非致命防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能評(píng)估*

曹 昶，郭三學(xué)

（武警工程大學(xué)，西安 710086）

非致命防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能評(píng)估*

曹 昶，郭三學(xué)

（武警工程大學(xué)，西安 710086）

提出了非致命防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能的評(píng)估法，分析了非致命防暴動(dòng)能彈的技術(shù)性能，建立了以非致命性為核心指標(biāo)的防暴動(dòng)能彈效能指標(biāo)體系。采用定性分析與定量分析相結(jié)合，將集對(duì)分析法應(yīng)用到了非致命防暴動(dòng)能彈的效能評(píng)估中，對(duì)3種防暴動(dòng)能彈進(jìn)行了效能評(píng)估。為非致命防暴動(dòng)能彈的研發(fā)生產(chǎn)提供了重要的理論支撐。

非致命性，防暴動(dòng)能彈，效能評(píng)估，集對(duì)分析

引言

動(dòng)能彈是非致命武器的重要組成部分，它以柔性載體的沖擊動(dòng)能打擊有生目標(biāo)，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的痛感、失去抵抗能力或行動(dòng)受到抑制，卻不會(huì)造成致命性傷害。在執(zhí)法部隊(duì)執(zhí)勤、處突、反恐中發(fā)揮著重要作用。然而，目前對(duì)其作戰(zhàn)效能的研究卻很少，還沒(méi)有一種權(quán)威有效的理論和方法來(lái)評(píng)估非致命防暴動(dòng)能彈的效能。有關(guān)非致命防暴動(dòng)能彈的作戰(zhàn)效能的評(píng)估是一個(gè)多因素綜合評(píng)估問(wèn)題，通常在效能評(píng)估中往往存在兩方面的問(wèn)題：評(píng)估指標(biāo)較多、相互之間存在交互兼容現(xiàn)象，難以取舍；同類別防暴動(dòng)能彈的作戰(zhàn)效能缺乏有效的橫向比較評(píng)估方法。使動(dòng)能彈的應(yīng)用、研發(fā)缺乏理論支撐。

為解決上述問(wèn)題，本文采用了集對(duì)分析評(píng)估法，選用幾款典型的防暴動(dòng)能彈進(jìn)行評(píng)估比較。通過(guò)對(duì)非致命防暴動(dòng)能彈的效能評(píng)估，為其研發(fā)工作打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)為更好地裝備部隊(duì)，提供了有力的技術(shù)支撐

1 非致命防暴動(dòng)能彈的效能指標(biāo)體系

進(jìn)行效能評(píng)估的首要工作，是從眾多評(píng)價(jià)非致命防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能的指標(biāo)中，科學(xué)選取對(duì)其影響最大的主要指標(biāo)，建立一個(gè)綜合的、系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)體系。這是整個(gè)評(píng)估工作的基礎(chǔ)，最終決定著評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性與權(quán)威性。非致命防暴動(dòng)能彈的應(yīng)用是確保完成戰(zhàn)術(shù)任務(wù)情況下具有絕對(duì)的安全性，也就是說(shuō)，非致命性是首要的指標(biāo)。其次，是具有顯著的戰(zhàn)術(shù)性能，滿足應(yīng)用要求。為此，非致命防暴動(dòng)能彈的效能指標(biāo)體系由非致命效應(yīng)、戰(zhàn)術(shù)性、可用性3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和相應(yīng)的多個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 非致命防暴彈效能指標(biāo)體系

1.1 非致命效應(yīng)

影響非致命效應(yīng)的指標(biāo)有彈體打擊目標(biāo)時(shí)的動(dòng)能、比動(dòng)能和速度。

（1）動(dòng)能。當(dāng)彈丸的動(dòng)能達(dá)到一定界限時(shí)，就能對(duì)人員有效地殺傷。我國(guó)現(xiàn)采用國(guó)軍標(biāo)中規(guī)定的防暴動(dòng)能彈對(duì)人體打擊能量標(biāo)準(zhǔn)為98 J，或描述為在離炸點(diǎn)0.5 cm處橡膠球不允許穿透25 mm厚的紅松木靶板［1］。

（2）比動(dòng)能。彈丸的殺傷能力，不僅取決它的動(dòng)能，還與其作用的面積有關(guān)。為滿足非致命武器的設(shè)計(jì)要求，彈丸擊中皮膚所致傷情一般依據(jù)其深度可分為5°，其中Ⅲ度損傷的比動(dòng)能達(dá)到12 J/cm2就可使彈丸穿過(guò)表皮層，進(jìn)人或嵌入皮下真皮的淺層深約5 mm～10 mm，周圍環(huán)形出血范圍可達(dá)30 mm～60 mm×50 mm～90 mm，傷口可見(jiàn)少量出血。因此，防暴動(dòng)能榴（霰）彈使用時(shí)對(duì)人體（不含喉部以上部位）不得造成中度（Ⅲ度）和中度以上的損傷，即彈頭打擊目標(biāo)的比動(dòng)能0.5 J/cm2≤e≤12.0 J/cm2［2］。

（3）速度。作用在人體身上的彈丸，若速度超過(guò)一定限度會(huì)嵌入甚至貫穿肌膚。一般認(rèn)為彈丸射入皮膚的最小彈速是50 m/s。同時(shí)，在一定距離，即使彈丸質(zhì)量小，但速度過(guò)大，同樣會(huì)使彈丸威力過(guò)大而降低安全性。

1.2 戰(zhàn)術(shù)性能

戰(zhàn)術(shù)性能是影響防暴動(dòng)能彈戰(zhàn)斗力優(yōu)劣的重要因素，戰(zhàn)斗員可根據(jù)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)選擇合適的警用裝備。

（1）射程。不同防暴動(dòng)能彈射程都不一樣，要求其在有效作用半徑內(nèi)，射程越大越好。防暴動(dòng)能彈的射程一般設(shè)計(jì)為30 m～50 m。

（2）彈丸散布密集度。是命中目標(biāo)的彈丸數(shù)量與彈丸總數(shù)的百分比。在動(dòng)能榴（霰）彈散布密集度試驗(yàn)中，以一發(fā)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)能榴（霰）彈，瞄準(zhǔn)環(huán)靶（試驗(yàn)靶紙，一般環(huán)靶直徑為750 mm，靶心直徑50 mm，通過(guò)圓心作水平和垂直兩條直線）中心射擊，以環(huán)靶內(nèi)命中彈丸的百分比表示散布密集度，一般要求不低于40%。為了便于量化評(píng)估，這里引入散布圓半徑R50，數(shù)值越小，表明精度越好。

（3）彈丸數(shù)量。防暴動(dòng)能彈種類繁多，型號(hào)迥異，所含彈丸數(shù)量也不等，少則幾發(fā)多則上百發(fā)。彈丸數(shù)量直接影響到打擊面積的大小，所含數(shù)量越多，面打擊效果就越好。

1.3 可用性

可用性是綜合評(píng)判防暴動(dòng)能彈的勤務(wù)操作性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)效益性。設(shè)計(jì)的防暴動(dòng)能彈應(yīng)方便操作，裝配簡(jiǎn)單；在運(yùn)輸、庫(kù)存、使用等條件下性能穩(wěn)定，可靠性高；同時(shí)價(jià)格低廉，方便回收與再利用。

2 基于集對(duì)分析法的防暴動(dòng)能彈效能評(píng)估

2.1 集對(duì)分析的基本理論

集對(duì)是指存在某種聯(lián)系的兩個(gè)集合，集對(duì)分析即研究這兩個(gè)集合的聯(lián)系度。聯(lián)系度為這兩個(gè)集合對(duì)其共有屬性的相同、相異、相反的程度。假設(shè)兩個(gè)集合具有N個(gè)共有屬性，其中相同屬性S個(gè)，相反屬性P個(gè)，相異屬性F=N-S-P個(gè)。于是有：

集對(duì)聯(lián)系度公式

式中，u為集對(duì)聯(lián)系度；i為相反性系數(shù)，取i=-1；j（0＜j＜1）為相異性系數(shù)，通常取j=0.5［3］。

2.2 確定評(píng)估對(duì)象集合因素指標(biāo)集，得出評(píng)估矩陣

本文選取了當(dāng)前最常使用的38 mm動(dòng)能彈、97式18.4 mm防暴動(dòng)能霰彈，以及正在研發(fā)的38 mm橡皮塊彈作為評(píng)估對(duì)象，外形結(jié)構(gòu)分別如下頁(yè)圖2所示。

這3種防暴動(dòng)能彈集合表示為U={U1、U2、U3}，根據(jù)非致命防暴動(dòng)能彈效能指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系，確立具體體現(xiàn)影響防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能的9個(gè)因素集合指標(biāo)表示為M={M1，M2，M3，…，M9}，如表1所示。設(shè)Ui對(duì)于指標(biāo)Mj的屬性參數(shù)值為 xij（i=1，2，3；j=1，2，3，…，9）。其中，M1～M6是定量指標(biāo)，指標(biāo)參數(shù)除38 mm橡皮塊彈為實(shí)驗(yàn)得出外，其余兩款動(dòng)能彈參數(shù)值參考相關(guān)資料［4］。M7～M9是定性指標(biāo)，為專家評(píng)估結(jié)果。

圖2 3種防暴動(dòng)能彈

表1 非致命防暴動(dòng)能性能指標(biāo)參數(shù)

由此可得到評(píng)估矩陣：

2.3 構(gòu)建動(dòng)能彈理想指標(biāo)評(píng)估值

集對(duì)分析法認(rèn)為，在這些已經(jīng)得到的效能指標(biāo)評(píng)估結(jié)果中，不同防暴彈對(duì)應(yīng)每項(xiàng)指標(biāo)均存在優(yōu)劣差異，經(jīng)分析比較，選擇每項(xiàng)指標(biāo)的最優(yōu)者，組建一個(gè)臨時(shí)的理想評(píng)估方案。然后找出其他指標(biāo)與理想指標(biāo)的聯(lián)系度，進(jìn)而確定最優(yōu)方案。本文的9項(xiàng)性能指標(biāo)中彈丸散布精度指標(biāo)取最小值，其余每項(xiàng)指標(biāo)中選取最大值作為評(píng)估值，并按順序排列好，就構(gòu)成了一個(gè)臨時(shí)的理想指標(biāo)評(píng)估值。對(duì)應(yīng)表1，所構(gòu)成的理想指標(biāo)評(píng)估值xoj為：

2.4 求聯(lián)系矩陣

顯而易見(jiàn)，這里采用集對(duì)分析法在進(jìn)行效能指標(biāo)評(píng)估優(yōu)選中，只需討論每一個(gè)系統(tǒng)的單一指標(biāo)值與構(gòu)造的理想結(jié)果的接近程度（聯(lián)系度），即只討論同一度，不討論差異度與對(duì)立度。而求聯(lián)系矩陣R就是計(jì)算被評(píng)估指標(biāo)xi（i=1，2，…，n）與理想結(jié)果xoj對(duì)應(yīng)指標(biāo)的同一度。根據(jù)式（1）～式（3）有：a+b+c=l，因此，在計(jì)算同一度a=S/N時(shí)，總是較小的數(shù)除以較大的數(shù)，即

由此求得聯(lián)系矩陣為：

2.5 聯(lián)系度指標(biāo)合成

考慮到非致命防暴彈效能指標(biāo)的影響因素較多。為使評(píng)估結(jié)果更加科學(xué)、合理。將各項(xiàng)指標(biāo)值與相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行線性疊加、或非線性疊加、或線性與非線性混合疊加等進(jìn)行指標(biāo)加權(quán)合成。從而，通過(guò)專家調(diào)查法或?qū)哟畏治龇ǖ玫礁髦笜?biāo)的歸一化權(quán)重向量［5］。本文根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)在整體評(píng)價(jià)中的相對(duì)重要程度，對(duì)其進(jìn)行排序調(diào)整，經(jīng)層次分析法得出各指標(biāo)的權(quán)系數(shù)為：

對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)值與其相對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行指標(biāo)合成。這里將聯(lián)系矩陣與權(quán)重矩陣線性疊加，即加權(quán)合成，計(jì)算公式如下：

根據(jù)公式計(jì)算得出最終評(píng)估矩陣：

經(jīng)計(jì)算得：

同理可得：y2=0.847，y3=0.842。

2.6 選擇方案

將得出的結(jié)果，按照從大到小的順序進(jìn)行排列，數(shù)字越大表示綜合評(píng)價(jià)就越好。得出最終的評(píng)估矩陣Y。從計(jì)算結(jié)果容易看出y2＞y3＞y1，也就是說(shuō)，這3種非致命動(dòng)能彈藥效能評(píng)估結(jié)果排序?yàn)椋?8 mm橡皮塊彈＞97式18.4 mm防暴動(dòng)能霰彈＞38 mm動(dòng)能彈。顯然，目前正在研制的38 mm橡皮塊彈綜合效能最好，從理論上為其研發(fā)工作打下了良好的基礎(chǔ)，肯定了它的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

本文采用集對(duì)分析法，很好地解決了非致命防暴動(dòng)能彈的效能評(píng)估問(wèn)題；建立了以非致命性為核心指標(biāo)的效能體系；對(duì)不同類型的防暴動(dòng)能彈作戰(zhàn)效能進(jìn)行了橫向比較，通過(guò)評(píng)估比較，肯定了在研38 mm橡皮塊彈的戰(zhàn)斗性能；證明了該方法理論性強(qiáng)、過(guò)程簡(jiǎn)單、結(jié)果可信，可推廣到其他非致命武器的效能評(píng)估中；得出的結(jié)果貼近實(shí)際情況。

目前我國(guó)非致命防暴動(dòng)能彈的發(fā)展還不是很成熟，理論研究不是很多。效能評(píng)估是其設(shè)計(jì)、研制、運(yùn)用的基礎(chǔ)。但這種評(píng)估方法自身存在著一定誤差，不太適合進(jìn)行精確評(píng)估。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題還需要進(jìn)一步細(xì)化和完善。

［1］GJBZ 20262-95.中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用使用標(biāo)準(zhǔn)—防暴動(dòng)能彈威力標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

［2］王德文.現(xiàn)代軍事病理學(xué)［M］.北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，2002.

［3］郭齊勝，郅志剛，楊瑞平，等.裝備效能評(píng)估概［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

［4］趙陜冬，馬永忠.非致命武器與警用器材［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2005.

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Evaluating the Operational Efficiency of Non-Lethal Antiriot Kinetic-Energy Munitions

Cao Chang，Guo San-xue
（Engineering University of the Chinese People's Armed Police Force，Xi'an 710086，China）

This paper presents a method of evaluating the operational efficiency of the non-lethal antiriot kinetic-energy munitions，its technical performance is analyed.It establishes the index system of antiriot Kinetic-Energy munitions which makes the Non-Lethal as the core index.Adopting the method that combines the qualitative analysis with the quantitative analysis.The set pair analysis is applied to evaluate the operational efficiency of the non-lethal antiriot kinetic-energy munitions，and three of them are evaluated.It provides the impotent theoretical basis for the development and design of the non-lethal antiriot Kinetic-Energy munitions.

non-lethal，the antiriot kinetic-energy munitions，effectiveness evaluation，set pair analysis（SPA）

E920.8

A

1002-0640（2014）09-0184-04

2013-06-28

2013-09-06

國(guó)家社科基金資助項(xiàng)目（13GJ003-242）

曹 昶（1989- ），男，內(nèi)蒙古包頭人，碩士研究生。研究方向：非致命武器理論與應(yīng)用。