作战飞机系统易损性指标分配方法技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空作战飞机易损性减缩设计领域，具体是基于综合重要度和 Griffith重要度理论进行飞机系统易损性指标分配。
技术介绍
易损性定义为作战飞机在战斗状态下，承受人为敌对环境威胁的能力。给出飞机 部件的易损性是生存力评估中的一项重要工作，应当在飞机设计的早期就给予考虑。它为 有效提高飞机生存力提供指导原则，有针对性地将主要设计任务放在易损性高的部件上， 从而达到飞机生存力的高效优化设计。 飞机易损性越高，则受到打击时越容易被杀伤，就越会降低飞机完成任务的能力。 飞机上每个部件都有一定程度的易损性，每个部件的易损性对全机的易损性有着不同程度 的作用。对易损性进行评估要确认哪些被杀伤或损坏后会导致飞机被杀伤的部件，经确认 的部件就是致命性部件。易损性分配定义为将系统规定的易损性指标合理地分配给组成系 统的各部件。经过分配，可以暴露飞机的薄弱部件，为改进飞机易损性设计提供依据，期望 得到合理的易损性设计。 飞机的易损性研宄能揭示出提高飞机战斗存活概率的途径，通过演绎推理可给出 哪些部件的易损性高，将导致飞机严重毁伤。飞机的易损性包括许多因素，这些因素决定飞 机遭受战斗损伤的能力。当飞机遭遇不同的对方威胁环境时，所遭受的威胁类型不同，将导 致易损性测度也不同，因此易损性度量方法也有所不同，例如一种易损性度量方法是用条 件概率来表示，即飞机在遭受单次打击后的杀伤概率；另一种易损性度量方法是用飞机的 易损面积~来表示的。但是单次打击的飞机易损面积只适用于简单的无余度无重叠飞机 模型，它不能或者不能完全考虑复杂飞机模型（有余度有重叠部件的飞机模型）的易损部 件，对于有余度部件的飞机来说，其中任何一个部件杀伤将不会导致飞机的杀伤，只有当该 余度部件组杀伤才会引起飞机的杀伤。因此，等效单一易损面积的概念被提出，很好的解决 了上述问题。以上的易损性指标只是全机的指标，在全机指标确定后，目前尚未有一种合理 的方法来把该指标分配到各个分系统或部件。 易损性减缩包括：余度部件、部件布置、被动损伤抑制、主动损伤抑制、部件屏蔽、 部件消除，其中部件布置是指将致命性部件的位置应仔细布置，使受损伤的可能性和程度 减至最小。因此，在飞机设计初始阶段应该考虑部件的易损性，通过易损性指标分配得到所 有部件的易损性分配值，进而可以有针对性的对易损性大的部件进行修改，尽量降低其易 损性。本文给出的易损性指标分配方法，充分考虑了实际情况，当飞机遭受多次打击时，飞 机存在多个状态，同时还考虑了飞机系统的性能，更具有普遍性和适应性。西北工业大学在 申请号为201410352457. 9的专利技术创造中提出了一种用于飞机部件易损性排序的方法，该 方法给出五种易损性排序方法，分别为结构概率重要度，关键重要度（Criticality)，FV重 要度，RAW重要度和RRW重要度，但是这五种方法都只适合二态系统，即当飞机遭受打击后， 飞机存在杀伤状态和非杀伤状态，没有考虑飞机的中间状态，中间状态不会导致飞机杀伤， 但是会影响飞机的性能和完成任务的效率。而本文给出的易损性重要度不仅考虑了飞机的 中间状态还考虑了飞机的性能，最后给出全机易损性指标分配。
技术实现思路
为了克服现有技术只能计算二态系统易损性的局限性，本专利技术提出了一种作战飞 机系统易损性指标分配方法。 本专利技术的具体过程是： 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：{8、(：、0、？、沁、田、{1、川；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4,.、 威胁打击部件时部件i的杀伤概率A/a,和威胁打击飞机时部件i的杀伤概率巧％ ; 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的杀伤概率巧/〃,.； 将暴露面积'、威胁打击部件时部件i的杀伤概率4//,,带入AVi =APiPk/hi，得到每 个部件的易损面积為,；将得到的易损面积4,和飞机的暴露面积Ap带入A，得到 威胁打击飞机时部件i的杀伤概率G% ; 所述飞机暴露面积AP中A表示面积，下标P表示暴露在外；飞机易损面积A￥中A 表不面积，下标V表不易损性；部件i的暴露面积4,.中A表不面积，下标P表不暴露在外，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A%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 及^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； 在确定每个部件遭受次打击后的杀伤概率和生存概率时，通过【主权项】1. 一种，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、左液压油箱当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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AVi＝APiPk/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AP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AP中A表示面积，下标P表示暴露在外；飞机易损面积AV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：Ps/HiEAP=(1-Pk/Hi)EAP---(1)]]>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：Pk/HiEAP=(1-Pk/Hi)EAP---(2)]]>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aj，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VIIIM和Griffith重要度VIG；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Pi1＝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：VI1IIM(i)=Pi1·λ1,0iΣj=1Maj[PrEAP(Φ(1i,X)=j)-PrEAP(Φ(0i,X)=j)]---(3)]]>部件i的Griffith重要度通过公式(4)确定：VI1G(i)=Σj=1Maj[PrEAP(Φ(1i,X)=j)-PrEAP(Φ(0i,X)=j)]---(4)]]>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(1i,X)表示飞机结构函数，j表示飞机的第j个独立状态；aj表示系统系能；M表示飞机独立状态总数；VIIIM表示综合重要度；VIG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VIIIM(i)，Griffith重要度为VIG(i)；系统的易损性为AV，依据系统性能aj对飞机系统各部件的重要度VI(i)分配时应赋...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：裴扬，赵倩，田晨，谢芳敏，宋笔锋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61