武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗評價方法研究

裴金頂，付昭旺，李遠哲

（解放軍32184 部隊，北京 100091）

0 引言

現(xiàn)代陸戰(zhàn)武器裝備的特點是集火力、機動、信息和防護于一體，具有各作戰(zhàn)要素模塊高度集成、作戰(zhàn)方式多樣、戰(zhàn)區(qū)面向全疆域、遠程精確打擊敵目標和有生力量等突出特征。我軍未來作戰(zhàn)軍事需求的轉(zhuǎn)變和牽引，對陸戰(zhàn)武器裝備車載武器系統(tǒng)火力也提出更高的要求，即武器裝備整車投放快速機動、火力打擊精準高效、指控通信實時暢通、綜合防護安全可靠，要實現(xiàn)上述總體要求，必須確保武器系統(tǒng)與底盤平臺系統(tǒng)之間具備適配可靠、協(xié)調(diào)高效的能力和水平，保證武器裝備在戰(zhàn)場上發(fā)揮出強大的戰(zhàn)斗力和理想的作戰(zhàn)效能。近十年來，隨著我軍新型輪式、履帶式武器裝備發(fā)展及老舊裝備機械化、信息化改造等試驗鑒定任務(wù)的開展，武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗評價已成為制約裝備整體發(fā)展的瓶頸和難題［1］，亟待研究建立標準規(guī)范的整車系統(tǒng)匹配性評價方法并盡快形成試驗鑒定能力，為未來陸戰(zhàn)武器裝備總體論證、方案優(yōu)化、研制生產(chǎn)和試驗鑒定需求提供科學(xué)依據(jù)。為此，以某型戰(zhàn)車為例，在匹配性試驗研究的基礎(chǔ)上，深入開展了某輕型底盤加裝大口徑火炮的整車系統(tǒng)匹配性試驗評價方法及試驗標準化研究，取得很好的試驗研究效果。

1 武器裝備系統(tǒng)匹配性評價指標體系構(gòu)建

武器裝備系統(tǒng)匹配性評價是對裝備總體作戰(zhàn)適用性能的綜合評價，是武器裝備綜合性能和通用質(zhì)量特性的重要體現(xiàn)［2］，既是一型裝備戰(zhàn)斗力和作戰(zhàn)效能的直接反映，更是武器裝備試驗鑒定和作戰(zhàn)應(yīng)用的核心要素。

系統(tǒng)性能評價指標體系主要分為評價因素、評價指標和評價目標3 個層次［3］。1）評價因素是評價體系的最低層，即衡量或描述系統(tǒng)特定性能的基本參數(shù)，它是評價裝備系統(tǒng)性能最基本的元素。2）評價指標是評價體系的第2 層次，它由若干個相關(guān)評價因素組成，是同類因素的綜合進而形成的評價指標。3）評價目標是評價體系的最高層次，也即評價的最終目標，是系統(tǒng)固有的綜合性能及要求，是評價體系中最高綜合指標。

根據(jù)上述系統(tǒng)性能評價指標體系層次，以陸戰(zhàn)裝甲武器裝備為例，可建立系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系如表1 所示。系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系層級及評價指標多少由系統(tǒng)復(fù)雜程度確定。對陸戰(zhàn)裝甲武器裝備而言，系統(tǒng)匹配性評價重點是對車載武器系統(tǒng)、車輛底盤系統(tǒng)、綜合防護系統(tǒng)和指控信息系統(tǒng)之間，關(guān)于機械結(jié)構(gòu)、火力性能、機動性能、電氣性能、電磁兼容、人-機-環(huán)境和維修性能等7項性能評價指標達到協(xié)調(diào)適配、綜合性能最優(yōu)的相關(guān)要求［4］。

上述評價指標中，機械結(jié)構(gòu)評價因素主要包括:炮塔座圈與車體接口連接適配性、電路旋轉(zhuǎn)連接器與車體接口連接適配性、火炮射界適配性等7個部分評價內(nèi)容；火力性能評價因素主要包括:車輛火炮射擊安全性、輔助武器射擊適配性、射擊精度、瞄準速度、射擊反應(yīng)時間等；機動性能評價因素主要包括:車輛陸上加速、爬坡、障礙等通過性能，水上機動性能及持續(xù)工作能力等；電氣性能匹配評價因素主要包括:整車供耗電平衡和電源適配性；電磁兼容性評價因素主要包括:用電設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度以及整車電磁兼容性內(nèi)容；人-機-環(huán)境匹配評價因素主要包括:乘員安全性、乘載員人機交互、乘載員通過性和車內(nèi)儲物存放空間等內(nèi)容；維修性能適配評價因素主要包括:炮塔、動力艙、火炮及自動裝彈機等吊裝維護適配性等。從而形成陸戰(zhàn)武器裝備系統(tǒng)匹配性3 層結(jié)構(gòu)7 類指標32 項因素的試驗評價指標體系。系統(tǒng)匹配性的試驗評價目標是通過上述7 個主要評價指標內(nèi)容進行試驗和評價，每個評價指標又都各自包含若干個評價指標或評價因素，進而構(gòu)成了可以是多層次多因素的樹狀試驗評價指標體系。

表1 系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系

在系統(tǒng)匹配性試驗評價體系中，對試驗評價指標和評價因素的選擇上，要求能夠體現(xiàn)各系統(tǒng)模塊方面的主要性能和特性［5］，一方面是各系統(tǒng)要求能夠適裝適用；另一方面是要滿足接口環(huán)境和各項相關(guān)性能要求。同時，評價指標和評價因素要根據(jù)裝備的典型特點、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、主要作戰(zhàn)使用方向和作戰(zhàn)使用性能等進行綜合考評。

在各相關(guān)評價因素的試驗中，要明確試驗?zāi)康暮椭攸c考核評價內(nèi)容，明確試驗條件要求、試驗項目內(nèi)容，根據(jù)具體情況進一步分解影響因素，逐個進行試驗驗證，具體試驗可參照相關(guān)試驗標準、規(guī)程或?qū)ｍ椦芯恐贫ㄏ鄳?yīng)試驗方法進行，要詳細記錄試驗情況和數(shù)據(jù)結(jié)果，分析試驗數(shù)據(jù)信息滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標、使用要求、相關(guān)標準、技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求等情況，最后進行綜合評價打分［6］。試驗開展可與整車鑒定試驗總體方案相協(xié)調(diào)，待全部影響因素試驗完成后，進行綜合計算評估。

2 武器裝備系統(tǒng)匹配性評估

2.1 基于層次分析法的系統(tǒng)匹配性架構(gòu)分析

層次分析法是一種定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)化、層次化的分析方法，把復(fù)雜問題分解成多個相關(guān)影響因素，并按支配關(guān)系形成層次結(jié)構(gòu)，應(yīng)用兩兩比較的方法確定主要決策方；按相對重要性和多層次結(jié)構(gòu)確定評價指標的權(quán)重?；趯哟畏治龇ǖ难b備系統(tǒng)匹配性試驗評價分析，主要是便于研究和分析系統(tǒng)在多因素耦合下的匹配性能相關(guān)的各層級影響因素結(jié)構(gòu)，為匹配性試驗與評估計算奠定基礎(chǔ)，表1 所示就是在層次分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建的武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系。

將上述系統(tǒng)復(fù)雜問題所包含的各種因素，按其共同特征歸納聚合，構(gòu)成由目標層、指標層和因素層組合排列的層次分析結(jié)構(gòu)模型。

1）目標層中只有一個元素B，它是分析問題的預(yù)定目標或理想結(jié)果，目標是系統(tǒng)匹配最優(yōu)；

2）指標層包括實現(xiàn)目標所涉及的中間環(huán)節(jié)，可由若干個層次組成，包括所需要考慮的指標、子指標，記為Ui，i=1，…，m，在上述系統(tǒng)匹配中評價指標準則層個數(shù)為7 個，即；

3）影響因素層為實現(xiàn)評價目標而需要進行試驗的匹配性各種影響因素，記Ui，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n，如在上述系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系中指標準則層分，而各指標影響因素則各不相等，m 最大為10。

2.2 指標權(quán)重判斷和評價等級確定

建立評價因素對總體評價結(jié)果重要度的權(quán)重矩陣A，評價因素重要度通過兩兩對比進行判斷，aij表示評價因素i 對于評價因素j 的相對重要度，取值范圍為1～9，具體取值可參考表2，且。

求取A 的特征值，進行一致性檢驗，滿足條件可求出最大特征根對應(yīng)的特征向量，進行歸一化處理得到權(quán)重集W。

表2 層次分析法標度表

表3 取值表

依據(jù)試驗評價指標體系中的評價層級，待各評價因素試驗結(jié)束后，統(tǒng)計試驗結(jié)果滿足（偏離）戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和相關(guān)要求情況，按照{(diào)優(yōu)秀，良好，一般，較差}4 個等級，參考評價因素的危害性影響類別和影響概率級別程度，對每個評價因素進行綜合分析，確定試驗結(jié)果評價等級。其中，危害性影響類別分為:存在直接致命的、間接危險的、臨界的、一般輕微的；影響因素概率分為:固有的、時有的、偶然的、極少的、不可能的。

評價等級確定標準為:

其中:r=評價因素試驗值/Hi評價因素基準值，即歸一化值，評價基準Hi為各評價因素的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標或相關(guān)要求。系統(tǒng)匹配性評價因素比較后打分在80%以上為“優(yōu)秀”，70 %以上為“良好”，60 %以上為“一般”，在60%以下為“較差”。

2.3 基于模糊綜合評判法的系統(tǒng)匹配性計算

最后將運算結(jié)果進行歸一化處理，根據(jù)最大隸屬原則，取評判向量中最大值對應(yīng)的評語作為評定結(jié)果。

3 某型戰(zhàn)車武器裝備系統(tǒng)匹配性試驗評價

3.1 某型戰(zhàn)車武器裝備系統(tǒng)匹配性架構(gòu)分析

某型戰(zhàn)車是為適應(yīng)我軍部隊轉(zhuǎn)型建設(shè)而研制的新一代突擊裝備。其總體設(shè)計上采用模塊化結(jié)構(gòu)，為提高機動性，采用了“H”型傳動底盤；為提高火力打擊能力，選裝大口徑火炮和瞄導(dǎo)一體式火控系統(tǒng)；為提高綜合防護系統(tǒng)和指控信息系統(tǒng)，分別加掛和安裝了相應(yīng)的新型防護系統(tǒng)和指控信息化系統(tǒng)，以保證裝備火力、機動、防護和信息能力達到理想的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能和作戰(zhàn)要求。

為客觀、科學(xué)地考評某型戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性是否滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標和相關(guān)要求，結(jié)合該型戰(zhàn)車正樣鑒定、相關(guān)臺架試驗及正樣車驗前試驗數(shù)據(jù)信息，對該車型系統(tǒng)匹配性試驗與評價進行了長期跟蹤研究，依據(jù)構(gòu)建的戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性試驗評價指標體系，對各項評價指標逐項試驗；獲取了各評價因素相應(yīng)試驗數(shù)據(jù)、綜合情況信息，完成了指標權(quán)重分配和一致性檢驗后，由專家對各評價指標與評價基準值逐項進行比對分析、綜合評判打分并進行歸一化處理，即可對車型系統(tǒng)匹配性進行綜合量化評定。

3.2 某型戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性試驗評價實例

對U1進行一級模糊綜合評判得到U1評語集:

同樣的方法可以得到其他評語集如下:

根據(jù)最大隸屬度原則，認為該型裝備系統(tǒng)匹配性試驗評定結(jié)果為“優(yōu)秀”。

4 結(jié)論

通過研究和實踐，從裝備設(shè)計研制層面看，研究成果不但優(yōu)化了該車型的總體布局和車-炮參數(shù)適配性等設(shè)計方案，更解決了乘員射擊安全性、車-炮諧振和裝備動態(tài)穩(wěn)定性等系列匹配問題，提高了裝備整體綜合性能和作戰(zhàn)能力；從裝備試驗鑒定層面看，研究成果不但有效解決了某型戰(zhàn)車系統(tǒng)匹配性評價的問題，更是將匹配性研究上升到系統(tǒng)體系高度，特別適合解決多因素耦合下大型復(fù)雜系統(tǒng)匹配性綜合量化評定的難題，對科學(xué)地評估武器裝備綜合性能和通用質(zhì)量特性，提高裝備試驗鑒定能力和水平，具有重要的技術(shù)支撐和促進作用。同時，該方法具有較好的可擴展性，評價層級、評價指標和評價因素個數(shù)的增減不影響評價方法的可操作性和試驗結(jié)論，具有很好的實用性和普適性，該試驗評價方法已成功應(yīng)用于GJB59.72 的修訂中，可供科研論證、研制生產(chǎn)以及部隊的使用維修測評人員參考使用。