峰.美、日企业技术联盟的比较研究及对我国企业的启示[D].苏州大学商学院，2003,1.

[7]http://www.sba.gov/advo/research/

[8]JohnT.Scott,TheNationalCooperativeResearchandProductionAct,DepartmentofEconomicsDartmouthCollege,2006,3.

（上接第9页）学习、借鉴全球工业分包及供应链网络的管理经验和技术，在提高中小企业自身的核心竞争能力的同时，使中国企业在经济全球化进程中获得更多的赢利机会，进一步提升了中国中小企业在全球供应链中的整体地位，提升了生产力促进中心的整体服务能力。（上接第11页）设计要求。

整体设计由原来的4mm加至6mm，

参考文献：

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根据设计原则，在6mm的基础上，此反应器均能满足

[2]陈伯通,罗建中,刘芳.低温等离子体氧化法及其在有机废水中的

3结束语

低温等离子体反应器是等离子体技术处理有机废水装置的核心部件，许多科研工作者采用了有机玻璃材料取得了较满意的结果，但其抗震性不佳。此设计借鉴了压力容器的设计标准，基本满足了系统的强度需要，在初期的运作中也表现良好，如果后期运作中考虑循环应力变化和电极、电板之间距离等因素，此设计将作进一步调整。

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[3]李红梅,郑经堂,等.高压脉冲放电等离子体技术处理有机废水机理研究[J].化工进展，2009，6.

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