基于粗糙集的武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力綜合評(píng)價(jià)*

郭 聚 韓建立 呂照富 李 識(shí) 張 杰 劉建民

（1.海軍航空大學(xué) 煙臺(tái) 264001）（2.中國(guó)人民解放軍65529部隊(duì) 遼陽 111000）（3.中國(guó)人民解放軍91614部隊(duì) 大連 116044）

1 引言

武裝直升機(jī)作為唯一能夠抵達(dá)任何地形區(qū)域的作戰(zhàn)平臺(tái)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中扮演著不可或缺的角色，可完成攻擊敵地面裝甲目標(biāo)、火力支援、機(jī)降掩護(hù)、低空偵查等多樣化軍事行動(dòng)。作戰(zhàn)能力評(píng)估是武裝直升機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)階段和作戰(zhàn)試用階段必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估具有十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際評(píng)估過程中，由于武裝直升機(jī)參數(shù)眾多，使得評(píng)價(jià)體系中的很多指標(biāo)沒有得到客觀精確的表達(dá)。對(duì)于這種大量無規(guī)律的數(shù)據(jù)，粗糙集理論可將大量冗雜的數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)得到能力評(píng)估指標(biāo)，并利用重要度的概念求得各指標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)加權(quán)評(píng)分法得到武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力［1～4］。

2 武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力分析

武裝直升機(jī)的作戰(zhàn)能力是指武裝直升機(jī)在某個(gè)條件下能夠完成任務(wù)的能力，對(duì)裝備設(shè)計(jì)、戰(zhàn)法運(yùn)用和方案抉擇有重大影響。武裝直升機(jī)的作戰(zhàn)能力分析的關(guān)鍵是要綜合考慮各類影響武裝直升機(jī)完成任務(wù)的因素，利用選取的指標(biāo)構(gòu)造評(píng)估模型。在選取指標(biāo)時(shí)，要選取切實(shí)對(duì)作戰(zhàn)能力有影響的指標(biāo)，既要考慮指標(biāo)間功能不重疊，又要綜合考慮整個(gè)指標(biāo)體系是否客觀全面。根據(jù)參考文獻(xiàn)［5］中建立的指標(biāo)評(píng)估體系，將武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力分為三個(gè)方面：基本能力、攻擊能力、生存能力。結(jié)合武裝直升機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)特點(diǎn)，最終本文選取指標(biāo)如下。

1）最大爬升率

爬升率指的是武裝直升機(jī)在空中飛行時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)能夠上升的最大高度。同一飛行器，高度和爬升角對(duì)爬升率都有影響。在實(shí)戰(zhàn)中，爬升率大，可率先搶占制高點(diǎn)，獲得視野優(yōu)勢(shì)，并可以向下俯沖攻擊獲得更大的速度。

2）最遠(yuǎn)航程

最遠(yuǎn)航程是指直升機(jī)一次加滿油，不攜帶有效載荷，在無風(fēng)和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，采用油耗最小的飛行高度、速度，油料耗盡時(shí)所能達(dá)到的航程。更大的航程可以使武裝直升機(jī)執(zhí)行更多種類的任務(wù)，提高打擊范圍。

3）最遠(yuǎn)有效射程

最遠(yuǎn)效射程是指武器在滿足規(guī)定的準(zhǔn)確性和殺傷力時(shí)所能攻擊到目標(biāo)的最遠(yuǎn)距離。射程越遠(yuǎn)，使得武裝直升機(jī)在遠(yuǎn)離敵火力有效射程范圍內(nèi)攻擊。提高了武裝直升機(jī)的火力打擊能力，同時(shí)有利于直升機(jī)完成攻擊后盡快脫離戰(zhàn)場(chǎng)，規(guī)避敵搜索和攻擊。

4）破甲能力

武裝直升機(jī)對(duì)地作戰(zhàn)的主要任務(wù)就是摧毀敵地面裝甲目標(biāo)，破甲厚度指的是導(dǎo)彈垂直穿透均質(zhì)鋼板的厚度，是對(duì)敵地面裝甲目標(biāo)殺傷能力的直接體現(xiàn)。

5）最大載彈量

武裝直升機(jī)一次戰(zhàn)斗起飛所能攜帶的航空武器彈藥的最大重量。提高載彈量可以使其完成更多輪次的攻擊，提高對(duì)敵殺傷效果。

6）最大飛行速度

飛行速度是評(píng)價(jià)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力的一個(gè)重要指標(biāo)，通常來說，飛行速度越快，越容易完成突防進(jìn)攻，其規(guī)避敵攻擊的能力也越強(qiáng)。

7）抗墜毀能力

直升機(jī)由于其特殊的設(shè)計(jì)構(gòu)造，使得一旦某個(gè)動(dòng)力、傳動(dòng)部件出現(xiàn)問題，就很容易造成墜毀，比如槳葉、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置都是較為容易受損的部位。而且直升機(jī)一般飛行高度較低，長(zhǎng)時(shí)間低空飛行不僅要規(guī)避地形障礙，還要規(guī)避敵方的地對(duì)空武器打擊。在這樣的作戰(zhàn)環(huán)境下，導(dǎo)致武裝直升機(jī)非正常接地現(xiàn)象更加普遍。因此，武裝直升機(jī)的抗墜毀性至關(guān)重要。

根據(jù)以上分析，構(gòu)建出武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。如圖1所示。

圖1 武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 基于粗糙集的評(píng)估方法

1）建立數(shù)據(jù)模型

綜合考慮武裝直升機(jī)的作戰(zhàn)需求和各系統(tǒng)組成，將影響作戰(zhàn)的主要指標(biāo)選取出來，指標(biāo)的選取既要能夠體現(xiàn)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力，又要考慮不同研究對(duì)象間同一指標(biāo)具有可比性注意避免各指標(biāo)屬性重復(fù)，待指標(biāo)挑選完畢后，綜合分析所取指標(biāo)是否能全面。根據(jù)粗糙集理論定義，條件屬性C對(duì)應(yīng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)，論域U即為各研究對(duì)象，各對(duì)象的指標(biāo)具體數(shù)值為ci。

2）作戰(zhàn)能力指標(biāo)離散化處理

指標(biāo)離散化處理直接影響評(píng)價(jià)效果，本文采用專家打分法對(duì)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力指標(biāo)進(jìn)行打分。

3）確定指標(biāo)權(quán)重

由粗糙集理論，得到各指標(biāo)的重要度即權(quán)重。例如：U/ind（C）=｛c2，c3，c4，c5｝表示去掉屬性c1后的分類情況。posc(f)=C_(f)，稱為C的f正域，例如：U/ind（C）=｛c2，c3，c4，c5｝（f）表示去掉屬性c1后的正域值。NEGC(f)=U/C_(f)，稱為C的f負(fù)域。，式中，qi是第i個(gè)指標(biāo)的重要度即權(quán)重，card(U)表示U中的元素的個(gè)數(shù)，表示集合中的元素?cái)?shù)量。然后歸一化qi，得ωi即為各指標(biāo)權(quán)重［6］。

4）對(duì)作戰(zhàn)能力排序

4 實(shí)例應(yīng)用

1）屬性離散化處理

為了利用粗糙集理論對(duì)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力進(jìn)性評(píng)價(jià)，為了準(zhǔn)確對(duì)武裝直升機(jī)能力進(jìn)行評(píng)估，本文將武裝直升機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)［7］，對(duì)圖1中各屬性進(jìn)行離散化處理。

c1為爬升率：（1—低，2—較低，3—一般，4—較高，5—高）；

c2為最遠(yuǎn)航程：（1—短，2—較短，3—一般，4—較長(zhǎng)，5—長(zhǎng)）；

c3為最遠(yuǎn)有效射程：（1—近，2—較近，3—一般，4—較遠(yuǎn)，5—遠(yuǎn)）；

c4為破甲能力：（1—弱，2—較弱，3—一般，4—較強(qiáng)，5—強(qiáng)）；

c5為最大載彈量：（1—弱，2—較弱，3—一般，4—較強(qiáng)，5—強(qiáng)）；

c6為最大飛行速度：（1—慢，2—較慢，3—一般，4—較快，5—快）；

c7為抗墜毀能力：（1—弱，2—較弱，3—一般，4—較強(qiáng)，5—強(qiáng)）。

通過專家打分法對(duì)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力參數(shù)進(jìn)行離散化處理，得表1知識(shí)表達(dá)系統(tǒng)［8～11］。

表1 武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力專家打分表

2）確定指標(biāo)權(quán)重

由表1得到：

U/ind（C）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝；

posc(f)｛1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12｝=12。

U/ind（c2，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9，10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c2，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3，8），（4），（5），（6），（7），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c3，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（4），（5），（6），（7），（9），（10），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c2，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（2，10），（3），（4），（5，6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c4，c5，c6，c7）=｛（1），（3），（4），（7），（8），（9），（11），（12）｝=8。

U/ind（c1，c2，c3，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11，12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c5，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10）｝=10。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c6，c7）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=12。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c5，c7）=｛（1），（2），（3），（4，7），（5），（6），（8），（9），（10），（11），（12）｝≠U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c5，c7）=｛（1），（2），（3），（4，7），（5），（6），（8），（9），（10），（11），（12）｝=10。

U/ind（c1，c2，c3，c4，c5，c6）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=U/ind（C）；

pos（c1，c2，c3，c4，c5，c6）=｛（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7），（8），（9），（10），（11），（12）｝=12。

經(jīng)計(jì)算指標(biāo)c5、c7為冗余指標(biāo)，僅保留指標(biāo)c1、c2、c3、c4、c6，對(duì)指標(biāo)c1、c2、c3、c4、c6進(jìn)行歸一化處理，可分別得到c1、c2、c3、c4、c6的指標(biāo)權(quán)重ωi=（0.167，0.167，0.333，0.167，0.167）。

3）綜合評(píng)價(jià)

5 結(jié)語

未來戰(zhàn)場(chǎng)，空地一體化是必然趨勢(shì)，武裝直升機(jī)利用其輕便靈活的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，更能適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的復(fù)雜地形，能迅速搶占低空制空權(quán)，協(xié)調(diào)利用戰(zhàn)場(chǎng)各種空間，進(jìn)而支援我方地面部隊(duì)，同步實(shí)施立體作戰(zhàn)，發(fā)揮最大打擊力度［12］。本文利用粗糙集理論，有效刪減了在武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力評(píng)估中的冗余指標(biāo)，并根據(jù)重要度概念獲得了指標(biāo)的客觀權(quán)重，進(jìn)一步評(píng)估了武裝直升機(jī)的作戰(zhàn)能力并對(duì)作戰(zhàn)能力進(jìn)行排序。通過評(píng)估，發(fā)現(xiàn)我國(guó)武裝直升機(jī)作戰(zhàn)能力與世界主流武裝直升機(jī)相比仍處于弱勢(shì)地位，作戰(zhàn)能力有待提升［13］。