一种快速评估飞机能力的方法与流程

1.本技术属于飞机效费比设计领域，特别涉及一种快速评估飞机能力的方法。


背景技术：

2.未来飞机发展方向基本上趋于多用途，这就需要不仅对其空中任务能力进行评估，还需要对其对地任务能力进行评估，并且更侧重于飞机的综合任务能力，现有任务能力评估模型基本上只对超视距空中任务和近距空中任务进行评估，没有包含对地任务能力在内的综合任务能力评估模型。因此，本专利提出一种能快速评估飞机综合任务能力的方法，在飞机设计的全流程都可进行评估。


技术实现要素：

3.本发明能够有效的解决飞机综合任务能力评估问题，在飞机设计的全流程能够准确、快速地评估飞机的超视距空中任务能力、近距空中任务能力和对地任务的任务能力。
4.本发明的独特性在于，只要有飞机方案的关键参数，便可从任务的角度对其进行评估，一定程度上填补了对飞机综合任务能力评估方面的空白；创新性在于，不仅能评估飞机的超视距空中任务能力和近距空中任务能力，还可评估对地任务的任务能力，将空中任务的任务能力分为发现目标能力、装备执行能力、生存能力、机动能力；将对地任务能力分为目标信息获取能力、对地装备执行能力、突防能力和远程任务能力，这些基本上涵盖了飞机在任务中的关键因素，同时本发明可以快速对飞机的效费比进行评估。
5.本技术提供了一种快速评估飞机能力的方法，包括：
6.步骤s1：通过多个预设条件下的任务能力相对值表征出飞机综合任务能力相对值；
7.步骤s2：通过多个预设参数分别表征出所述多个预设条件下的任务能力相对值；
8.步骤s3：计算所述多个预设参数；
9.步骤s4：确定飞机综合任务能力评估模型。
10.优选的是，多个预设条件下的任务能力相对值包括：飞机的超视距空中任务能力相对值a1、飞机的近距空中任务能力相对值a2、飞机的对地任务能力相对值d。
11.优选的是，步骤s1所述的表征具体公式为：
12.a＝a1×
a1+a2×
a2+a3×d13.a为飞机综合任务能力相对值；
14.a1为超视距空中任务能力的比重系数；
15.a2为近距空中任务能力的比重系数；
16.a3为对地任务能力的比重系数。
17.优选的是，其中，a1＝0.5，a2＝0.3，a3＝0.2。
18.优选的是，飞机的超视距空中任务能力相对值a1的具体表达式为：
19.a1＝(b1×
b1+b2×
b2+b3×
b3+b4×
b4)
×b20.b1—发现目标能力(获取空中任务信息能力)相对值；
21.b1—发现目标能力权值；
22.b2—空中任务装备执行能力相对值；
23.b2—空中任务装备执行能力权值；
24.b3—空中生存能力相对值；
25.b3—空中生存能力权值；
26.b4—机动能力相对值；
27.b4—机动能力权值；
28.b—空中任务能力修正系数。
29.优选的是，飞机的近距空中任务能力相对值a2的具体表达式为：
30.a2＝(c1×
c1+c2×
c2+c3×
c3+c4×
c4)
×c31.c
1-近距空中任务发现目标能力相对值；
32.c
2-近距空中任务装备执行能力相对值；
33.c
3-近距空中任务空中生存能力相对值；
34.c
4-近距空中任务机动能力相对值；
35.c
1-近距空中任务发现目标能力权值；
36.c
2-近距空中任务战装备执行能力权值；
37.c
3-近距空中任务中生存能力权值；
38.c
4-近距空中任务机动能力权值；
39.c-近距空中任务能力修正系数。
40.优选的是，飞机的对地任务能力相对值d具体表达式为：
41.d＝(t1d1+t2d2+t3d3+t4d4)k
42.d1——飞机目标信息获取能力值；
43.t1——飞机目标信息获取能力权值；
44.d2——飞机对地装备执行能力值；
45.t2——飞机对地装备执行能力权值；
46.d3——飞机突防能力值；
47.t3——飞机突防能力权值；
48.d4——飞机远程任务能力值；
49.t4——飞机远程任务能力权值；
50.k——对地任务能力修正系数。
51.优选的是，b1＝0.4，b2＝0.38，b3＝0.14，b4＝0.08。
52.优选的是，c1＝0.2，c2＝0.38，c3＝0.08，c4＝0.34。
53.优选的是，d1＝0.4，d2＝0.38，d3＝0.14，d4＝0.08。
54.本技术的优点包括：与现有任务能力评估参数化模型相比，本发明的一种飞机任务能力评估方法具有快速、准确的特点，在飞机设计方案初期进行战术技术指标分解时就可对其综合任务能力进行评估，能够全面反映飞机的综合任务能力，且经过与仿真结果进行对比，评估结果可信，同时，该发明与装备技术经济相结合，能快速进行效费比的估算和优化。
84.现代飞机的超视距空中任务时的发现目标能力，主要是考虑机载雷达的目标探测能力和目标识别能力。
85.影响机载雷达探测能力的参数主要有雷达的探测距离、探测发现概率、搜索方位角、俯仰角和同时跟踪目标数等。
86.目标识别能力是现代飞机超视距空中任务的一个重要参数。主要是在发现目标后必须对目标进行敌我识别和模式识别。当代飞机上装备的敌我识别系统主要有合作式和非合作式两大类，合作式又分为主动式和被动式两种。飞机的目标识别能力通常用敌我识别系数来表示。
87.由此，飞机超视距空中任务时，发现目标能力相对值b1可用下式计算：
[0088][0089]
式中：
[0090]rs
—某型飞机机载雷达对rcs为5m2目标的最大探测距离；
[0091]rsmax
—所计算机型中机载雷达对rcs为5m2目标的最大探测距离(千米)；
[0092]
ra—某型飞机雷达的最大搜索角度(度)；
[0093]ramax
—所计算机型中飞机雷达的最大搜索角度(度)；
[0094]
pr—某型机载雷达对rcs为5m2目标的发现概率；
[0095]
ir—某型飞机的敌我识别系数；
[0096]
kr—某型飞机雷达的抗干扰系数；
[0097]
m—某型机载雷达最多同时跟踪目标数。
[0098]
(2)空中任务装备执行能力b2[0099]
现代飞机的超视距空中任务武器，主要指中距空空制导发射物。影响其任务能力的主要因素有制导发射物的最大有效射程、最大射高、最大过载、最大同时任务目标数和制导发射物命中概率等。因此，超视距空中任务装备执行能力相对值b2可用下式计算：
[0100][0101]
式中：
[0102]
sm—某型飞机中距制导发射物的最大射程(千米)；
[0103]smmax
—所计算机型中中距制导发射物的最大射程(千米)；
[0104]hm
—某型飞机中距制导发射物的最大射高(千米)；
[0105]hmmax
—所计算机型中中距制导发射物的最大射高(千米)；
[0106]
nm—某型飞机中距制导发射物最大挂载枚数；
[0107]nmmax
—所计算机型中中距制导发射物最大挂载枚数的最大值；
[0108]
nm—某型飞机中距制导发射物最大使用过载；
[0109]nmmax
—所计算机型中中距制导发射物最大使用过载；
[0110]
n—某型飞机中距制导发射物最大同时任务目标数；
[0111]kme
—某型飞机中距制导发射物抗干扰系数；
[0112]
pm—某型飞机中距制导发射物单发毁伤概率。
[0113]
(3)空中生存能力b3[0114]
超视距空中任务时，空中生存能力相对值b3可由下式计算：
[0115][0116]
式中：
[0117]k31
—机载电子战能力权值；
[0118]ked
—某型飞机机载电子战能力系数；
[0119]k32
—雷达反射面积权值；
[0120]
rcs
min
—所计算机型中飞机雷达反射面积的最小值(平方米)；
[0121]
rcs—某型飞机雷达反射面积值(平方米)；
[0122]k33
—协同任务能力系数权值；
[0123]km
—协同制导特征系数。
[0124]
式中各系数权重取值为：(k31，k32，k33)＝(0.,2，0.2，0.6)。
[0125]
(4)机动能力b4[0126]
现代飞机的机动能力，主要影响因素由最大瞬时角速度、稳定盘旋角速度、水平加速性能和单位重量剩余功率等构成。近距空中任务对飞机的盘旋机动能力要求高，而超视距空中任务则对飞机的超音速巡航性能和加速性能要求较高，这两个性能越好，就越利于飞机在空中任务中快速追击敌机并可增加制导发射物的发射初始动能，扩大制导发射物的任务区。另外，在超视距空中任务中也要求飞机有快速指向目标的能力，这就要求飞机有尽可能大的瞬时角速度。
[0127]
因此，机动能力相对值b4的计算可用公式表示为：
[0128][0129]
式中：
[0130]k41
—最大瞬时角速度权值；
[0131]
ω
xs
—某型飞机最大瞬时角速度(度/秒)；
[0132]
ω
xsmax
—所计算机型中最大瞬时角速度的最大值(度/秒)；
[0133]k42
—最大稳定盘旋角速度权值；
[0134]
ω
wd
—某型飞机最大稳定盘旋角速度(度/秒)；
[0135]
ω
wdmax
—所计算机型中最大稳定盘旋角速度的最大值(度/秒)；
[0136]k43
—单位重量剩余功率权值；
[0137]
sep—某型飞机单位重量剩余功率(米/秒)；
[0138]
sep
max
—所计算机型中单位重量剩余功率的最大值(米/秒)；
[0139]k44
—飞机速度性能权值；
[0140]
md—某型飞机最大飞行m数；
[0141]mmax
—所计算机型中最大飞行m数。
[0142]
式中各系数权重取值为：(k41，k42，k43，k44)＝(0.09，0.06,0.23,0.62)。(5)空中任务能力修正系数b
[0143]
现代飞机的空中任务能力高低，与机上座舱显示、操纵和通信系统有十分密切的
联系。因此，空中任务能力修正系数可根据机载设备的先进程度赋予一定的系数，其计算公式为：
[0144][0145]
式中：
[0146]kcs
—某型飞机操纵系统系数；
[0147]kxs
—某型飞机座舱显示系统系数；
[0148]ktx
—某型飞机通信系统系数。
[0149]
飞机近距空中任务能力a2[0150]
在考虑飞机近距空中任务能力a2的相关各因素时，经专家评判打分后，得到相应的判断矩阵，各因素的相对重要性顺序为：装备执行能力、机动能力、发现目标能力和空中生存能力。即影响飞机近距空中任务能力a2的四个主要因素(c1、c2、c3、c4)相对权重为：
[0151]
(c1，c2，c3，c4)＝(0.2，0.38，0.08，0.34)。
[0152]
(1)发现目标能力(获取空中任务信息能力)c1[0153]
现代飞机的近距空中任务发现目标能力，主要应考虑飞行员目视发现目标能力，并兼顾考虑机载雷达、红外探测仪、头盔瞄准具、激光测距仪等探测设备的作用。因此，飞机近距空中任务时发现目标能力可用下式计算：
[0154][0155]
式中：
[0156]k11
—雷达发现能力权值；
[0157]rs
—某型飞机雷达的最大探测距离(千米)；
[0158]rsmax
—所计算机型中雷达最大探测距离值(千米)；
[0159]
ra—某型飞机雷达的最大搜索角度(度)；
[0160]ramax
—所计算机型中雷达最大搜索角度值(度)；
[0161]
pr—雷达发现目标概率；
[0162]
kr—某型飞机雷达的特性系数；
[0163]ks
—某型飞机雷达的抗干扰系数；
[0164]k12
—其它探测设备发现能力权值；
[0165]
k0—某型飞机的其它探测设备系数；
[0166]k13
—目视发现能力权值；
[0167]
sf—目视发现目标距离；
[0168]sfmax
—目视发现目标距离最大值；
[0169]
pm—目视发现目标概率；
[0170]
α—目视发现方位角；
[0171]
α
max
—目视发现方位角最大值。
[0172]
式中各系数权重取值为：(k
11
，k
12
，k
13
)＝(0.72,0.19,0.09)。
[0173]
(2)空中任务装备执行能力c2[0174]
现代飞机的近距空中任务武器主要是由近距制导发射物、发射设备构成。因此，空
中任务装备执行能力值的计算公式为：
[0175][0175]
式中：
[0176]k21
—近距制导发射物任务能力权值；
[0177]
sc—某型飞机近距制导发射物最大射程值(千米)；
[0178]scmax
—所计算机型中近距制导发射物最大射程值(千米)；
[0179]
qc—某型飞机近距制导发射物的最大离轴发射角(度)；
[0180]qcmax
—所计算机型中近距制导发射物最大离轴发射角(度)；
[0181]
ng—某型飞机近距制导发射物的最大机动过载；
[0182]ngmax
—所计算机型中近距制导发射物的最大机动过载；
[0183]
pc—某型飞机近距制导发射物单发毁伤概率；
[0184]kce
—某型飞机近距制导发射物抗干扰系数；
[0185]
nc—某型飞机近距制导发射物最大挂载枚数；
[0186]ncmax
—所计算机型中近距制导发射物最大挂载枚数的最大值；
[0187]k22
—发射设备任务能力权值；
[0188]vs
—某型飞机发射设备最大射速(发/分)；
[0189]vsmax
：—所计算机型中发射设备最大射速的最大值(发/分)；
[0190]vc
—某型飞机发射设备最大初速(米/秒)；
[0191]vcmax
—所计算机型中发射设备最大初速的最大值(米/秒)；
[0192]rk
—某型飞机发射设备口径(毫米)；
[0193]rkmax
—所计算机型中发射设备口径的最大值(毫米)；
[0194]
n—某型飞机发射设备配置数量(门)。
[0195]
式中各系数权重取值为：(k
21
，k
22
)＝(0.875,0.125)。
[0196]
(3)空中生存能力c3[0197]
现代飞机在近距空中任务中的生存能力，主要考虑机载电子对谝巨力、雷达反射面积、机长和翼展等因素。
[0198]
因此，空中生存能力相对值c3可由下式计算：
[0199][0200]
式中：
[0201]k31
—机载电子战能力权值；
[0202]ked
—某型飞机机载电子战能力系数；
[0203]k32
—雷达反射面积权值；
[0204]
rcs
min
—所计算机型中飞机雷达反射面积最小值(米2)；
[0205]
rcs—某型飞机雷达反射面积值(米2)；
[0206]k33
—几何数据权值；
[0207]i×
l—某型飞机机长与翼展之积的值(米2)；
[0208]imin
×
l
min
—所计算机型中机长与翼展之积的最小值(米2)。
[0209]
式中各系数权重取值为：(k
31
，k
32
，k
33
)＝(0.74,0.17,0.09)。
[0210]
(4)机动能力c4[0211]
现代飞机的机动能力，主要影响因素由最大瞬时角速度、稳定盘旋角速度、水平加速性能和单位重量剩余功率等构成。因此，近距空中任务时机动能力相对值c4的计算可用下式表示为：
[0212][0213]
式中：
[0214]k41
—最大瞬时角速度权值；
[0215]
ω
xs
—某型飞机最大瞬时角速度(度/秒)；
[0216]
ω
xsmax
—所计算机型中最大瞬时角速度的最大值(度/秒)；
[0217]k42
—最大稳定盘旋角速度权值；
[0218]
ω
wd
—某型飞机最大稳定盘旋角速度(度/秒)；
[0219]
ω
wdmax
—所计算机型中最大稳定盘旋角速度的最大值(度/秒)；
[0220]k43
—单位重量剩余功率权值；
[0221]
sep—某型飞机单位重量剩余功率(米/秒)；
[0222]
sep
max
—所计算机型中单位重量剩余功率的最大值(米/秒)；
[0223]k44
—飞机速度性能权值；
[0224]
md—某型飞机最大飞行m数；
[0225]mmax
—所计算机型中最大飞行m数。
[0226]
式中各系数权重取值为：(k
41
，k
42
，k
43
，k
44
)＝(0.51,0.08,0.26,0.15)。(5)空中任务能力修正系数c
[0227]
现代飞机的空中任务能力高低，与机上座舱显示，操纵和通信系统有十分密切的联系。因此，空中任务能力修正系数可根据机载设备的先进程度赋予一定的系数，其计算公式为：
[0228][0229]
式中：
[0230]kcs
—某型飞机操纵系统系数；
[0231]kxs
—某型飞机座舱显示系统系数；
[0232]ktx
—某型飞机通信系统系数。
[0233]
对地任务能力d
[0234]
由于初步设计和系统综合阶段没有大量数据支持较为细节的仿真，利用构造型仿真评估十分适用于装备突防概率分析较为方便，直接对能力进行分析比较困难。根据实际情况，本文选择解析法中的相应模型进行能力评估分析。
[0235]
飞机地任务能力d的解析评估计算公式可表示为：
[0236]
d＝(t1d1+t2d2+t3d3+t4d4)k
[0237]
式中：d——飞机对地任务能力值；
[0238]
d1——飞机目标信息获取能力值；
[0239]
t1——飞机目标信息获取能力权值；
[0240]
d2——飞机对地装备执行能力值；
[0241]
t2——飞机对地装备执行能力权值；
[0242]
d3——飞机突防能力值；
[0243]
t3——飞机突防能力权值；
[0244]
d4——飞机远程任务能力值；
[0245]
t4——飞机远程任务能力权值；
[0246]
k——对地任务能力修正系数，下文详述。
[0247]
四个主要因素(d1、d2、d3、d
4)
相对权重为(d1，d2，d3，d4)＝(0.4，0.38，0.14，0.08)。
[0248]
(1)目标信息获取能力
[0249]
对地飞机获取目标信息能力主要与机载对地探测设备的种类和能力有关。
[0250]
现代飞机的获取目标信息能力，主要是通过机载雷达、红外探测设备、激光测距设备和被动(无源)探测、电子侦察设备能力等组成。因此，探测发现能力值d1可由下列公式计算：
[0251][0252]
式中：t11——雷达对地目标探测发现能力权值；
[0253]
rs——飞机雷达的对地目标探测最大探测距离，km；
[0254]
rsmax——所计算机型中雷达对地目标探测最大探测距离，km；
[0255]
ra——飞机雷达的最大搜索角度，
°
；
[0256]
ramax——所计算机型中雷达最大搜索角度，
°
；
[0257]
pl——飞机机载雷达发现目标概率；
[0258]
kr——飞机雷达的特性系数(工作体制)；
[0259]
ks——飞机雷达的抗干扰系数；
[0260]
t12——红外、激光探测设备发现能力权值；
[0261]
k0——飞机的红外、激光探测设备的探测能力系数；
[0262]
t13——被动(无源)探测、电子侦察设备能力权值；
[0263]
kn——飞机的被动(无源)探测、电子侦察设备能力系数。
[0264]
式中各系数权重取值为：(t
11
，t
12
，t
43
)＝(0.43,0.43,0.14)。
[0265]
(2)对地装备执行能力
[0266]
飞机对地装备执行能力，主要考虑空面制导发射物、制导炸弹。此外，还应考虑近程武器如航空炸弹和火箭弹。在因素分析时，主要考虑飞机载弹量、武器挂架数、武器射程、武器挂载数、武器命中概率、武器战斗部重量、武器的抗干扰能力和武器的突防能力及机载火控系统等。其计算公式为：
[0267]
[0268]
式中：t21、t22——各项权值；
[0269]
w——飞机最大载弹量，t；
[0270]
wmax——所计算机型中最大载弹量；
[0271]
n——飞机对地武器的挂架数；
[0272]
nmax——所计算机型中对地武器的挂架数最大值；
[0273]
s——空面制导发射物最大射程，km；
[0274]
smax——所计算机型携带空面制导发射物的最大射程，km；
[0275]
n1——飞机带空面制导发射物数量；
[0276]
n1max——所计算机型中带空面制导发射物最大数量；
[0277]
pn——所带空面制导发射物的命中概率；
[0278]
pr——所带空面制导发射物武器的抗干扰能力；
[0279]
pd——空面制导发射物突防能力，其表达式为：
[0280][0281]
式中：sn——制导发射物最大射程；
[0282]
snmin——制导发射物最大射程的最小值；
[0283]
vn——制导发射物突防速度；
[0284]
vnmax——制导发射物突防速度最大值；
[0285]i×
l——制导发射物弹长与翼展之积的值，m2；
[0286]
imin
×
lmin——制导发射物弹长与翼展之积的最小值，m2；
[0287]
pe——制导发射物特征系数(制导方式)。
[0288]
式中各系数权重取值为：(t
21
，t
22
)＝(0.17,0.83)。
[0289]
(3)突防能力
[0290]
现代飞机的突防能力，主要应考虑的因素有：载机电子对抗能力，空中任务自卫武器能力，飞机生存能力，机动能力和突防速度。其能力值的计算公式为：
[0291][0292]
式中：t31，t32，t33——各项权值；
[0293]
ke——飞机电子对抗能力系数；
[0294]
kw——飞机自卫武器系数；
[0295]
rcs——某型飞机雷达反射面积，m2；
[0296]
rcsmin——所计算机型中雷达反射面积的最小值，m2；
[0297]i×
l——某型飞机机长与翼展之积的值，m2；
[0298]
imin
×
lmin——所计算机型中机长与翼展之积的最小值，m2；
[0299]
sep——某型飞机单位重量剩余功率，m/s；
[0300]
sepmax——所计算机型中单位重量剩余功率的最大值，m/s；
[0301]
v巡——飞机巡航速度；
[0302]
v巡max——所分析飞机中巡航速度最大值。
[0303]
式中各系数权重取值为：(t
31
，t
32
，t
32
)＝(0.2,0.7,0.1)。
[0304]
(4)远程任务能力
[0305]
飞机的远程任务能力值由飞机的最大航程，续航时间及飞机导航能力系数构成，其计算公式为：
[0306][0307]
式中：t41、t42——各项权值；
[0308]
s基——飞机的基本航程，km；
[0309]
s基max——计算机型中基本航程的最大值，km；
[0310]
t续——飞机的续航时间，h；
[0311]
t续max——计算机型中续航时间的最大值，h；
[0312]
k40——飞机的导航能力系数。
[0313]
式中各系数权重取值为：(t
41
，t
42
)＝(0.75,0.25)。
[0314]
(5)对地任务能力修正系数
[0315]
飞机的突击能力高低，与座舱显控系统/地面站画面显示，操纵系统能力和通信系统设备有十分密切的联系。因此，飞机突击能力修正系数的计算公式为：
[0316][0317]
式中：
[0318]
kcs——某型飞机操纵系统系数；
[0319]
kxs——某型飞机座舱显控系统/地面站画面显示系数；
[0320]
ktx——某型飞机
[0321]
6)与现有技术相比，本发明所具有的优点和效果：
[0322]
与现有任务能力评估参数化模型相比，本发明的一种飞机任务能力评估方法具有快速、准确的特点，在飞机设计方案初期进行战术技术指标分解时就可对其综合任务能力进行评估，能够全面反映飞机的综合任务能力，且经过与仿真结果进行对比，评估结果可信。同时，该发明与装备技术经济相结合，能快速进行效费比的估算和优化。
[0323]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。