彈藥標(biāo)準(zhǔn)化研究

郭泳亨， 李 淵， 龔傳信， 夏良華

（1.軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003； 2.裝備指揮技術(shù)學(xué)院 裝備指揮系，北京 101416）

所謂彈藥標(biāo)準(zhǔn)化是選取一種標(biāo)準(zhǔn)彈，然后將其他彈藥向標(biāo)準(zhǔn)彈轉(zhuǎn)化的過程。彈藥標(biāo)準(zhǔn)化的意義在于簡化彈藥型號(hào)的復(fù)雜性，其結(jié)果主要用于彈藥需求的計(jì)算。

由于彈藥對目標(biāo)的毀傷一般是通過其在彈道終點(diǎn)處與目標(biāo)發(fā)生的碰擊和爆炸作用，將自身的動(dòng)能、爆炸能量或產(chǎn)生的作用元對目標(biāo)進(jìn)行機(jī)械的、化學(xué)的、熱力效應(yīng)的破壞，使之暫時(shí)或永久地局部或全部喪失正常功能，喪失作戰(zhàn)能力［1］。因此，彈藥威力是表征彈藥的主要參數(shù)，本文以彈藥威力來進(jìn)行彈藥的標(biāo)準(zhǔn)化。

彈藥的標(biāo)準(zhǔn)化過程包括標(biāo)準(zhǔn)彈藥的選取、彈藥威力指標(biāo)體系的建立、指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算、指標(biāo)參數(shù)的歸一化處理、彈藥威力指數(shù)的解算和彈藥標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算6個(gè)步驟。由于不同種類的彈藥的殺傷機(jī)理不同，表征彈藥威力的指標(biāo)也就不同，因此，本文以炮彈中的榴彈為例來研究彈藥的標(biāo)準(zhǔn)化過程。

1 標(biāo)準(zhǔn)彈藥的選取

理論上可以選取任意一種現(xiàn)役的彈藥作為標(biāo)準(zhǔn)彈藥，但在實(shí)際操作過程中，標(biāo)準(zhǔn)彈藥應(yīng)選取眾多彈藥型號(hào)中具有代表性的彈藥，要求其戰(zhàn)技性能處于中上等水平，并且大量裝備部隊(duì)，在未來的作戰(zhàn)中可通過其發(fā)射平臺(tái)發(fā)射，對目標(biāo)進(jìn)行毀傷，不宜選取即將淘汰或已退出現(xiàn)役的彈藥。

2 彈藥威力指標(biāo)體系的建立

本文依據(jù)榴彈對目標(biāo)的毀傷作用［1－2］，按照全面性、系統(tǒng)性等原則，從侵徹力、殺傷力和爆破力3個(gè)指標(biāo)來構(gòu)建反映榴彈威力的指標(biāo)體系，榴彈威力指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 榴彈威力指標(biāo)體系

3 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

對于彈藥威力指標(biāo)權(quán)重，本文采用層次分析法［3］進(jìn)行計(jì)算，可分為3步：建立層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造比較判斷矩陣；計(jì)算權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)。層次分析法在解決復(fù)雜問題時(shí)將問題中包含因素分解為不同層次（如，目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、方案層等），并以框圖形式說明自上而下的支配關(guān)系和遞階層次結(jié)構(gòu)。在分析彈藥威力時(shí)可將彈藥威力作為目標(biāo)層；侵徹力、殺傷力和爆破力作為準(zhǔn)則層；準(zhǔn)則層下級(jí)的各要素作為指標(biāo)層；各種彈藥作為方案層。

4 指標(biāo)參數(shù)的歸一化處理

在對彈藥進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的過程中，會(huì)遇到指標(biāo)相應(yīng)數(shù)據(jù)量綱的不一致性和數(shù)據(jù)對抗性等問題。所謂數(shù)據(jù)量綱的不一致性是指各指標(biāo)相應(yīng)數(shù)據(jù)取值的單位不同，如，有效破片數(shù)的單位為塊，有效殺傷面積的單位為m2等；所謂數(shù)據(jù)對抗性是指各指標(biāo)數(shù)據(jù)的取值有的是越大越好，有的則是取適當(dāng)值時(shí)最好，如，空氣沖擊波峰值超壓，取值是越大越好，侵徹深度則是取適當(dāng)值時(shí)最好。為避免這些問題對標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果的影響，必須對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。常用的方法有線性變換法、指數(shù)變換法、代入法、專家打分法等。本文采用線性變換法對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理［4］。

5 彈藥威力指數(shù)的解算

對于彈藥威力指數(shù)的解算，采用指數(shù)法的思想，綜合運(yùn)用冪指數(shù)法和線性加權(quán)法［4－5］，可得彈藥威力指數(shù)的計(jì)算模型為

式中：kq、ks、kb分別為侵徹力、殺傷力、爆破力的權(quán)重，且kq＋ks＋kb＝1；μq、μs、μb分別為侵徹力、殺傷力、爆破力的一致性調(diào)整系數(shù)，主要用來調(diào)整彈藥威力各分指標(biāo)處于同一數(shù)量級(jí)；h為侵徹深度；x1、x2、x3、x4分別為有效破片數(shù)、殺傷破片數(shù)、有效殺傷面積、密集殺傷面積的歸一化參數(shù)；α1、α2、α3、α4分別為有效破片數(shù)、殺傷破片數(shù)、有效殺傷面積、密集殺傷面積在殺傷力中所占的權(quán)重，且＝1；y1、y2分別為漏斗坑容積、沖擊波峰值超壓的歸一化參數(shù)；β1、β2分別為漏斗坑容積、沖擊波峰值超壓在爆破力中所占的權(quán)重，且β1＋β2＝1。

6 彈藥標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的計(jì)算

彈藥標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)是非標(biāo)準(zhǔn)彈藥向標(biāo)準(zhǔn)彈藥換算時(shí)的換算系數(shù)，是指非標(biāo)準(zhǔn)彈藥與標(biāo)準(zhǔn)彈藥的彈藥威力指數(shù)的比值，用Kdi表示，且

式中：Wi為第i種彈藥的威力指數(shù)；W0為標(biāo)準(zhǔn)彈藥的威力指數(shù)。

式（2）的含義為：一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)彈藥的威力指數(shù)相當(dāng)于Kdi個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈藥的威力指數(shù)；或者一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)彈藥與Kdi個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈藥的威力指數(shù)相當(dāng)。

7 計(jì)算實(shí)例

假設(shè)有2種型號(hào)的彈藥D1、D2，若選取D1為標(biāo)準(zhǔn)彈，求D2的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。D1和D2的威力指標(biāo)如表1所示。

表1 D1和D2的威力指標(biāo)

各級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣如下。

殺傷力指標(biāo)判斷矩陣

1）依據(jù)判斷矩陣，運(yùn)用層次分析法模型計(jì)算指標(biāo)權(quán)重矢量：

殺傷力指標(biāo)權(quán)重矢量為 （0.202，0.535，0.063，0.200）T；

爆破力指標(biāo)權(quán)重矢量為（0.250，0.750）T；

彈藥威力指標(biāo)權(quán)重矢量為（0.123，0.229，0.648）T。

2）對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，其結(jié)果見表2。

表2 指標(biāo)歸一化處理結(jié)果

3）進(jìn)行彈藥威力指數(shù)解算。D1彈藥威力指數(shù)為0.321；D2彈藥威力指數(shù)為0.274。

4）求解彈藥標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。D1彈藥標(biāo)誰化系數(shù)為1.00；D2彈藥標(biāo)誰化系數(shù)為0.85。

8 結(jié)束語

我軍的彈藥種類繁多，彈藥標(biāo)準(zhǔn)化的意義在于簡化彈藥型號(hào)的復(fù)雜性。本文以榴彈為例，研究了彈藥標(biāo)準(zhǔn)化過程，下一步需要對我軍彈藥進(jìn)行合理的分類，在分類的基礎(chǔ)上，分別對各類彈藥進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

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