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鱼雷武器系统作战效能的量化分析

时间:2011-05-01  作者:秩名

论文导读:人们已经将注意力由装备固有性能转移到装备的作战效能上。延伸至鱼雷武器系统效能分析。本文建立的鱼雷武器系统的作战能力分析模型。
关键词:鱼雷武器系统,分析模型,作战效能

 

0引言

随着科学技术的迅猛发展,使武器装备性能得到了大幅度地提高。近三十年来,人们已经将注意力由装备固有性能转移到装备的作战效能上,因为效能才是武器装备真正价值所在,尤其是作战效能。国内文献中关于鱼雷武器的固有效能进行了广泛而又深入的研究探索,但对作战效能研究较少,且侧重于定性分析,主要原因是作战效能所涉及的因素较为复杂,大多是模糊和不确定性因素。本文依据最具权威性的美国工业界武器系统效能咨询委员会(WSEIAC)所给出的定义:“系统效能是预期一个系统能满足特定任务要求程度的度量,是系统的有效性、可信赖性和固有能力的函数”,即E=ADC。以此模型为基本框架,延伸至鱼雷武器系统效能分析,为鱼雷武器系统作战效能定量分析作一些基础性研究工作。

1鱼雷武器系统效能基本指标

鱼雷武器系统的有效性反映到作战效能上采用可用度表征较为合理。因为可用度是武器系统执行任务状态的一个度量值。可信赖性则采用可信度来表征。固有能力则用固有能力向量来表征。

1.1可用度(A)

可用度定义是在开始执行任务时系统状态的度量,其向量是一个行向量,它可用系统在开始执行任务时武器系统的状态概率来表示。即,鉴于鱼雷武器系统在执行任务时仅有“正常”和“故障”两种状态,其正常状态概率可表示如下:

正常状态:al=MTBF/(MTBF+MTTR)

故障状态概率:a2=1- al。

式中:

MTBF为系统平均故障间隔时间,它是指可修复的系统在相邻两次故障之间的平均工作时间,可表示为:

这里ti为系统在第i次故障发生前的工作时间;n为故障发生次数。

MTTR为系统平均故障修复时间,它是指系统从故障发生到恢复正常所花费时间的平均值,主要与故障延误、保障人员实际技术水平、备件供应有关。论文格式。可表示为:

为系统在第m次故障修复工作时间;n为故障发生次数。

1.2可信度(D)

可信度是在已知系统开始执行任务时所处状态的条件下,执行任务的某个瞬间或多个瞬间的系统状态度量,其为一个 n阶方阵,可表示为:

式中dij表示鱼雷武器系统由初始状态i经历任务期间到任务结束时转移到状态j的概率,且满足(i=1,2,…n)。由于系统在任务执行过程中所发生的故障不能修复,因而故障状态不能向正常状态发生转移,所以当i>j时,则有dij=0,此时可信度矩阵就演变成一个上三角矩阵。

1.3 固确能力(C)

固有能力是在己知系统执行任务过程中所处状态条件下,达到任务目标的能力度量。它可以用系统完成任务各种能力的―系列概率来表示。各种能力组合为一列向量,

鱼雷武器系统效能分析的指标体系如图1所示。

文本框: 平均故障修复时间,文本框: 平均故障间隔时间,文本框: 鱼雷武器生存概率,文本框: 鱼雷武器战损概率,文本框: 搜索发现概率,文本框: 鱼雷命中概率,文本框: 目标识别能力,文本框: 鱼雷毁伤能力

图1 鱼雷武器系统效能分析指标体系2效能分析方法
2.1数学模型
当前,对系统效能评估一般采用概率和物理量两种形式。本文采用概率形式构建鱼雷武器系统分析模型,鱼雷武器系统作战基本构成:指控、发射、自导搜索和鱼雷航控四个部分。每个部分工作状态均有“正常”和“故障”两种。因此鱼雷武器系统的初始状态为16种,对于ADC模型来说,A为1×16矩阵,D为16×16矩阵,C为16×1矩阵,有:

由于在作战过程中鱼雷武器系统具有不可修复的特性,因此,鱼雷武器系统效能的模型可简化为如下:

2.2模型中各有关参数的确定
在模型E=ADC中A,D和其它武器系统一样,在选定状态数的情况下可由解析法获得中的元素住很大程度上取决于鱼雷武器系统的固有性能。
2.2.1系统可用度A中各元素确定
从鱼雷武器系统实际工作情况来看,若指控部分、发射部分、跟踪部分和攻击部分中任何一个部分发生故障,则整个系统无法工作,所以上述四部分可用度存在串联关系。
 

式中aij表示第j部分的可用度(设j=1,2,3,4分别表示指控、发射、自导搜索和鱼雷航控四部分)。
a2=1-al。
2.2.2系统可信度D中各元素确定
D矩阵的建立,是以A矩阵为条件,其元素dij的定义为:在初始条件为aij的情况下,系统在执行任务的情况期间处于状态j的概率。

d12=1-d11,d21=0,d22=1.
式中d11表示系统原来正常,作战期间仍然保持正常的概率;t表示相应作战时间。
2.2.3系统固有能力C中各元素确定
由于鱼雷武器系统处于故障状态时,无法完成作战任务,因此固有能力中元素c2=0。c1就鱼雷而言,主要体现在搜索发现概率P搜、目标识别能力P识、目标命中概率P命和鱼雷毁伤能威力P毁,因此
c1=P搜P识P命P毁。
2.3算例
假设鱼雷的平均无故障时间为10h,平均修复时间为2h。则可得
a1=10/(10+2)=0.83,a2=1-al=0.17。论文格式。
作战时间为1h,则d11=exp(-1/10),d12=1-d11。
c1=0.8×0.6×0.7×0.75=0.252。
0.189。
3结束语
由于鱼雷武器系统作战效能问题所涉及的因素较多,也较为复杂,包括武器发射平台、目标探测器材、目标火控计算以及鱼雷等。论文格式。要精确地估算作战效能目前更存在较大困难。本文建立的鱼雷武器系统的作战能力分析模型,简化了一些不确定性因素,在实际使用时,还需要加入航空反潜作战实情来修正,从而使分析结果与实际更为接近。

参考文献
1陈学楚.装备系统工程[M].北京:国防工业出版社,1995
2郝强等.基于模糊集和证据推理方法的武器系统可靠性评估[J].火力与指挥控制.1999,vol(24),no(3)
 

 

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