基于逐層分析法的飛機戰傷搶修備件需求預測模型研究

姚武文

(空軍第一航空學院，河南 信陽 464000)

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基于逐層分析法的飛機戰傷搶修備件需求預測模型研究

姚武文

(空軍第一航空學院，河南 信陽 464000)

在大量使用高技術航空裝備的條件下，搶修備件已成為保障航空兵部隊作戰能力和持續高強度出動的一個突出問題。研究飛機戰傷搶修備件需求預測模型是提出飛機戰傷搶修備件最優保障方案的重要環節?？紤]飛機戰損率與戰傷率、戰傷部件的易損性與搶修性、搶修備件的類型和搶修人員的經驗等實際因素，建立戰傷飛機數量、飛機構件戰傷次數和飛機戰傷搶修所需器材的計算模型，可提高飛機戰傷搶修備件需求預測的有效性，其實用性強，可為飛機戰傷搶修預案制定和搶修保障提供參考和依據。

戰傷搶修；備件；預測；逐層分析法

戰傷搶修備件是指為縮短裝備搶修時間，預先儲存以備更換的機件和器材的統稱，它是修復戰傷飛機的物質基礎。在大量使用高技術航空裝備的條件下，搶修備件已成為保障航空兵部隊作戰能力和持續高強度出動的一個突出問題。

1 研究的必要性

戰時搶修與平時修理的備件保障有很大差別，必須專門開展研究。戰時備件保障屬于特殊的更換和消耗。其目的是使戰傷飛機及時得到修復，以保證持續作戰的能力。與平時備件保障相比，戰時備件保障具有備件的數量、品種和規格繁多，保障時間緊迫，保障環境惡劣和保障難度大等特點；因此，應專門開展飛機戰傷搶修備件保障研究，以滿足未來戰爭的需要。

開展戰傷搶修備件保障研究將產生巨大的軍事與經濟效益。在現代戰爭中，戰傷飛機數量大量增加。而戰傷飛機修復的最迅速、最有效的辦法是換件[1]。時間就是勝利，以換件修理、換件排故來保證飛機快速出動和高強度出動是爭取作戰時間的最佳辦法?，F代空戰的時間雖有縮短的趨勢，但仍可能持續一個月左右。只有通過系統的搶修備件保障研究，提出最優的保障方案，才能滿足戰爭中需要不斷供給備件的要求。而研究飛機戰傷搶修備件需求預測模型是提出飛機戰傷搶修備件最優保障方案的重要環節。

2 研究現狀

在飛機戰傷搶修備件保障方面，美軍有一套好的做法。美軍為各種型號的飛機配備了“戰備備件箱”，能保證攜帶備件箱的搶修中隊30 d的搶修使用。美軍在“沙漠盾牌”行動中，在海灣地區安裝了一套電腦系統，可跟蹤、查找和確定戰區內基地倉庫庫存備件情況，還可通過衛星與美國本土及西歐空軍倉庫聯系，從而獲得備件信息，并利用戰略與戰術空運工具快速供應急缺件。美軍從發出申請到獲得急缺備件的所需時間，戰區內不到1 h，從美國本土調撥，總時間也不超過24 h。美空軍95%的倉庫實現了自動化，包括查貨、找貨、取貨和裝貨等工作。當倉庫存貨下降到最低點后，計算機系統自動通知廠家供給。

目前，國內的研究人員采用基于作戰仿真、損傷概率、模糊綜合評斷和二項分布等預測方法[2-3]，對飛機戰傷搶修備件需求預測做了一些研究工作；但這些研究與搶修實際的聯系還不夠緊密，需要研究更加實用的飛機戰傷搶修備件需求預測模型。

3 模型的建立

基于逐層分析法的飛機戰傷搶修備件需求預測模型建立的思路如下：1)估算一個作戰單位在一定作戰條件下需搶修的戰傷飛機數量；2)根據需搶修的飛機數量、最低約定層次構件(飛機戰傷后，需要并且可能更換或修復的最小構件單元，如更換件一般可以分為前機身、后機身、左右機翼及尾翼等，而機翼又可以分為外翼、副翼和襟翼等，可修復件一般可以分為蒙皮、桁條、腹板、框、肋和導管等)的個數和戰傷發生概率，估算出某類構件和設備可能修復的次數；3)根據器材目錄、戰傷部件的要害性與搶修性以及搶修經驗等因素確定所需的器材。

3.1 所需搶修戰傷飛機數量的計算模型

3.1.1 作戰期間戰傷飛機數量計算

設A[n]是第n次作戰后不考慮地面損失的能參戰飛機總架數，當n=0時，A[0]表示初始參戰飛機總數；F[n] 是第n+1次作戰前考慮地面損失的能參戰飛機總架數；p是戰役期間某型飛機地面損失率，F[n]=A[n](1-p)；q是戰役期間某型飛機空中損失率；y是戰役期間某型飛機戰傷率；b是戰役期間某型飛機戰斗出動率；m是戰役期間某型飛機每天每架飛機戰斗出動平均次數；k是24 h內戰傷飛機修復率(因飛機每天平均出動m次，故第n次出動戰傷的飛機，將可能在第n+m次作戰之后修復)；h是48 h內戰傷飛機修復率(因飛機每天平均出動m次，故第n次出動戰傷的飛機，將可能在第n+2m次作戰之后修復)；B[n]是第n次作戰期間戰傷飛機數。

第1次作戰結束后，不考慮地面損失能作戰的飛機數，則：

A[1]=A[0]-A[0]by-A[0]bq=A[0](1-by-bq)

設C=1-by-bq, 則：

A[1]=CA[0]

第2次作戰結束前，考慮地面損失能作戰飛機數，則:

F[1]=A[1](1-p)=CA[0](1-p)

第1次作戰的戰傷飛機數B[1]為：

B[1]=A[0]by

同理：

A[2]=F[1]-F[1]by-F[1]bq=

F[1](1-by-bq)=C2A[0](1-p)

F[2]=A[2](1-p)=C2A[0](1-p)2

B[2]=F[1]by

由此推出，當n≤m時，由于還沒有戰傷飛機被修復，則：

A[n]=F[n-1]C=CnA[0](1-p)n-1

F[n]=A[n](1-p)

B[n]=F[n-1]by

當m+1≤n≤2m時，由于在24 h內能修復的飛機被修復，則：

A[n]=F[n-1]C+F[n-m-1]byk

當n≥2m+1時，由于在24和48 h內能修復的飛機被修復，則：

A[n]=F[n-1]C+F[n-m-1]byk+

F[n-2m-1]byh

故第n次作戰后，不考慮地面損失，能參戰飛機總架數A[n]的計算公式為：

第n+1次作戰前考慮地面損失能參戰飛機總架數，F[n] 的計算公式為:

F[n]=A[n](1-p)

第n次作戰的戰傷飛機數為：

B[n]=F[n-1]by

3.1.2 需一、二級搶修的戰傷飛機數量計算

為便于所需器材的計算，規定需48 h更換大部件修理的為二級搶修，占飛機戰傷數量的B%；規定需24 h搶修的為一級搶修，占飛機戰傷數量的A%。即：需一級搶修的飛機數=A%×飛機戰傷數B[n]；需二級搶修的飛機數=B%×飛機戰傷數B[n]。

3.2 飛機構件戰傷次數的計算模型

在搶修器材需求量預測中，構件戰傷次數估算是關鍵。

3.2.1 需二級搶修的構件戰傷次數

部件的戰傷取決于部件的命中概率和命中后的毀傷概率。即：

PS=PMPT

(1)

式中，PS是構件的戰傷概率；PM是部件的命中概率；PT是部件命中后的毀傷概率。

假定各結構件發生戰傷的事件是相互獨立且隨機的，則構件的暴露面積SF與飛機的暴露面積SQ的比值代表該構件的命中概率,即:

(2)

由式1和式2得：

(3)

暴露面積是指部件的外形在來襲戰斗部或彈丸飛行線垂直的平面上的投影面積。暴露面積與面積之內任意一次命中的條件毀傷概率的乘積稱為易損面積SY，則式3可變為：

(4)

某個構件的戰傷概率還可由下式給出：

(5)式中，NS是需修戰傷飛機架數；M是搶修一架戰傷飛機需更換修理的處數；QS是某個結構件戰傷次數。

由式4和式5可得需更換搶修飛機某部件戰傷次數的計算式：

(6)

3.2.2 需一級搶修的構件戰傷次數

需一級搶修的構件戰傷次數估算仍可用式6計算，但式中M為一架一級搶修飛機的平均受傷處數。

飛機上許多構件在形狀和材質等方面是同類的，如蒙皮、桁條、復板、框、肋和導管等，為了減少工作量，可分類進行估算。則式6可變為：

(7)

式中，L是某類構件戰傷的次數；G是某類結構件的個數。

3.3 搶修所需器材計算模型

由于飛機的零部件很多，飛機戰傷搶修所需的備件種類也很多。為預測估算方便，可將備件分為3類：1)更換件，如機械附件和電氣部件等；2)修復材料，如各類板材和型材等；3)標準件，如鉚釘、螺釘和螺栓等。

3.3.1 所需更換器材計算

從結構修理的角度看，只有采取換件方式修復結構件的戰傷，才構成對結構件的需求；因此，利用式6可直接求出需二級(更換)搶修戰傷飛機所需的器材件數。

3.3.2 所需修補材料計算

對于一般戰傷飛機通常采用修補方法進行搶修，這部分飛機的修復對搶修材料構成需求。從修復方法上看，主要有挖補、接補和局部更換等方法。不管哪種修理方法，可設修補1處戰傷所需修復材料數量為SB1，修復L處戰傷所需材料數量為SBK，則：

SBK=LSB1

(8)

將式7帶入式8，得：

(9)

通過式9可求出修復某一類部件所需修復材料的總數量。

3.3.3 所需修理標準件計算

由于飛機上鉚釘、螺栓等標準件體積小、數量多、分布廣，為減少工作量，將式9變為：

(10)

式中，SBZ是所需某類標準件的總量；SBB是搶修一架飛機需要標準件比例因子。

4 結語

本文針對飛機戰傷搶修備件需求預測問題, 利用逐層分析法建立了其計算模型。該模型考慮了飛機戰損率與戰傷率、戰傷部件的易損性與搶修性、搶修備件的類型以及搶修人員的經驗等實際因素，其實用性強，提高了飛機戰傷搶修備件需求預測的有效性。

[1] 姚武文.飛機戰傷分析、評估與修復[M].北京：解放軍出版社出版，2006.

[2] 蔡開龍,姚武文,孫云帆,等.飛機戰傷搶修備件需求預測方法研究[J].電光與控制，2010，17(12)：60-62.

[3] 任博, 張恒喜, 蘇暢. 基于支持向量機的飛機備件需求預測[J].火力與指揮控制, 2005, 30(3): 78-81.

責任編輯 馬彤

Study on Spare Part Requirement Prediction Model of Aircraft Battle Damage Assessment and Repair based on Layer Analysis Method

YAO Wuwen

(The First Aeronautic Institute of Air Force, Xinyang 464000, China)

While the aviation equipment is widely used, spare repair parts have become an outstanding problem in the safeguard aviation capability and continuous high intensity. The aircraft repair spare parts are the important link in the optimal protection in the prediction model. Consider factors of the aircraft battle damage rate and rate of the wounded, the wounded parts of vulnerability and the type of repair, spare repair parts and the experience of emergency workers. Construct calculation models of the injuries of aircraft, the component number of injuries and wounds aircraft repair its practicability is strong. The models improve the effectiveness of the plane the injuries spare repair parts demand prediction, and it can provide the reference and basis for the plane to repair the wounded plan formulation.

aircraft battle damage assessment and repair, spare part, prediction, layer analysis method

V 271.4

A

姚武文(1959-)，男，教授，主要從事飛機戰傷搶修等方面的研究。

2016-04-06