层次分析法在步枪口径效能评估中的应用

滕臣 ,李忠新

(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)

0 引言

枪械的口径是枪械最基本的战术技术诸元。现在国际上主要形成了5.45 mm、5.56 mm、5.8 mm三种小口径枪械的三足鼎立之态,但近三十年来的实战中暴露了不少小口径步枪的缺点。同时,随着人体防护技术的不断发展,国际上逐渐出现了对小口径步枪的质疑声音[1]。战场上的射击目标千变万化,对付不同的目标对步枪就会有不同的要求,所以真正的“最佳”口径是不存在的,现实存在的应该是“最适合”的。口径大小并无高下之分,它们各有偏重,关键是看如何权衡各方面因素,并做出选择,使所选步枪能够更好的完成特定战斗任务,如此选择使用口径的步枪就是成功的。

1 研究对象

假想战斗发生环境:开阔地域两百米外遭遇战;气候条件为大风沙,水平能见度500 m,风速为20 m/s。

表1所示[2]为五种研究对象,分别给五种方案编排序号 P1、P2、P3、P4、P5。

本文不考虑弹丸结构、材料带来的翻转等终点效应,仅以200 m处弹丸动能来代表弹丸对目标的杀伤能力。通过外弹道计算[3],得出步枪射击后200 m处弹丸的速度与此处的动能和五种枪械的直射距离列于表2中。

表1 研究对象技术指标

表2 外弹道计算结果

2 层次分析法评估

层次分析法是一种整理和综合人们主观判断的定性与定量分析相结合的决策思维的系统分析法[4]。其基本内涵是根据问题的性质和所要达到的目标,分解出问题的不同组成要素,并按因素间的相互关系及隶属关系,将其分层聚类组合,形成一个递阶的、层次结构模型,然后对模型中每一层次因素的相对重要性,依据人们对客观现实的判断给予定量表示,再用数学方法确定每一层次全部因素相对重要性次序的权值,获得最低层因素对于最高层(总目标)的重要性权值。运用层次分析法建立数学模型有四个基本步骤[4]:建立层次结构、构造判断矩阵、计算层次单排序权重并做一致性检验、计算层次总排序权重。

2.1 建立突击步枪作战效能阶梯层次模型

阶梯层次结构模型一般由目标层(顶层)、准则层(中间层)和方案层(底层)等三层组成。中间层包括了为实现目标所涉及的中间环节,它可以由若干个层次组成,包括所需考虑的准则、子准则,因此也称为准则层,它表示实现预定总目标所采取的各项准则或评价标准。方案层表示为解决问题而选用的各种方案、措施等。

不考虑步枪使用者能力素质差异的因素,将对步枪综合效能产生影响的因素归于以下几点:射程、杀伤力、精度、生存力[5],其中生存力又可分为环境适应能力、隐蔽能力、机动能力。步枪综合效能为顶层(目标层),用符号G表示。在一般的战斗情况,可将中间层(准则层)分为攻击敌人和保护自己两个方面,分别用符号C1、C2表示。攻击敌人方面需要:射程、杀伤力和精度,它们是C1的子准则层,用符号C11、C12、C13表示;保护自己方面需要:环境适应性、隐蔽性和机动性,它们是C2的子准则层,用符号C21、C22、C23表示。底层为方案层,包括前面所提及的五种方案,由此层次可至上而下建立阶梯模型如图1所示。

图1 效能层次分析阶梯模型

2.2 构造判断矩阵

每个单元对临近的下一层单元均有一个判断矩阵,矩阵中的元素bij表示针对上一层某单元y,本层次相关的单元x1、x2、