察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能分析方法研究

賁亮亮 石 磊

（中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，景德鎮(zhèn) 333001）

察打一體型無(wú)人直升機(jī)同時(shí)具有偵察能力和攻擊能力，可以在深入敵區(qū)偵察的同時(shí)對(duì)敵方目標(biāo)進(jìn)行攻擊，從而明顯縮短對(duì)敵方目標(biāo)的“殺傷鏈周期”，實(shí)現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)即摧毀”，這種作戰(zhàn)方式必將對(duì)以后的戰(zhàn)爭(zhēng)模式及武器裝備研制產(chǎn)生巨大的影響。而要有效地使用察打一體型無(wú)人直升機(jī)，做好察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能評(píng)估是必要前提，因此，對(duì)察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能進(jìn)行研究是十分必要的。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)已對(duì)有人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能評(píng)估進(jìn)行了大量的研究，而對(duì)于察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能的研究尚處于起步階段，尚未有明確的指標(biāo)體系及系統(tǒng)的方法準(zhǔn)則。本文在軍用直升機(jī)作戰(zhàn)效能評(píng)估研究方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)特點(diǎn)及使用環(huán)境等因素，建立了一套適合察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系，并據(jù)此建立了其作戰(zhàn)效能的評(píng)估準(zhǔn)則和數(shù)學(xué)模型，最后運(yùn)用建立的模型對(duì)“火力偵察兵MQ-8B”型和“火力偵察兵MQ-8C”型兩種察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能進(jìn)行了計(jì)算比較，以驗(yàn)證評(píng)估模型的有效性。

1 察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

ADC模型是目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)效能模型之一，其將可靠性、綜合性和固有能力等指標(biāo)效能綜合為可用性、可信性、固有能力3個(gè)綜合指標(biāo)效能[1]。ADC模型的表達(dá)式為：

式中，E為作戰(zhàn)效能，A為可用度，D為可信度，C為作戰(zhàn)能力。

本文的研究對(duì)象是察打一體型無(wú)人直升機(jī)，其使用環(huán)境一直處在敵方積極對(duì)抗的條件下，而對(duì)抗環(huán)境對(duì)察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能也有很大影響，因此，在評(píng)定察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能時(shí)，必須考慮對(duì)抗環(huán)境對(duì)作戰(zhàn)效能的影響。對(duì)抗環(huán)境分為客觀環(huán)境影響因素，以及敵方的對(duì)抗、技戰(zhàn)術(shù)使用，我方操作人員熟悉、掌握和駕馭無(wú)人直升機(jī)的能力水平等主觀條件影響兩部分。本文建立的察打一體型無(wú)人直升機(jī)的效能評(píng)估一級(jí)指標(biāo)體系在ADC模型可用性、可信性和作戰(zhàn)能力3個(gè)一級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了一項(xiàng)主觀條件和環(huán)境影響因素，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的ADC模型不能有效地建立對(duì)抗條件下武器裝備的指標(biāo)體系的缺陷[2]。

以往的軍用直升機(jī)作戰(zhàn)能力指標(biāo)并沒(méi)有考慮無(wú)人直升機(jī)特有的遙控遙測(cè)能力及自主能力。因此，本文在以往軍用直升機(jī)作戰(zhàn)能力指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了這兩項(xiàng)能力，建立了適合于偵察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系，使其能夠更全面地評(píng)定察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能，如圖1所示。

2 作戰(zhàn)效能的評(píng)估模型

察打一體型無(wú)人直升機(jī)在作戰(zhàn)過(guò)程中需要完成探測(cè)、發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、監(jiān)測(cè)，以及在條件允許的情況下進(jìn)行攻擊等相關(guān)任務(wù)。結(jié)合察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系建立如下效能評(píng)估模型：

式中，S為主觀條件，G為環(huán)境影響因素。

2.1 作戰(zhàn)能力C

由于察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)能力C主要體現(xiàn)在偵察能力和攻擊能力兩個(gè)方面，對(duì)作戰(zhàn)能力C進(jìn)行處理改進(jìn)，采用線性疊加的方法得出作戰(zhàn)能力C的表達(dá)式如下[3]：

式中，Q1為可執(zhí)行偵察任務(wù)性系數(shù)，C1為偵察能力，Q2為可執(zhí)行攻擊任務(wù)性系數(shù)，C2為攻擊能力，F(xiàn)1為無(wú)人機(jī)自主能力。

偵察能力C1受到無(wú)人直升機(jī)基本性能ε1、機(jī)動(dòng)能力B1、監(jiān)測(cè)/探測(cè)能力A1、生存能力S1、航程能力ε2，以及遙控遙測(cè)能力D1的影響，其估算公式如下：

攻擊能力C2受到無(wú)人直升機(jī)機(jī)動(dòng)能力B1、監(jiān)測(cè)/探測(cè)能力A1、火力參數(shù)A2、生存能力S1、航程能力ε2、操縱效能系數(shù)ε3、電子對(duì)抗能力ε4，以及遙控遙測(cè)能力D1的影響，其估算公式如下[4]：

遙控遙測(cè)能力D1主要是由通信覆蓋能力、通信質(zhì)量、保密性等性能指標(biāo)確定，通信覆蓋能力可以用通信距離jlt來(lái)衡量，通信質(zhì)量可以用誤碼率wmt來(lái)衡量，保密性能力應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)由專(zhuān)家綜合評(píng)估所得[5]。遙控遙測(cè)能力D1可以表示為：

式中，R1（jlt）表示通信距離jlt對(duì)通信覆蓋能力的隸屬函數(shù)；R2（wmt）表示誤碼率wmt對(duì)通信質(zhì)量的隸屬函數(shù)；R3表示保密性通信能力隸屬值；ω1、ω2、ω3分別表示通信覆蓋能力、通信質(zhì)量和保密性對(duì)空戰(zhàn)中戰(zhàn)斗機(jī)通信能力的重要性權(quán)值。綜合考慮各種因素，取ω1=0.23，ω2=0.38，ω3=0.39。

無(wú)人機(jī)自主能力F1主要與無(wú)人機(jī)的智能程度有關(guān)，由于該項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在還處于研究試驗(yàn)階段，目前尚沒(méi)有一個(gè)完整的模型對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，可視情況而定。

其它參數(shù)的計(jì)算公式詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[6]。

2.2 主觀性指標(biāo)S

操作水平性系數(shù)K主要與人員素質(zhì)、訓(xùn)練水平、系統(tǒng)人機(jī)界面、系統(tǒng)自動(dòng)化程度等4個(gè)方面有關(guān)，K值由無(wú)人機(jī)部隊(duì)的訓(xùn)練和經(jīng)驗(yàn)取得。

敵方的對(duì)抗N是指敵方對(duì)直升機(jī)的熟悉、掌握和駕馭綜合直升機(jī)的水平，以及敵方的戰(zhàn)斗力、意志力，及其對(duì)己方的熟悉程度。該項(xiàng)指標(biāo)目前還沒(méi)有一個(gè)完整的模型對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，可視情況而定。

可執(zhí)行任務(wù)性系數(shù)Q主要由敵方目標(biāo)的特性及任務(wù)戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用決定，Q值受人的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)決策的影響較大，屬于推理決策事件，可按照專(zhuān)家系統(tǒng)的方法建模，分析戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)決策與作戰(zhàn)過(guò)程的相互影響，從而使任務(wù)性系數(shù)在較嚴(yán)格科學(xué)和較精確的定量條件下確定。

2.3 環(huán)境影響因素G

環(huán)境影響因素對(duì)軍用無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能影響很大，因此，將環(huán)境影響因素加入到效能評(píng)估模型中十分必要。環(huán)境影響因素主要分為地理環(huán)境影響、氣候環(huán)境影響，以及化學(xué)環(huán)境影響。

（1）地理環(huán)境X

地理環(huán)境種類(lèi)繁多，但對(duì)軍用無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)影響較大的主要是海洋環(huán)境、沙漠環(huán)境和高原環(huán)境。在這3種環(huán)境下作戰(zhàn)，會(huì)大大降低軍機(jī)的綜合性能。

（2）氣候環(huán)境Y

引起軍用無(wú)人直升機(jī)飛行事故的主要?dú)夂颦h(huán)境因素有溫度、潮濕和風(fēng)沙。

（3）化學(xué)環(huán)境Z

軍用無(wú)人直升機(jī)面對(duì)的化學(xué)環(huán)境主要有鹽霧環(huán)境、工業(yè)廢氣環(huán)境和輻射環(huán)境，化學(xué)環(huán)境對(duì)軍用飛機(jī)的作戰(zhàn)效能產(chǎn)生很大影響。

對(duì)環(huán)境影響因素的能力指標(biāo)的確定需要通過(guò)查看相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)研和統(tǒng)計(jì)分析，以及飛行實(shí)測(cè)或相關(guān)環(huán)境試驗(yàn)得出[7]。

2.4 其它能力

其它能力如可用度A、可信度D的計(jì)算具體公式見(jiàn)參考文獻(xiàn)[6]。

綜上，本文的察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能E評(píng)估公式如下：

3 算例分析

3.1 作戰(zhàn)效能計(jì)算

為驗(yàn)證本文建立的作戰(zhàn)效能評(píng)估模型的有效性，以“火力偵察兵MQ-8B”型和“火力偵察兵MQ-8C”型兩種察打一體型無(wú)人直升機(jī)作為研究對(duì)象，對(duì)其作戰(zhàn)效能進(jìn)行具體的建模計(jì)算。根據(jù)相關(guān)資料可以得到“火力偵察兵MQ-8B”型和“火力偵察兵MQ-8C”型兩種察打一體型無(wú)人直升機(jī)的原始性能參數(shù)，如表1所示。

為保證算例對(duì)比結(jié)果的公平性，本文假設(shè)兩型無(wú)人機(jī)在同等訓(xùn)練水平的作戰(zhàn)部隊(duì)的操作下在海上潮濕環(huán)境下執(zhí)行相同的偵察打擊任務(wù)，因此，兩種無(wú)人機(jī)的主觀性影響因素和環(huán)境影響因素的取值相同，具體取值為：K=0.8，N=1，Q1=0.9，Q2=0.7，X=0.75，Y=0.68，Z=0.98。由于本文資料有限，文中無(wú)人機(jī)自主能力F1暫時(shí)取為零?？捎枚華及可信度D統(tǒng)一取值為：A=0.6，D=1.7。

根據(jù)表1中的基本參數(shù)并結(jié)合已給出的各能力具體計(jì)算公式得到作戰(zhàn)能力的評(píng)估結(jié)果，如表2所示。

表2 無(wú)人機(jī)評(píng)估結(jié)果

3.2 結(jié)果分析

“火力偵察兵MQ-8B”型和“火力偵察兵MQ-8C”型兩種無(wú)人直升機(jī)評(píng)估結(jié)果表明：

（1）“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)在火力、航程能力、遙控遙測(cè)能力等方面明顯優(yōu)于“火力偵察兵MQ-8B”型無(wú)人直升機(jī)；但由于“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)體積、重量更大，導(dǎo)致其生存能力及機(jī)動(dòng)能力略遜于“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)。

（2）偵察能力評(píng)估結(jié)果顯示，“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)強(qiáng)于“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)。從表2可知，“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)安裝的偵察設(shè)備與“火力偵察兵MQ-8B”型無(wú)人直升機(jī)相同，但由于“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)具有更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間及更強(qiáng)的遙控遙測(cè)能力，使得“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)的偵察能力大大提升。

（3）攻擊能力評(píng)估結(jié)果顯示，“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)強(qiáng)于“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)，這主要由于“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)任務(wù)載荷能力更大，能夠裝備的2枚48kg的“地獄火”激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，其威力顯著強(qiáng)于“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)使用的2枚16kg的“格里芬”導(dǎo)彈；其次，雖然“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)的火力參數(shù)是“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)的4倍左右，但最終的攻擊能力結(jié)果兩者差距不到1倍，這主要是因?yàn)椤盎鹆刹毂鳰Q-8C”型無(wú)人直升機(jī)的外形尺寸比“火力偵察兵MQ-8B”無(wú)人直升機(jī)更大，使得其生存能力有所降低，進(jìn)而影響其攻擊能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文首先針對(duì)傳統(tǒng)ADC模型無(wú)法有效地建立對(duì)抗條件下武器裝備的指標(biāo)體系的缺陷，對(duì)ADC模型進(jìn)行了改進(jìn)，在以往軍用直升機(jī)作戰(zhàn)能力指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了無(wú)人直升機(jī)特有的遙控遙測(cè)能力及無(wú)人機(jī)自主能力，建立了適合察打一體型無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)能力的指標(biāo)體系，然后，據(jù)此建立了作戰(zhàn)效能的評(píng)估準(zhǔn)則和數(shù)學(xué)模型，最后運(yùn)用該模型對(duì)“火力偵察兵MQ-8B”型和“火力偵察兵MQ-8C”型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能進(jìn)行了定量評(píng)估，得出以下結(jié)論：

（1）察打一體型無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)效能除取決于無(wú)人機(jī)的固有能力以外，客觀環(huán)境影響因素及技戰(zhàn)術(shù)使用、敵方對(duì)抗等主觀條件影響也對(duì)其作戰(zhàn)效能有一定的影響。

（2）偵察能力不僅與安裝使用的偵察設(shè)備有關(guān)，還要綜合考慮其基本性能、航程能力及遙控遙測(cè)能力等因素。

（3）攻擊能力不但與無(wú)人直升機(jī)所能負(fù)載的武器數(shù)量及威力相關(guān)，無(wú)人直升機(jī)的生存能力、續(xù)航能力等因素同樣需要考慮。

（4）通過(guò)對(duì)“火力偵察兵MQ-8B”型及“火力偵察兵MQ-8C”無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能及各影響因素進(jìn)行對(duì)比和分析，有效地驗(yàn)證了該評(píng)估模型的有效性。

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