基于粗糙集的武裝直升機作戰能力綜合評價*

郭 聚 韓建立 呂照富 李 識 張 杰 劉建民

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

1 引言

武裝直升機作為唯一能夠抵達任何地形區域的作戰平臺，在現代戰爭中扮演著不可或缺的角色，可完成攻擊敵地面裝甲目標、火力支援、機降掩護、低空偵查等多樣化軍事行動。作戰能力評估是武裝直升機研發設計階段和作戰試用階段必不可少的環節，對其進行科學合理的評估具有十分重要的工程應用價值。在實際評估過程中，由于武裝直升機參數眾多，使得評價體系中的很多指標沒有得到客觀精確的表達。對于這種大量無規律的數據，粗糙集理論可將大量冗雜的數據精簡得到能力評估指標，并利用重要度的概念求得各指標的權重，根據加權評分法得到武裝直升機作戰能力［1～4］。

2 武裝直升機作戰能力分析

武裝直升機的作戰能力是指武裝直升機在某個條件下能夠完成任務的能力，對裝備設計、戰法運用和方案抉擇有重大影響。武裝直升機的作戰能力分析的關鍵是要綜合考慮各類影響武裝直升機完成任務的因素，利用選取的指標構造評估模型。在選取指標時，要選取切實對作戰能力有影響的指標，既要考慮指標間功能不重疊，又要綜合考慮整個指標體系是否客觀全面。根據參考文獻［5］中建立的指標評估體系，將武裝直升機作戰能力分為三個方面：基本能力、攻擊能力、生存能力。結合武裝直升機作戰任務特點，最終本文選取指標如下。

1）最大爬升率

爬升率指的是武裝直升機在空中飛行時，單位時間內能夠上升的最大高度。同一飛行器，高度和爬升角對爬升率都有影響。在實戰中，爬升率大，可率先搶占制高點，獲得視野優勢，并可以向下俯沖攻擊獲得更大的速度。

2）最遠航程

最遠航程是指直升機一次加滿油，不攜帶有效載荷，在無風和標準大氣條件下，采用油耗最小的飛行高度、速度，油料耗盡時所能達到的航程。更大的航程可以使武裝直升機執行更多種類的任務，提高打擊范圍。

3）最遠有效射程

最遠效射程是指武器在滿足規定的準確性和殺傷力時所能攻擊到目標的最遠距離。射程越遠，使得武裝直升機在遠離敵火力有效射程范圍內攻擊。提高了武裝直升機的火力打擊能力，同時有利于直升機完成攻擊后盡快脫離戰場，規避敵搜索和攻擊。

4）破甲能力

武裝直升機對地作戰的主要任務就是摧毀敵地面裝甲目標，破甲厚度指的是導彈垂直穿透均質鋼板的厚度，是對敵地面裝甲目標殺傷能力的直接體現。

5）最大載彈量

武裝直升機一次戰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，提高對敵殺傷效果。

6）最大飛行速度

飛行速度是評價武裝直升機作戰能力的一個重要指標，通常來說，飛行速度越快，越容易完成突防進攻，其規避敵攻擊的能力也越強。

7）抗墜毀能力

直升機由于其特殊的設計構造，使得一旦某個動力、傳動部件出現問題，就很容易造成墜毀，比如槳葉、發動機、傳動裝置都是較為容易受損的部位。而且直升機一般飛行高度較低，長時間低空飛行不僅要規避地形障礙，還要規避敵方的地對空武器打擊。在這樣的作戰環境下，導致武裝直升機非正常接地現象更加普遍。因此，武裝直升機的抗墜毀性至關重要。

根據以上分析，構建出武裝直升機作戰能力評價指標體系。如圖1所示。

圖1 武裝直升機作戰能力評價指標體系

3 基于粗糙集的評估方法

1）建立數據模型

綜合考慮武裝直升機的作戰需求和各系統組成，將影響作戰的主要指標選取出來，指標的選取既要能夠體現武裝直升機作戰能力，又要考慮不同研究對象間同一指標具有可比性注意避免各指標屬性重復，待指標挑選完畢后，綜合分析所取指標是否能全面。根據粗糙集理論定義，條件屬性C對應各評價指標，論域U即為各研究對象，各對象的指標具體數值為ci。

2）作戰能力指標離散化處理

指標離散化處理直接影響評價效果，本文采用專家打分法對武裝直升機作戰能力指標進行打分。

3）確定指標權重

由粗糙集理論，得到各指標的重要度即權重。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負域。，式中，qi是第i個指標的重要度即權重，card(U)表示U中的元素的個數，表示集合中的元素數量。然后歸一化qi，得ωi即為各指標權重［6］。

4）對作戰能力排序

4 實例應用

1）屬性離散化處理

為了利用粗糙集理論對武裝直升機作戰能力進性評價，為了準確對武裝直升機能力進行評估，本文將武裝直升機各項性能參數劃分為5個等級［7］，對圖1中各屬性進行離散化處理。

c1為爬升率：（1—低，2—較低，3—一般，4—較高，5—高）；

c2為最遠航程：（1—短，2—較短，3—一般，4—較長，5—長）；

c3為最遠有效射程：（1—近，2—較近，3—一般，4—較遠，5—遠）；

c4為破甲能力：（1—弱，2—較弱，3—一般，4—較強，5—強）；

c5為最大載彈量：（1—弱，2—較弱，3—一般，4—較強，5—強）；

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，5—強）。

通過專家打分法對武裝直升機作戰能力參數進行離散化處理，得表1知識表達系統［8～11］。

表1 武裝直升機作戰能力專家打分表

2）確定指標權重

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。

經計算指標c5、c7為冗余指標，僅保留指標c1、c2、c3、c4、c6，對指標c1、c2、c3、c4、c6進行歸一化處理，可分別得到c1、c2、c3、c4、c6的指標權重ωi=（0.167，0.167，0.333，0.167，0.167）。

3）綜合評價

5 結語

未來戰場，空地一體化是必然趨勢，武裝直升機利用其輕便靈活的獨特優勢，更能適應戰場的復雜地形，能迅速搶占低空制空權，協調利用戰場各種空間，進而支援我方地面部隊，同步實施立體作戰，發揮最大打擊力度［12］。本文利用粗糙集理論，有效刪減了在武裝直升機作戰能力評估中的冗余指標，并根據重要度概念獲得了指標的客觀權重，進一步評估了武裝直升機的作戰能力并對作戰能力進行排序。通過評估，發現我國武裝直升機作戰能力與世界主流武裝直升機相比仍處于弱勢地位，作戰能力有待提升［13］。