防空兵群火力单元需求分析与计算_樊珍华

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2010 年 第 7 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○科教前沿○
科技信息
防空兵群火力单元需求分析与计算
樊珍华 林 通 (中国人民解放军防空兵指挥学院 河南 郑州 450052)
【摘 要】 防空火力单元需求量的计算是防空作战筹划中极其重要的一项内容, 而且如何计算火力单元的需求量一直是部队指挥员的难 题。 为解决该难题 ,本文结合部队的一些实际情况 ,采用定性分析与定量计算相结合的方法对防空兵群防空作战火力单元需求的计算进行了研 究,并提出了相应的数学模型。
兵器)的作战效能指数,二是标准化系数,即非标准化武器系统(火力
单元与空袭兵器)向标准化武器系统(火力单元与空袭兵器)的折算系
数。
1.2 标准防空火力单元理论需求量计算
防空作战中,影响防空火力单元需求的因素众多,防空火力单元
理论需求量是单一考虑防空兵完成防空任务所需的标准防空火力单
元的数量,它是实际需求量计算的基础。 一般来说,对空袭兵器的毁伤
统计获得或专家给出。 一般认为,毁伤空袭兵器属于对单个目标毁伤,
俄军规定:当目标为单个目标时,毁伤该目标是指毁伤概率大于等于
80%,所以我们取对单个空袭兵器的毁伤指标的下限值为 80%。 具体
数值由战役指挥员根据战役需要和作战经验等确定。
第二步 毁伤一个标准空袭兵器的防空火力单元需求
假设 n 个标准防空火力单元都能对一个标准空袭兵器射击,各标
一种思路是对陆军战役军团编制内防空火力单元的实力进行统 计,将实力标准化并转换成标准火力单元的效能指数(下转第 490 页)
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2010 年 第 7 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○机械与电子○
科技信息
式中,t1 、t2 、t3 和 λ 均为加权因子。 2.3 确定约束条件
lg(1-KnR0)
式中:
Kn— — — 修 正 系 数 。 该修正系数是考虑影响防空作战综合因素的修正系数。 据外军经
验和防空作战实际, 防空武器系统作战时只能达到理论抗击效能的
20%~40%。 防空作战能力的减小,实际上是防空武器系统的可射击概
率、抗干扰能力、发现目标概率、指挥的科学性和操作的规范性等综合
N1=n×A
(5)
A— — — 防 空 兵 毁 伤 任 务 量 。
1.3 标准防空火力单元实际需求量计算
标准防空火力单元的实际需求量应该包括理论需求量和冗余量
两部分。 制约防空火力单元冗余量主要因素包括:允许战损率、兵器可
靠性、战役预备防空力量等。
允许战损率是指一般情况下,能保持防空作战优势或相应的战斗
力,指挥员所能接受的防空武器的战损率。 允许战损率可采用战场统
计法或专家咨询获得。
防空火力单元的可靠性是表征防空兵火力单元作战效能的一个
指标,它可以从一个侧面反映出防空火力单元的作战能力,计算冗余
量时必须考虑可靠性。 防空火力单元的可靠性可根据作战统计、专家
咨询和根据武器装备的可靠性指标通过理论计算求取。
算冗余量时必须考虑。 战役预备防空力量的数据一般也可根据作战经
验、作战演习和仿真计算等获取。 战役预备防空力量的数量一般是以
占理论需求数量的份额提出的,通常情况下战役预备防空力量应为防
空作战单元需求总量的 10%~15%左右。
2 结束语
以上计算的需求量是所需的标准防空作战力量值,应还原成实际 的防空作战力量所需值。 防空火力单元需求还原计算一般有两种思 路:
力角保持在一定的范围内。 在双曲柄部分,该约束可以通过对杆 l2 与
杆 l3 之间的夹角 μ 进行限制来保证,即
22
2
cosμmin

x2
+x3
-(x4 2x2x3
-x1

≤cosα1
(8)
22
2
cosμmax

x2
+x3 -(x4 +x1 2x2x3

≥cosα2
(9)
由于最大压力角 γmax 出现在 θS =π/2 时, 可对该角直接加以限制 ,
● 【参考文献】
[1] 陈立周. 机械优化设计方法[M]. 北京:冶金工业出版社,1997 [2]郭仁生,等. 优化设计应用[M]. 北京:电子工业出版社,2003. [3]朱文予. 机械概率设计与模糊设计[M]. 北京:高等教育出版社,2001. [4]孙国正. 优化设计及应用[M]. 北京:人民交通出版社,1992. [5]胡德淦. 机械设计基础:上册[M]. 北京:机械工业出版社,1997. [6]范顺成. 机械设计基础[M]. 北京:机械工业出版社,2001.
以线性加权法求解该多目标优化问题,所得结果如表 1 所列。 表 1 以线性加权法求解该多目标优化问题所得结果
Tab 1 Given results resolving multi-aim optimum problems according to linear weighted method
x1
x2
φ2 ,从而间接限制反向冲击外,还可进一步对反向加速度加以直接控
制。 当机构由工作行程转为回程时,有 θ5 =0,θ3 =x7 ,θ1 =θS ,固有
2≥
≥ ≥ α反=-x5
1+ x5 x6
x ≥
≥4
×
≥ ≥ ≥ ≥ ≥
x1 x4
x ≥
≥ ≥1
sinθS -sin(x7 -θS ) sinx7 -sin(x7 -θ5 )
能力可以用毁伤概率来度量。 我们先求解一个标准空袭兵器需几个标
准防空火力单元抗击,再求解需多少个标准防空火力单元可完成防空
兵实际任务量。 其基本步骤为:
第一步 确定毁伤指标
在求解一个标准空袭兵器需几个标准防空火力单元抗击时,标准
防空火力单元对标准空袭兵器需达到多大的毁伤概率,就算毁伤了空
袭兵器,这个毁伤概率数值我们称为毁伤指标。 毁伤指标可根据经验
准防空火力单元对标准空袭兵器的射击是相互独立的。 则 n 个标准防
空火力单元对一个标准空袭兵器实施抗击的毁伤概率 R1 为:R1=1-(1-R0)n
(1)
式中:
R0— — — 标 准 防 空 火 力 单 元 对 单 个 空 袭 兵 器 的 毁 伤 概 率 ; 若指挥员确定的或根据经验统计获得的毁伤指标为 R,则 n 个标
战役预备防空力量是战役编成中必须考虑的内容,它指的是指挥
员直接掌握的用于执行机动作战任务和加强某方向防空作战能力的
防空作战力量。 指挥员应根据作战任务、作战地域、作战部署和战时可
能出现的情况变化等,确定一定数量的防空兵作为战役预备队。 而战
役预备防空力量在防空火力单元理论需求量计算时没有考虑,所以计
x5 x6
≥0
2.3.3 急 回 约 束 条 件 由 于 ω1 是 常 数 ,只 要 使 工 作 角 (θS -θL )>π 就
可实现急回,即
准1 ≤θS -θL
(10)
准1 >π
(11)
但是工作角也不能太大,否则会导致严重的反向冲击,应使
准2 ≥θS -θL 由此得约束条件
(12)
g7 (X)=θS -θL -φ1 ≥0 g8 (X)=φ1 -π≥0 g9 (X)=φ2 -θS +θL ≥0 上面式子中 φ1 、φ2 的含义参见文献[6]。 2.3.4 反 向 加 速 度 约 束 条 件[5] 除 了 在 急 回 约 束 中 限 制 工 作 角 小 于
防空任务量数据主要是指空袭兵器最大来袭规模、 最大空袭强
度、抗击指标和防空兵毁伤任务量。 这些数据是计算防空兵实际应完
成的防空任务量的前提。 防空火力单元与空袭兵器的作战效能指数数
据是现有防空火力单元和空袭兵器经过标准化后求出的反映其作战
效能的数量指标。 它主要包括两类,一是各武器系统(火力单元与空袭






≥ 2≥
ω ≥
≥ ≥ ≥ ≥
1
≥≥ ≥





α反 ≤αmax
≥≥ ≥
(13)
于是有约束 g10 (X)=αmax -α≥0 g11 (X)=αmax +α≥0 2.3.5 几何约束 由杆长和夹角的几何条件[6] Di ≥Xi ≥Ci (i=1~7) 得以下约束 g11+i (X)=Xi -Ci ≥0(i=1~7) g18+i (X)=Di -Xi ≥0(i=1~7)
准 火 力 单 元 对 一 个 标 准 空 袭 兵 器 的 毁 伤 概 率 R1 应 等 于 或 大 于 R,才 能完成对标准空袭兵器的毁伤任务,即:
R=1-(1-R0)n
(2)
解式 (5-1-3) 可得毁伤一个标准空袭兵器的防空火力单位 数 n
为:
n= lg(1-R)
(3)
lg(1-R0)
考虑到防空作战时,n 个防空火力单元通常情 况 下 不 满 足 都 能 对
x3
x4
x5
初始点
15
20
10
7
3
终止点
8
9.15
5
2.42
2
x6
x7
15
0.7
25
0.056
该连杆机构优化设计所得终止点的数据可供工程实用。 在设计 中,只要保持各参数间的比值不变,机构的特性就不受影响。 若将 x1~x7 的上述数值均乘以 20,则得到设计方案如下:
l1=160㎜ ,l2=183㎜ ,l3=100㎜ ,l4=48.4㎜ ,l5=40㎜ ,l6=500㎜ ,φ=1.12 弧度由于同时考虑了 l3 在 1.3l3 和 0.8l3 的变化情况, 所以该设计数据 所适用的插齿机行程为 64~104㎜。
2.3.1 双曲柄条件 当杆 l4 为机架时,欲使杆 l1 、杆 l3 都成为曲柄,必 须满足下列条件:
≤ x4+x1≤x2+x3
x4+x2≤x1+x3
(7)
x4+x3≤x1+x2
由此得以下约束条件:
g1 (X)=x2+x3-x4-x1≥0
g2 (X)=x1+x3-x2-x4≥0 g3 (X)=x1+x2-x3-x4≥0 2.3.2 压力角条件 为使机构具有良好的传动特性, 应使机构 的 压
1 火力单元需求量的分析与计算
1.1 数据准备
数据准备是进行防空火力单元需求分析所必要的预先准备工作。
应该说,防空火力单元需求分析的数据准备内容和类型较多,有统计
数据、经验数据及计算所得数据等。 从分析防空火力单元需求量的角
度看,可以区分为防空任务量类、防空火力单元与空袭兵器作战效能
指数类和防空武器实力统计与其标准化类等。
【关键词】防空兵群;火力单元需求;分析;计算
0 引言
防空火力单元需求量主要是指为完成战役防空任务所需要的地 空导弹和高炮武器系统的基本火力单位数量。 防空火力单元需求分析 是战役指挥员战前作战筹划的主要内容,同时,也是防空作战资源需 求分析与计算的重点和难点,其结果的准确与否,直接关系到指挥员 战前筹划的科学性,影响着整个战役防空作战的作战效能。
即使
sinγmax =x5 /x6 ≤sinα3 (上面式子 中 α1 、α2 、α3 的 含 义 参 见 文 献[4]和
[5])
于是有约束
22
2
g4
(X)=cosα1
-
x2
+x3 -(x4 -x1 2x2x3

22
2
g5
(X)=cosα2
-
x2
+x3 -(x4 +x1 2x2x3

≥0
g6
(X)=sinα3 -
(14)
3 优化方法和计算实例
在以上数学模 型 中 ,将 各 个 非 设 计 参 数 根 据 设 计 要 求 取 作[2]:α1 = 45° ,α 2 =135° ,α 3 =20° ;φ 1 =180° +60° ,φ 2 =180° +130° ; {D} = (3,3,3,2,2,15,0.7);{C}=(50,50,50,30,4,25,1.35);[αmax ]=5;ω1=1。
因素作用的结果。 因此,Kn 的取值范围可以确定为 0.2~0.4。 当然指挥 员在具体计算时,也可根据战场情况、武器系统性能、演习统计、经验
数据或专家意见综合给出。
第三步 完成防空兵毁伤任务量的标准防空火力单元需求
根据第二步的结论,可得出防空兵完成毁伤任务量 A,即毁伤 A
架标准空袭兵器所需的标准防空火力单元为:
4 结论
4.1 其 速 度 平 稳 性 和 急 回 特 性 均 比 目 前 国 内 使 用 的 插 齿 机 性 能 优 良; 4.2 速 度 平 稳 性 已 达 到 日 本 AMADA 公 司 的 EM2510NT 型 和 MURATEC 公司的 MOTORUM—2048LT 型数控插齿机的性能;急回特 性优于 MOTORUM—2048LT 型、EM2510NT 型数控插齿机的性能。 科
某个空袭兵器实施射击的假设,即参加防空作战的防空火力单元存在
对进袭的空袭兵器可射击的问题,另外,防空火力单元发现目标概率
和抗干扰能力等都影响着防空火力单元对空袭目标的抗击能力,这种
影响可采用对防空火力单元的毁伤概率进行适当修正来处理。 为此式
(5-1-4 ) 转 变 为 :
n= lg(1-R)
(4)
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