飛機非核武器威脅下易損性定量計算方法研究.pdf

1、飛機易損性定量計算可分為以下六個研究方面：易損性建模、目標幾何描述、非爆穿透物單次打擊的易損性、非爆穿透物多次打擊的易損性、導(dǎo)彈噴射碎片打擊的易損性、爆炸沖擊波威脅下的易損性。本文主要針對后五個目前尚未解決或解決得不夠理想的方面進行深入地研究，提出了一些計算方法及改進，形成了以‘平面及曲面射擊線掃描法’、‘考慮威脅跳彈現(xiàn)象’、‘重疊區(qū)域易損面積分解’、‘放球入盒模型’、‘改進的等效單一易損面積計算’、‘基于飛機獨立存在狀態(tài)且考慮部件重疊

2、的馬爾可夫鏈法及樹圖法’、‘解決組合爆炸問題的數(shù)值模擬法’、‘爆炸沖擊波易損性包線繪制的圓周掃描法’等為主要特征的一整套飛機在非核武器威脅下的易損性定量計算方法，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件包。 全文共分為八章，其中第二章到第七章為論文的核心部分。 第二章中，在有限元模型的基礎(chǔ)上，基于目前廣泛采用的非爆穿透物沿著平行射擊線打擊飛機的基本假設(shè)，提出了一種用于飛機幾何描述的方法——‘平面射擊線掃描法’。 所提出的幾何描述方法對

3、已往的方法進行了如下改進：(1)考慮了威脅的跳彈現(xiàn)象，使后續(xù)章節(jié)的易損性計算更加反映真實情況。(2)將易損性分析程序FASTGEN(美國射擊線發(fā)生程序)和COVART(美國易損面積及維修時間計算程序)的部分功能融為一體，這樣提供的幾何描述結(jié)果比FASTGEN簡單，易于分析人員使用。(3)解決了目前幾何描述方法的通用性問題，可以進行飛機在遭受任意威脅方向攻擊時的部件之間存在任意重疊情況的幾何描述。 在本章中，將飛機的獨立存在狀態(tài)劃

4、分為殺傷狀態(tài)、中間狀態(tài)和無部件殺傷狀態(tài)，并給出了重疊易損區(qū)域遭受威脅打擊后的飛機獨立存在狀態(tài)分析方法——‘易損面積分解法’，為后續(xù)章節(jié)的解決部件之間存在重疊時的多擊中易損性計算方法(第四章)以及飛機等效單一易損面積計算方法(第五章)提供了前提和基礎(chǔ)。 在第三章中，首先給出了飛機26個標準威脅攻擊方向的定義。然后應(yīng)用第二章的幾何描述結(jié)果進行飛機及部件單次打擊下考慮威脅‘跳彈’現(xiàn)象的殺傷概率及易損面積計算。所給出的部件單次打擊下的易

5、損面積可以提供飛機不同部件的易損性定量對比結(jié)果，從而可以為部件易損性減縮設(shè)計提供指導(dǎo)意見。最后，給出了飛機單擊中易損性的直觀表示——飛機‘等殺傷概率圖譜’的繪制方法。 另外，本章若干算例表明，在考慮威脅跳彈現(xiàn)象時，計算所得到的飛機易損性一定會比不考慮跳彈時大，威脅方向不同，易損性增加的幅度不同，考慮跳彈的影響有時會比不考慮跳彈時增加幾個甚至十幾個百分點。因此，在飛機生存力或易損性定量計算中，威脅的跳彈影響不應(yīng)被忽視。 在

6、第四章中，提出了基于飛機獨立存在狀態(tài)的馬爾可夫鏈法(Markov-Chain)及樹圖法(Tree-Diagram)，解決了部件之間存在重疊情況的飛機多擊中易損性精確計算問題。其次，提出飛機易損性分析的‘放球入盒模型’及基于該模型的飛機多擊中易損性計算的數(shù)值模擬方法，解決了以上兩種精確計算方法(Markov-Chain和Tree-Diagram)當飛機多重易損部件(例如，余度部件)總數(shù)較多情況的‘組合爆炸’問題。在飛機的多擊中易損性定量計

7、算過程中，應(yīng)根據(jù)計算機的配置，精確計算方法與數(shù)值模擬方法結(jié)合使用。 在第五章中，對目前‘等效單一易損面積’計算解決得不完善的地方進行了研究，提出了兩種改進的計算方法。一種為基于‘放球入盒模型’的數(shù)值模擬方法，另一種是根據(jù)飛機多次打擊累積殺傷概率推導(dǎo)的計算方法。這兩種方法均解決了飛機存在多組多重易損部件、每組多重易損部件中的部件具有不同的易損面積、部件之間存在重疊情況下的‘等效單一易損面積’通用計算問題?！刃我灰讚p面積’對于比

8、較不同型號飛機的易損性、比較某一飛機遭受不同威脅方向打擊時的易損性提供了定量數(shù)據(jù)。 在第六章中，根據(jù)導(dǎo)彈碎片的噴射狀彈道，通過對第二章的‘平面射擊線掃描法’進行修正，提出了導(dǎo)彈噴射碎片威脅下的飛機幾何描述方法——‘曲面射擊線掃描法’，以此為基礎(chǔ)，可以用第四章提出的方法進行導(dǎo)彈噴射碎片威脅下的多擊中易損性計算。另外，本章還基于等效單一易損面積，對飛機在導(dǎo)彈噴射碎片威脅下易損性計算的簡易化方法進行了改進，使改進后的簡易化方法計算誤差