基于逐层分析法的飞机战伤抢修备件需求预测模型研究

姚武文

(空军第一航空学院，河南 信阳 464000)



基于逐层分析法的飞机战伤抢修备件需求预测模型研究

姚武文

(空军第一航空学院，河南 信阳 464000)

在大量使用高技术航空装备的条件下，抢修备件已成为保障航空兵部队作战能力和持续高强度出动的一个突出问题。研究飞机战伤抢修备件需求预测模型是提出飞机战伤抢修备件最优保障方案的重要环节。考虑飞机战损率与战伤率、战伤部件的易损性与抢修性、抢修备件的类型和抢修人员的经验等实际因素，建立战伤飞机数量、飞机构件战伤次数和飞机战伤抢修所需器材的计算模型，可提高飞机战伤抢修备件需求预测的有效性，其实用性强，可为飞机战伤抢修预案制定和抢修保障提供参考和依据。

战伤抢修；备件；预测；逐层分析法

战伤抢修备件是指为缩短装备抢修时间，预先储存以备更换的机件和器材的统称，它是修复战伤飞机的物质基础。在大量使用高技术航空装备的条件下，抢修备件已成为保障航空兵部队作战能力和持续高强度出动的一个突出问题。

1 研究的必要性

战时抢修与平时修理的备件保障有很大差别，必须专门开展研究。战时备件保障属于特殊的更换和消耗。其目的是使战伤飞机及时得到修复，以保证持续作战的能力。与平时备件保障相比，战时备件保障具有备件的数量、品种和规格繁多，保障时间紧迫，保障环境恶劣和保障难度大等特点；因此，应专门开展飞机战伤抢修备件保障研究，以满足未来战争的需要。

开展战伤抢修备件保障研究将产生巨大的军事与经济效益。在现代战争中，战伤飞机数量大量增加。而战伤飞机修复的最迅速、最有效的办法是换件[1]。时间就是胜利，以换件修理、换件排故来保证飞机快速出动和高强度出动是争取作战时间的最佳办法。现代空战的时间虽有缩短的趋势，但仍可能持续一个月左右。只有通过系统的抢修备件保障研究，提出最优的保障方案，才能满足战争中需要不断供给备件的要求。而研究飞机战伤抢修备件需求预测模型是提出飞机战伤抢修备件最优保障方案的重要环节。

2 研究现状

在飞机战伤抢修备件保障方面，美军有一套好的做法。美军为各种型号的飞机配备了“战备备件箱”，能保证携带备件箱的抢修中队30 d的抢修使用。美军在“沙漠盾牌”行动中，在海湾地区安装了一套电脑系统，可跟踪、查找和确定战区内基地仓库库存备件情况，还可通过卫星与美国本土及西欧空军仓库联系，从而获得备件信息，并利用战略与战术空运工具快速供应急缺件。美军从发出申请到获得急缺备件的所需时间，战区内不到1 h，从美国本土调拨，总时间也不超过24 h。美空军95%的仓库实现了自动化，包括查货、找货、取货和装货等工作。当仓库存货下降到最低点后，计算机系统自动通知厂家供给。

目前，国内的研究人员采用基于作战仿真、损伤概率、模糊综合评断和二项分布等预测方法[2-3]，对飞机战伤抢修备件需求预测做了一些研究工作；但这些研究与抢修实际的联系还不够紧密，需要研究更加实用的飞机战伤抢修备件需求预测模型。

3 模型的建立

基于逐层分析法的飞机战伤抢修备件需求预测模型建立的思路如下：1)估算一个作战单位在一定作战条件下需抢修的战伤飞机数量；2)根据需抢修的飞机数量、最低约定层次构件(飞机战伤后，需要并且可能更换或修复的最小构件单元，如更换件一般可以分为前机身、后机身、左右机翼及尾翼等，而机翼又可以分为外翼、副翼和襟翼等，可修复件一般可以分为蒙皮、桁条、腹板、框、肋和导管等)的个数和战伤发生概率，估算出某类构件和设备可能修复的次数；3)根据器材目录、战伤部件的要害性与抢修性以及抢修经验等因素确定所需的器材。

3.1 所需抢修战伤飞机数量的计算模型

3.1.1 作战期间战伤飞机数量计算

设A[n]是第n次作战后不考虑地面损失的能参战飞机总架数，当n=0时，A[0]表示初始参战飞机总数；F[n] 是第n+1次作战前考虑地面损失的能参战飞机总架数；p是战役期间某型飞机地面损失率，F[n]=A[n](1-p)；q是战役期间某型飞机空中损失率；y是战役期间某型飞机战伤率；b是战役期间某型飞机战斗出动率；m是战役期间某型飞机每天每架飞机战斗出动平均次数；k是24 h内战伤飞机修复率(因飞机每天平均出动m次，故第n次出动战伤的飞机，将可能在第n+m次作战之后修复)；h是48 h内战伤飞机修复率(因飞机每天平均出动m次，故第n次出动战伤的飞机，将可能在第n+2m次作战之后修复)；B[n]是第n次作战期间战伤飞机数。

第1次作战结束后，不考虑地面损失能作战的飞机数，则：

A[1]=A[0]-A[0]by-A[0]bq=A[0](1-by-bq)

设C=1-by-bq, 则：

A[1]=CA[0]

第2次作战结束前，考虑地面损失能作战飞机数，则:

F[1]=A[1](1-p)=CA[0](1-p)

第1次作战的战伤飞机数B[1]为：

B[1]=A[0]by

同理：

A[2]=F[1]-F[1]by-F[1]bq=

F[1](1-by-bq)=C2A[0](1-p)

F[2]=A[2](1-p)=C2A[0](1-p)2

B[2]=F[1]by

由此推出，当n≤m时，由于还没有战伤飞机被修复，则：

A[n]=F[n-1]C=CnA[0](1-p)n-1

F[n]=A[n](1-p)

B[n]=F[n-1]by

当m+1≤n≤2m时，由于在24 h内能修复的飞机被修复，则：

A[n]=F[n-1]C+F[n-m-1]byk

当n≥2m+1时，由于在24和48 h内能修复的飞机被修复，则：

A[n]=F[n-1]C+F[n-m-1]byk+

F[n-2m-1]byh

故第n次作战后，不考虑地面损失，能参战飞机总架数A[n]的计算公式为：

第n+1次作战前考虑地面损失能参战飞机总架数，F[n] 的计算公式为:

F[n]=A[n](1-p)

第n次作战的战伤飞机数为：

B[n]=F[n-1]by

3.1.2 需一、二级抢修的战伤飞机数量计算

为便于所需器材的计算，规定需48 h更换大部件修理的为二级抢修，占飞机战伤数量的B%；规定需24 h抢修的为一级抢修，占飞机战伤数量的A%。即：需一级抢修的飞机数=A%×飞机战伤数B[n]；需二级抢修的飞机数=B%×飞机战伤数B[n]。

3.2 飞机构件战伤次数的计算模型

在抢修器材需求量预测中，构件战伤次数估算是关键。

3.2.1 需二级抢修的构件战伤次数

部件的战伤取决于部件的命中概率和命中后的毁伤概率。即：

PS=PMPT

(1)

式中，PS是构件的战伤概率；PM是部件的命中概率；PT是部件命中后的毁伤概率。

假定各结构件发生战伤的事件是相互独立且随机的，则构件的暴露面积SF与飞机的暴露面积SQ的比值代表该构件的命中概率,即:

(2)

由式1和式2得：

(3)

暴露面积是指部件的外形在来袭战斗部或弹丸飞行线垂直的平面上的投影面积。暴露面积与面积之内任意一次命中的条件毁伤概率的乘积称为易损面积SY，则式3可变为：

(4)

某个构件的战伤概率还可由下式给出：

(5)式中，NS是需修战伤飞机架数；M是抢修一架战伤飞机需更换修理的处数；QS是某个结构件战伤次数。

由式4和式5可得需更换抢修飞机某部件战伤次数的计算式：

(6)

3.2.2 需一级抢修的构件战伤次数

需一级抢修的构件战伤次数估算仍可用式6计算，但式中M为一架一级抢修飞机的平均受伤处数。

飞机上许多构件在形状和材质等方面是同类的，如蒙皮、桁条、复板、框、肋和导管等，为了减少工作量，可分类进行估算。则式6可变为：

(7)

式中，L是某类构件战伤的次数；G是某类结构件的个数。

3.3 抢修所需器材计算模型

由于飞机的零部件很多，飞机战伤抢修所需的备件种类也很多。为预测估算方便，可将备件分为3类：1)更换件，如机械附件和电气部件等；2)修复材料，如各类板材和型材等；3)标准件，如铆钉、螺钉和螺栓等。

3.3.1 所需更换器材计算

从结构修理的角度看，只有采取换件方式修复结构件的战伤，才构成对结构件的需求；因此，利用式6可直接求出需二级(更换)抢修战伤飞机所需的器材件数。

3.3.2 所需修补材料计算

对于一般战伤飞机通常采用修补方法进行抢修，这部分飞机的修复对抢修材料构成需求。从修复方法上看，主要有挖补、接补和局部更换等方法。不管哪种修理方法，可设修补1处战伤所需修复材料数量为SB1，修复L处战伤所需材料数量为SBK，则：

SBK=LSB1

(8)

将式7带入式8，得：

(9)

通过式9可求出修复某一类部件所需修复材料的总数量。

3.3.3 所需修理标准件计算

由于飞机上铆钉、螺栓等标准件体积小、数量多、分布广，为减少工作量，将式9变为：

(10)

式中，SBZ是所需某类标准件的总量；SBB是抢修一架飞机需要标准件比例因子。

4 结语

本文针对飞机战伤抢修备件需求预测问题, 利用逐层分析法建立了其计算模型。该模型考虑了飞机战损率与战伤率、战伤部件的易损性与抢修性、抢修备件的类型以及抢修人员的经验等实际因素，其实用性强，提高了飞机战伤抢修备件需求预测的有效性。

[1] 姚武文.飞机战伤分析、评估与修复[M].北京：解放军出版社出版，2006.

[2] 蔡开龙,姚武文,孙云帆,等.飞机战伤抢修备件需求预测方法研究[J].电光与控制，2010，17(12)：60-62.

[3] 任博, 张恒喜, 苏畅. 基于支持向量机的飞机备件需求预测[J].火力与指挥控制, 2005, 30(3): 78-81.

责任编辑 马彤

Study on Spare Part Requirement Prediction Model of Aircraft Battle Damage Assessment and Repair based on Layer Analysis Method

YAO Wuwen

(The First Aeronautic Institute of Air Force, Xinyang 464000, China)

While the aviation equipment is widely used, spare repair parts have become an outstanding problem in the safeguard aviation capability and continuous high intensity. The aircraft repair spare parts are the important link in the optimal protection in the prediction model. Consider factors of the aircraft battle damage rate and rate of the wounded, the wounded parts of vulnerability and the type of repair, spare repair parts and the experience of emergency workers. Construct calculation models of the injuries of aircraft, the component number of injuries and wounds aircraft repair its practicability is strong. The models improve the effectiveness of the plane the injuries spare repair parts demand prediction, and it can provide the reference and basis for the plane to repair the wounded plan formulation.

aircraft battle damage assessment and repair, spare part, prediction, layer analysis method

V 271.4

A

姚武文(1959-)，男，教授，主要从事飞机战伤抢修等方面的研究。

2016-04-06