空中目标的易损性分析

空中目标的易损性分析（飞机、巡航导弹）空中目标的易损性分析•1、目标易损性•1.1定义•2、飞机的易损性分析•2.1研究目的及意义•2.2国内外研究进展•2.3飞机易损性的分析、评估与设计•2.4研究方向预测•3、巡航导弹的易损性分析•3.1研究目的及意义•3.2国内外进展•3.3巡航导弹易损性分析方法1、目标易损性•定义：在战斗状态下，目标被发现并受到攻击而损伤的难易程度。•战术易损性：指目标被红外、雷达或其他探测器探测到的可能性。•结构易损性：指目标在被探测到的条件下，受弹药的毁伤因素（如破片、冲击波、直接命中等）作用时被击毁的可能性。•研究目的：•一、研究目标在战斗部作用下的易损程度，旨在提高目标在战斗部作用下的生存能力；•二、从系统总体水平上把握武器系统的杀伤效力，提高与优化战斗部的杀伤效能，为研制新型武器系统和改进现有武器指明方向。2、飞机的易损性分析•飞机易损性定义（军用标准）：•在某种人为敌对环境下，由于遭受某种等级的威胁机理而使飞机完成任务的能力受到限定等级降低的一种系统特性。2.1研究目的及意义•易损性分析的重要性越南战争2.2国内外研究进展•二十世纪六十年代末期美国成立了弹药效率与飞机生存性联合技术协商组，采用目标易损性的概念开始系统地研究飞机受弹药作用的易损性。国会托管的实战炮火试验（LFT）法规要求有关系统在投产之前必须进行真实的易损性试验。1971年6月25日，美国成立了飞机生存力综合技术协调组(JTCG／AS)，负责组织飞机生存力设计技术的大规模研究。•我国在生存力/易损性研究方面起步在90年代初左右，目前，各主机场所（601、603、611等）及一些相关院校（北航、南航、西工大、空军工程大学等）均开展了生存力/易损性的研究。2.3飞机易损性的分析、评估与设计威胁特征分析降低易损性措施易损性评估目标几何描述杀伤准则研究致命性部件辨识试验、数值仿真、经验数据等生存力/易损性权衡技术•作战威胁敌方探测系统威胁、制导武器系统威胁、非制导武器系统威胁、NBC武器(核武器、生物武器和化学武器)威胁、定向高能武器等•战斗部分析破片杀伤型战斗部、连续杆型战斗部、聚能型战斗部、爆破型战斗部等•终端效应撞击力、穿透力、冲击波、激波、高温热环境等2.3飞机易损性的分析、评估与设计（1）威胁特征分析2.3飞机易损性的分析、评估与设计（2）致命性部件辨识•致命性部件•某些部件受到损伤时，飞机就被击毁或丧失其完成战斗任务的能力，我们称这些部件为飞机的要害部件或致命性部件。2.3飞机易损性的分析、评估与设计•a)飞机杀伤危险等级•常用于易损性评估的飞机杀伤等级包括：损耗、强迫着陆、任务放弃和完成任务。2.3飞机易损性的分析、评估与设计损耗•适用于带有大范围战斗损伤的飞机，对这些飞机再进行修理强迫着陆•涉及飞机战斗损伤后迫使机组人员进行强迫着陆(有动力或无动力)任务放弃•飞机的损伤程度妨碍其完成指定任务．但允许飞机带着战斗损伤返回基地完成任务•表示飞机完成任务后带有战斗损伤安全着陆，且经必要的修理后可恢复其战斗力•损耗杀伤可分为六个杀伤等级：•“KK”级杀伤(又称灾难性杀伤)：该杀伤等级用以度量飞机在被击中后即刻解体的损坏。•“K”级杀伤：该杀伤等级用以度量飞机在被击中后30秒钟之内，使飞机丧失人工控制能力的损坏。•“A”级杀伤：该杀伤等级用以度量飞机在被击中后5分钟内，使飞机丧失人工控制能力的损坏。•“B”级杀伤：该杀伤等级用以度量飞机在被击中后30分钟内，使飞机丧失人工控制能力的损坏。•“C”级杀伤：该杀伤等级用以度量飞机在完成任务前，使飞机丧失人工控制能力的损坏。•“E”级杀伤：该杀伤等级用以度量飞机在着陆时受到的附加损坏。2.3飞机易损性的分析、评估与设计•b)飞行与任务基本功能2.3飞机易损性的分析、评估与设计•c)执行基本功能的系统/子系统2.3飞机易损性的分析、评估与设计•d)损伤模式影响分析(DamageModelEffectsAnalysis，简称DMEA)•将部件或子系统的失效模式与战伤联系起来,填写DMEA工作单：•代码、产品或功能标志、功能、任务阶段与工作方式、损伤模式2.3飞机易损性的分析、评估与设计•e)损伤模式影响及致命性分析（DMECA）2.3飞机易损性的分析、评估与设计定性分析定量分析A级(经常发生)B级(有时发生)C级(偶尔发生)D级(很少发生)E级(极少发生)大于20%10%-20%1%-10%0.1%-1%小于0.1%具备部件的技术数据和损伤率•f)致命性矩阵的绘制与排查•致命性矩阵用来确定和比较部件损伤模式的致命性程度,进而为致命性部件辨识以及确定改进的先后顺序提供依据。2.3飞机易损性的分析、评估与设计矩阵图上的损伤模式分布点在对角线上的投影点距原点越远,其致命性越大战伤报告飞机部件／系统的试验2.3飞机易损性的分析、评估与设计（3）杀伤准则研究杀伤概率能量密度面积消除冲击波2.3飞机易损性的分析、评估与设计（4）目标的几何描述几何外形模型2.3飞机易损性的分析、评估与设计结构模型2.3飞机易损性的分析、评估与设计油箱中心总体坐标(1150.0，0.00，0.00)油箱长度：102.3、宽度：106.90、高度：93.0：发动机1中心总体坐标(1534.7，0.0，75.0)发动机1长度：572.0、直径：136.1；发动机2中心总体坐标(1534.7，0.00，-75．0)发动机2长度：572.0、直径：136.1致命部件模型2.3飞机易损性的分析、评估与设计2.3飞机易损性的分析、评估与设计条件杀伤概率2.3飞机易损性的分析、评估与设计（5）易损性评估碎片杀伤概率计算•单碎片杀伤概率、多碎片杀伤概率（“杀伤树图法”和“马尔科夫状态转移矩阵法”）爆炸冲击波对目标的杀伤概率计算•给出飞机的爆炸易损性包线，在包线内的爆炸将导致飞机指定水平的杀伤建立杀伤树图2.3飞机易损性的分析、评估与设计结构杀伤树（KK级）2.3飞机易损性的分析、评估与设计•常见的爆炸冲击波杀伤准则有三种：超压准则、冲量准则、超压-冲量准则2.3飞机易损性的分析、评估与设计爆炸平面易损性包线绘制2.3飞机易损性的分析、评估与设计2.3飞机易损性的分析、评估与设计•易损性降低：指使用任何设计技术或部分装置以控制或减少由威胁机理产生的对飞机的杀伤后果。（6）降低易损性措施2.3飞机易损性的分析、评估与设计部件余度通过余度技术提高飞机的安全性和可靠性部件布局将关键部件布置在适当位置被动杀伤抑制通过损伤容限、抗碎片高强度材料、泄漏抑制、燃烧和爆炸抑制、故障-安全等技术主动杀伤抑制利用传感器或别的装置根据损伤过程的发生部件屏蔽将若干关键部件集中布置并采用装甲等部件消除通过完全消除关键的部件或用较不易损的部件来替代以完成同样的功能2.4研究方向预测*继续开展飞机／部件的易损性试验或有限元数值模拟分析，提供飞机易损性定量计算所需要的基本数据或拟合方程。*研究易损性定量计算方法中还未解决的问题。如易损性计算中考虑部件损伤的“二次效应”、部件多次打击的损伤积累问题等。3、巡航导弹的易损性分析巡航导弹是一种在大气中飞行，利用气动升力支持其重量，依靠推进装置克服其飞行过程中的阻力，大部分航迹处于近乎等速、等高巡航飞机状态的有翼导弹。3.1研究目的及意义•1991年海湾战争中，美军在伊拉克境内共发射288枚BGM-109“战斧”巡航导弹，命中率高于75%，巡航导弹已被证明是未来冲突中一种极为重要的空袭武器。命中精度高突防能力强防区外发射生存力强应用范围广、毁伤威力大•通过对巡航导弹目标易损性分析和毁伤机理研究，建立巡航导弹目标数据库和模型库，建立巡航导弹要害舱段或部件等效靶和毁伤准则，建立巡航导弹易损性分析方法和评估模型，并对特定弹目交汇条件下巡航导弹易损性做出量化评估，对反巡航导弹技术研究和发展具有重要的参考价值和指导意义。巡航导弹的战场优势和对战争制胜的决定作用使其成为众矢之的3.1研究目的及意义3.1研究目的及意义•对于巡航导弹目标而言，在不同的飞行阶段，有不同的舱段和部件发挥功能。因此，巡航导弹的易损性和飞行弹道有紧密的关系。•易损性也是与毁伤元素有关的，在杀爆相关这种特殊的毁伤机理作用下，巡航导弹将出现有别于其他毁伤形式作用下的易损特性，巡航导弹的关键部件将对杀爆相关毁伤更加敏感。•70年代中期，BRL开始对导弹易损性进行较全面的研究，建立的导弹易损性代码（MVC）；•80年代，基于导弹生存力分析，英国综合TARVAC和SHAMDAT两个代码，提出了新的导弹易损性评估代码（MISVAC），专门用于评估北约防空战役系统，也用于评估“海麻雀”导弹战斗部生存力；•90年代初，荷兰皇家海军在“海基对陆导弹易损性分析”项目中以MISVAC为基础，开发了新的导弹系统毁伤评估代码（MASDAC）。3.2国内外研究进展目前，易损性计算机分析模型主要有：累积参数模型（又称组件水平模型）、期望值点爆炸模型（又称部件层次模型）、随机点爆炸模型（又称随即量化系统层次分析模型）等。巡航导弹系统结构3.3巡航导弹的易损性分析3.3巡航导弹的易损性分析制导战斗部燃料控制发动机（1）关键部件分析3.3巡航导弹的易损性分析毁伤等级：K级:巡航导弹被击中后彻底毁伤，如整个导弹在空中爆炸或发生结构解体。C级:巡航导弹被击中后，部分功能丧失而不能完成其预定任务，如偏航或航程减少等。（2）毁伤等级划分3.3巡航导弹的易损性分析（3）目标几何描述•Pk/h函数：•以概率的形式表示舱段的毁伤,其值是命中舱段的有效破片(指能够穿透导弹的蒙皮、舱段的壳体,并具有一定毁伤后效的破片)数的函数,与舱段的易损特性有关。3.3巡航导弹的易损性分析等效靶的建立•K级毁伤(解体)•C级毁伤(偏航或哑弹)3.3巡航导弹的易损性分析（4）易损性评估破片作用3.3巡航导弹的易损性分析•舱段的毁伤准则：3.3巡航导弹的易损性分析3.3巡航导弹的易损性分析导弹目标在破片战斗部作用下的毁伤概率3.3巡航导弹的易损性分析冲击波作用衡量冲击波对目标毁伤作用的大小：考虑峰值压力、正压时间、比冲量、冲击波的波形等参数3.3巡航导弹的易损性分析3.3巡航导弹的易损性分析3.3巡航导弹的易损性分析3.3巡航导弹的易损性分析毁伤曲线3.3巡航导弹的易损性分析