装备战场损伤模拟研究

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1、第&+卷第-期军械工程学院学报4567&+857-+!!!年&+月$%&’()*%+,’-()(./0(12(//’2(13%**/1//9:7+!!!装备战场损伤模拟研究刘祥凯马建龙李建平（军械工程学院管理工程系，石家庄!"!!!#）摘要：研究了装备战场损伤模拟的基本框架，详细论述了威胁模型、装备模型及损伤模拟模型的组成及基本结构，并对弹药效能描述、装备几何描述及几何建模等几个关键性问题进行了研究与分析。关键词：战场损伤评估与修复；战场损伤模拟；装备模型；威胁模型中图分类号：$%&&文献标识码：(学科分类代码：’&文章编号：&!!)*+%",（

2、+!!!）!-*!!+)*!"随着武器装备的发展和现代战争模式的变化，装备战场损伤评估与修复（./(0）越来越受到人们的普遍关注，有关战场损伤评估（./(）、战场损伤修复（./0）及战斗恢复力（10）等方面的研究，已经成为继可靠性、维修性、可用性（0(2）之后的又一个重要研究领域［&］。./(是./(0研究的一个重要组成部分，离开高效、快速、准确的损伤评估，就不能确保./(0工作的顺利进行。同时，./(的结果又是战时装备保障决策、战术决策和战役决策的重要依据。通用装备的战场损伤模拟模型是对战斗群在复杂战场条件下进行损伤评估、模拟与预计的基础，对其

3、进行深入的研究具有特殊的意义。!战场损伤模拟的基本框架损伤模拟的主要目的是对某一装备在某种威胁条件下的基本损伤情况进行预计，确定损伤零部件清单（损伤件名称、损伤程度及损伤概率等），为修理决策、备件决策等提供依据。损伤模拟的输入为装备数据、威胁数据，其中威胁数据包括能够造成装备损伤的武器及它们所使用的弹药的有关数据；输出为装备损伤模拟结果：包括装备零部件损伤清单（损伤件名称、损伤模式、损伤概率等）、装备功能退化或失效状态等。建立装备损伤模拟模型是一件复杂的系统性工作，其研究对象为由装备和威胁组成的系统，研究内容包括装备的结构、材质、功能、损伤模式、

4、威胁机理等许多方面。本文从系统工程的角度出发，将建模过程分解为建立威胁模型、建立装备模型、建立损伤模拟模型三部分。"威胁模型"#!威胁数据的收集要进行装备损伤模拟，必须先对威胁的种类、特点、作用原理有较为深入的了解，为此应收集威胁的各种数据。主要收集目前使用的和装备在未来可能遭遇的所有威胁数据，并对有关数据进行分类与编码，这些数据的主要来源是各类与武器和弹药有关的手册、标准、规范等技术资料。其中，武器数据至少应包括：武器名称、代号、基本结构参数、基本性能参数、能使用的弹药种类等；弹药数据至少应包括：弹药名称、代号、弹丸结构特征数、弹药效能等。收稿

5、日期：&%%%*&!*+"刘祥凯：男&%,3年生博士研究生讲师第$期刘祥凯等：装备战场损伤模拟研究7)为保证威胁模型中对武器及弹药描述的通用化要求以及唯一性标识它们的需要，对武器和弹药信息的分类与编码建立在!"#$%&’《通用军械装备标志》、!"#&()《军用混合炸药命名规则》、《全军装备命名规定》等有关标准和规范基础之上。!"!弹药效能描述弹药（枪弹、炮弹、导弹、地爆器材等）效能的描述最为关键，它会对后续的研究工作产生很大的影响。弹药种类繁多，损伤机理各异，其效能的描述、计算也不一样，建立每种型号弹药的效能描述与计算模型，不管是从经济上还是从技

6、术上都具有相当大的难度。因此，本文提出了效能分解方法，以简化效能描述。基本原理是：对于任何可能对装备造成损伤的弹药，都可以根据对装备的损伤机理分解为若干基本效能单元（爆轰波、爆炸冲击波、破片、燃烧等），弹药效能用基本效能单元效能表示，如普通炮弹的效能!可表示为：!"（!#，!$，!%，!&）式中，!表示爆轰波作用效能，!表示冲击波效能，!表示破片效能，!表示燃烧效能。#$%&弹药种类虽然很多，但其基本效能单元有限，这样，对弹药效能的描述就变为对有限的基本效能单元的描述，只要建立基本效能单元对装备的损伤计算方法，就可以在简化弹药效能描述的基础上完成

7、弹药对装备损伤的计算与分析。!"#威胁模型的基本结构威胁模型应建立在分析具体威胁的特点、效能的基础上，并能满足损伤模拟以及整个#*’+研究的需要。威胁模型一般由以下$个部分组成：,-武器信息（名称、型号、代号、可使用的弹药种类等）.-弹药信息（名称、型号、代号、用基本效能单元集合表示的效能描述等）/-基本效能单元信息（名称、代码、效能描述与计算方法等）0-模型管理程序#装备模型建立装备模型需要进行装备组成单元（子系统、部件、零件等）编码、确定装备基本项目、描述装备组成单元的几何特性、材料、功能、损伤模式等。#"$装备组成单元编码建立装备模型必须首

8、先对装备组成单元进行编码，为保证与其它分析（如+’1、2／3分析等）有一致的数据接口，减轻建模工作量，应当在#*’+研究中使用装备工作分