一种作战飞机战伤备件重要度的排序方法

标题：一种作战飞机战伤备件重要度的排序方法

摘要：本发明提供一种作战飞机战伤备件重要度的排序方法，包括以下步骤：根据飞机被攻击的方向，定义部件杀伤的初始参数；确定每个部件遭受N次打击后的杀伤概率和生存概率；确定飞机的独立存在状态j及飞机受到N次打击后各独立存在状态的发生概率；给定各独立存在状态j的系统性能aj；确定飞机各余度致命性部件的Griffith重要度WI1G(i)；排序。优点为：本发明给出的战伤备件重要度排序方法，不仅考虑了飞机的中间状态还考虑了飞机的性能，最后给出飞机战伤备件排序，排序结果更为客观准确，在对飞机战伤备件进行重要度排序后，有助于更为简单快速的确定战伤飞机的备件需求。

申请号：CN201810290485.0

申请日：2018/4/3

申请人：西北工业大学; 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所; 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所

首项权利要求：1.一种作战飞机战伤备件重要度的排序方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立飞机的战伤备件模型，包括：
将飞机部件划分为致命性部件和非致命性部件；致命性部件进一步划分为余度致命性部件和非余度致命性部件；其中，余度致命性部件和非致命性部件属于待排序的战伤备件；
假设余度致命性部件的数量为x个，依次记为：C1、C2, …, Cx；x为偶数，并且，部件C1和部件C2互为余度部件，部件C3和部件C4互为余度部件, …, 部件Cx-1和部件Cx互为余度部件；
确定余度致命性部件的最小割集为：{{C1、C2}、{C3、C4}, …, {Cx-1、Cx}}；根据余度致命性部件的最小割集绘制飞机杀伤树；
假设非致命性部件的数量为y个，依次记为：Cx+1、Cx+2, …, Cx+y；
步骤2：根据飞机执行任务时的威胁环境确定飞机被攻击的方向；其中，飞机执行任务时威胁环境包括：飞机飞行速度、飞行飞行高度、飞机与防空火炮的水平距离、飞机与防空火炮的偏移距离以及被攻击方向与飞机前进方向夹角的补角；
步骤3：根据飞机被攻击的方向，定义部件杀伤的初始参数；所述初始参数包括：飞机在一次任务中遭受的打击次数N以及飞机第i个部件Ci被杀伤的概率 其中，i∈(1 , 2 , … , x, …, x+y)； 中，P表示概率，下标k表示杀伤，i表示部件编号；
步骤4：确定每个部件遭受N次打击后的杀伤概率和生存概率，包括：
飞机遭受N次随机打击，利用二项式方法确定飞机中每个部件遭遇N次打击后的生存概率为：
其中： 表示飞机第i个部件Ci遭遇N次打击后的生存概率； 中，P表示概率，s表示生存，N表示飞机在一次任务中遭受的打击次数，i表示部件编号；
飞机遭受N次打击后部件的杀伤概率为：
其中： 表示飞机第i个部件Ci遭遇N次打击后的杀伤概率； 中，P表示概率，k表示杀伤，N表示飞机在一次任务中遭受的打击次数，i表示部件编号；
将步骤3确定的初始参数带入公式(1)和公式(2)中，计算得到每个余度致命性部件以及每个非致命性部件遭受N次打击后的杀伤概率和生存概率；
对于余度致命性部件，执行步骤5、步骤6和步骤7后，再执行步骤8；对于非致命性部件，直接执行步骤8；
步骤5：确定飞机的独立存在状态j及飞机受到N次打击后各独立存在状态的发生概率；
其中j＝1, 2, …, M，分别代表飞机各独立存在状态；
具体的，利用排列组合法确定飞机所有的杀伤状态，由于共有x个余度致命性部件，因此，飞机总的独立存在状态共有2x种，分别把导致飞机杀伤的状态合并，只有飞机生存且部件杀伤时才考虑战伤备件，由此得到飞机各独立存在状态在N次打击后的概率值；
其中，对于x个余度致命性部件，存在以下飞机生存且部件杀伤的独立存在状态：
第1种，仅一个余度致命性部件被杀伤，假设仅部件Cv被杀伤，其他x-1个部件完好，此时飞机独立存在状态在N次打击后的概率值为：部件Cv遭受N次打击后的杀伤概率 与其他x-1个完好部件在N次打击后的生存概率的乘积；
第2种，仅两个余度致命性部件被杀伤，并且，被杀伤的部件不是互为余度的部件，假设仅部件Cv和部件Cu被杀伤，其他x-2个部件完好，此时飞机独立存在状态在N次打击后的概率值为：部件Cv遭受N次打击后的杀伤概率 部件Cu遭受N次打击后的杀伤概率 与其他x-2个完好部件在N次打击后的生存概率的乘积；
依此类推第x/2-1种，仅x/2-1个余度致命性部件被杀伤，并且，被杀伤的部件不是余度部件，此时飞机独立存在状态在N次打击后的概率值为：各个被杀伤部件遭受N次打击后的杀伤概率与每个完好部件遭受N次打击后的生存概率的乘积；
步骤6：给定各独立存在状态j的系统性能aj；
步骤7：确定飞机各余度致命性部件的Griffith重要度WI G1 (i)：
飞机在作战前，飞机第i个部件Ci的可用度Pi1＝1；
余度致命性部件的状态空间为{0, 1}，其中0表示杀伤状态，1表示生存状态；飞机状态空间为{0, 1, 2, …, M}，飞机第i个部件Ci的Griffith重要度WI G1 (i)通过公式(3)确定：
其中：PrN(Φ(1i, X)＝j)表示当第i个部件Ci处于完好状态时，飞机为第j种独立存在状态的概率；PrN(Φ(0i, X)＝j)表示第i个部件Ci杀伤状态时，飞机为第j种独立存在状态的概率；其中Pr表示概率，N表示飞机在一次任务中遭受的打击次数，1表示完好，0表示杀伤，X表示部件向量，Φ(1i, X)表示飞机结构函数，j表示飞机的第j个独立存在状态；aj表示系统系能；M表示飞机独立存在状态总数；
其中：PrN(Φ(1i, X)＝j)的计算方法为：假设第j种独立存在状态中，有X1个部件处于完好状态，有x-X1个部件处于杀伤状态，则：对于完好状态的部件，令其遭受N次打击后的生存概率为1，令其遭受N次打击后的杀伤概率为0；对于杀伤状态的部件，其遭遇N次打击后的生存概率通过公式1计算，其遭受N次打击后的杀伤概率通过公式2计算，将其代入到步骤5中的飞机独立存在状态在N次打击后的概率值的计算公式中，计算结果即为PrN(Φ(1i , X)＝j)；
PrN(Φ(01, X)＝j)的计算方法为：假设第j种独立存在状态中，有X1个部件处于完好状态，有x-X1个部件处于杀伤状态，则：对于杀伤状态的部件，令其遭受N次打击后的生存概率为0，令其遭受N次打击后的杀伤概率为1；对于完好状态的部件，其遭遇N次打击后的生存概率通过公式1计算，其遭受N次打击后的杀伤概率通过公式2计算，将其代入到步骤5中的飞机独立存在状态在N次打击后的概率值的计算公式中，计算结果即为PrN(Φ(01, X)＝j)；
步骤8：通过步骤7，得到各个余度致命性部件的Griffith重要度WI G1 (i)，按Griffith重要度WI G1 (i)值由大到小排序，即为余度致命性部件按重要度从高到低的顺序排列；然后，对于步骤3计算得到的每个非致命性部件遭受N次打击后的杀伤概率，按遭受N次打击后的杀伤概率值由大到小排序各个非致命性部件，即为非致命性部件按重要度从高到低的顺序排列；最后，非致命性部件的重要度均低于余度致命性部件的重要度，由此，将非致命性部件排列在所有余度致命性部件的后面，由此得到最终的各部件的排序结果。

专利类型：发明申请