作战飞机系统易损性指标分配方法

摘要

一种作战飞机系统易损性指标分配方法，通过建立某型战斗机易损性模型，在确定威胁打击下，确定易损性初始参数，然后确定飞机遭受打击的次数以及每个部件在遭受打击后的杀伤概率和生存概率，接着确定飞机独立存在的状态和各状态被打击后的概率，将上述所得数据代入综合重要度和Griffith重要度计算公式，得到各个部件的综合重要度和Griffith重要度，最后利用易损性指标分配法对全机易损性进行分配，可得到各个部件的易损性。得到每个部件分配的易损性后，针对易损性大的部件进行易损性减缩，降低其易损性，从而提高飞机的生存力。

主权项

一种作战飞机系统易损性指标分配方法，其特征在于，具体过程是：步骤1：建立飞机易损性模型：确定飞机的致命性部件；所述致命性部件是飞行员B、尾部燃油箱C、左发动机D、右发动机F、左液压油箱G、右液压油箱H、左发电机I和右发电机J；其中，飞行员B、尾部燃油箱C、左发动机D和右发动机F均为非余度部件；左液压油箱G和右液压油箱H互为余度部件，左发电机I和右发电机J互为余度部件；所述致命性部件的最小割集为：{B、C、D、F、{G、H}、{I、J}}；根据最小割集绘制飞机杀伤树；步骤2：确定战斗机被攻击的方向：确定飞机被攻击方向的方位角A为90°，俯仰角E为0°；步骤3：定义易损性初始参数；所述的易损性初始参数包括部件i的暴露面积威胁打击部件时部件i的杀伤概率和威胁打击飞机时部件i的杀伤概率通过得到的部件i的暴露面积和威胁打击部件时部件i的杀伤概率确定威胁打击飞机时部件i的杀伤概率将暴露面积威胁打击部件时部件i的杀伤概率带入A_Vi＝A_PiP_k/hi，得到每个部件的易损面积将得到的易损面积和飞机的暴露面积A_P带入得到威胁打击飞机时部件i的杀伤概率所述飞机暴露面积A_P中A表示面积，下标P表示暴露在外；飞机易损面积A_V中A表示面积，下标V表示易损性；部件i的暴露面积中A表示面积，下标P表示暴露在外，i表示部件编号；威胁打击部件时部件i的杀伤概率中P表示概率，下标k表示杀伤，h表示打击在部件上，i表示部件编号；威胁打击飞机时部件i的杀伤概率中P表示概率，下标k表示杀伤，H表示打击在飞机上，i表示部件编号；基于暴露面积上的期望打击次数中E是所述的期望打击次数，下标A表示面积，P表示暴露在外；步骤4：确定每个部件遭受次打击后的杀伤概率和生存概率：对于飞机遭受次随机打击，利用二项式方法确定飞机遭遇次打击后部件i的生存概率为：$P_{s/H_i}^{E_{A_P}}={(1-P_{k/H_i})}^{E_{A_P}}---\left(1\right)$公式(1)中，P表示概率，s表示生存，表示基于暴露面积上的期望打击次数，威胁打击飞机时部件i的杀伤概率中P表示概率，下标中：k表示杀伤，H表示打击在飞机上，i表示部件编号；飞机遭受次打击后部件i的杀伤概率为：$P_{k/H_i}^{E_{A_P}}={(1-P_{k/H_i})}^{E_{A_P}}---\left(2\right)$公式(2)中，P表示概率，k表示杀伤，表示基于暴露面积上的期望打击次数，威胁打击飞机时部件i的杀伤概率中P表示概率，下标中：k表示杀伤，H表示打击在飞机上，i表示部件编号；将表1中相应数据带入公式(1)和公式(2)中，得到每个部件遭受次打击后的杀伤概率和生存概率；步骤5：确定飞机的独立存在状态j及飞机受到次打击后所述各独立存在状态发生的概率：利用排列组合法确定飞机所有的杀伤状态；分别把导致飞机杀伤的状态合并，得到所述各飞机独立存在的状态在次打击后的概率值；步骤6：给定各独立状态的系统性能a_j，其中j＝0,1,2,…,q，分别代表了飞机独立存在的各种状态；步骤7：确定飞机各部件的重要度VI：所述的飞机各部件的重要度包括综合重要度VI^IIM和Griffith重要度VI^G；所述确定综合重要度和Griffith重要度是通过得到的各部件的杀伤概率，采用公式(3)和公式(4)确定；飞机在作战前，各部件i的可用度P_i1＝1；部件的状态空间为{0,1}，其中0表示杀伤状态，1表示生存状态；飞机状态空间为{0,1,2,...,M}，部件i的综合重要度通过公式(3)确定：${\mathrm{VI}}_1^{\mathrm{IIM}}\left(i\right)=P_{i1}·{\lambda }_{\mathrm{1,0}}^i\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{a}_j[{\mathrm{Pr}}_{E_{A_P}}(\Phi (1_i,X)=j)-{\mathrm{Pr}}_{E_{A_P}}(\Phi (0_i,X)=j)]---\left(3\right)$部件i的Griffith重要度通过公式(4)确定：${\mathrm{VI}}_1^G\left(i\right)=\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{a}_j[{\mathrm{Pr}}_{E_{A_P}}(\Phi (1_i,X)=j)-{\mathrm{Pr}}_{E_{A_P}}(\Phi (0_i,X)=j)]---\left(4\right)$公式(3)中，为部件i遭受单次打击从完好状态劣化到杀伤状态的转化率，该部分的转化是由于遭受威胁的打击引起的，因此所述的完好状态和杀伤状态分别用1和0表示；公式(3)和式(4)中：表示当部件i处于完好状态时，飞机为第j种状态的概率；表示部件i杀伤状态时，飞机为状态j的概率；其中Pr表示概率，表示基于暴露面积上的期望打击次数，1表示完好，0表示杀伤，X表示部件向量，Φ(1_i,X)表示飞机结构函数，j表示飞机的第j个独立状态；a_j表示系统系能；M表示飞机独立状态总数；VI^IIM表示综合重要度；VI^G表示Griffith重要度；步骤8：易损性指标分配：采用比例分配法对综合重要度和Griffith重要度进行易损性指标的分配；飞机系统各部件的综合重要度为VI^IIM(i)，Griffith重要度为VI^G(i)；系统的易损性为A_V，依据系统性能a_j对飞机系统各部件的重要度VI(i)分配时应赋予部件i的加权因子为ω_i，通过公式(5)确定该加权因子：${\omega }_i=\frac{\mathrm{VI}\left(i\right)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\mathrm{VI}\left(i\right)}(i=1,...,n)---\left(5\right)$$\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\omega }_i=1;$公式(5)中，ω_i是部件i的加权因子，下标i的取值范围都为1,…,n；通过公式(6)确定部件i分配的易损性指标为：A_Vi＝ω_i·A_V                  (6)公式(6)中，A_V为飞机的易损性，A_Vi为各个部件所分配得到的易损性；至此，完成了作战飞机系统易损性指标的分配。