战斗机空战效能评估方法应用探讨

通过应用现有的作战飞机空战效能的数学分析模型,在已有的历史空战实例资料数据的基础上,进一步确定或者探讨有关战效分析的数学模型中的待定因子或者假想忽略不计的参数,进而对作战飞机空战时的效能评估的研究模型作一些验证和完善性质的分析,从而提出有关战斗机空战时作战效能评估的新思路或新概念.比如,通常所理解的作战效能,也称为评估效能或静态效能,经过加权以后,形成实战效能或对抗效能,也可称为动态效能.经过计算分析,认为对抗效能的数量级别,要比评估效能的数量级别大,甚至很大.     

机载火控系统的对空作战效能分析

机载火控系统的作战效能评估是飞机作战效能评估的重要内容.运用将影响图因子理论与兰彻斯特方程相结合的建模方法,建立了机载火控系统的对空作战效能评估模型.计算了装备不同机载火控系统飞机的空战损伤比,效能指标反映了不同机载火控系统对空战优势的影响,并绘出了机载火控系统性能指标(瞄准误差、目标识别概率、占位时间)对飞机空战损伤比的影响曲线图,为改进空战飞机火控系统装备提供可靠依据.该模型为评估飞机空战效能奠定了基础,并具有实际作战指挥意义.      

战斗机对地攻击作战效能分析

运用马尔柯夫过程理论,建立了战斗机攻击地面目标的战场想定和数学模型.通过分析战斗机的作战生存特征、打击能力和所使用的进攻战术以及各种战场防空武器系统的物理特性和损伤机理,评估了任务成功率、目标被毁率、飞机损失率以及与费用相关的最优战斗时间等作战效能指标.给出了战斗机对地攻击作战效能的计算实例.结果表明所建模型客观地描述了对地攻击作战的实质.     

反辐射导弹对抗防空系统作战效能分析

研究飞机携带反辐射导弹(ARM)对抗地空导弹(SAM)防空系统的作战效能.给出SAM的最大可攻击数和平均可攻击数,分析ARM的速度超前特性,给出单机一次出击中使用ARM对SAM雷达的平均杀伤概率和飞机被击毁概率的计算方法,得到飞机使用ARM时机群损失的数量,提出对ARM的设计要求.     

推力矢量和二元喷管

推力矢量是第四代战斗机获得过失速机动性的必要条件,而二元喷管又是推力矢量控制中性能较为优越的一类喷管。本文较全面地阐述了目前世界上推力矢量和二元喷管的发展和现况、二元喷管的构造和性能、二元喷管对改进飞机升阻特性和机动的作用。推力矢量能显著提高飞机在空战中的作战效率以及推力矢量控制所需的效能也在文中作了介绍。     

现代战斗机空战能力评估及敏感性分析

考虑四代机的特征并结合现代空战特点,建立适用于评估四代机空战能力的层次体系结构模型,结合层次分析法与模糊隶属度函数法进行空战效能的静态评估, 并提出了空战能力对结构模型中最底层各单项指标及同层各指标的敏感性概念和算法.以典型四代机和三代机为例,对构建的模型体系和评估方法进行了验证和细致分析,表明效能的静态评估具有合理性,并且通过效能值对指标的敏感性分析,能为战斗机升级和作战使用提供理论指导.     

新一代战斗机机动作战决策与仿真

近距空战要求新一代战斗机具有较好的机动性能.根据基本的空战机动模式进行机动作战决策的建模,在综合飞行/火力/推进分布式计算机实时仿真系统中,运用大机动非线性鲁棒飞行控制律进行了典型的机动作战仿真.仿真结果表明,具有大机动性能的飞机在空战过程中显示出了很好的效益优势.      

非对称空战体系对抗研究

对战斗机分代及其空战能力评估进行了研究,提出了空战体系对抗中,交战双方武器装备非对称度的概念和计算方法.基于体系对抗物理描述和数学模型,发展了非对称战役优势参数的概念.通过对典型的对称、非对称和极限非对称战役想定的作战模拟和分析,探讨了战斗机武器装备的数量与质量关系问题,装备质量太差就很难用数量去弥补.计算结果表明考虑非对称度影响的分析更接近当今战争的实际.      

超视距空战中多机协同制导方法

对空空导弹制导权交接的任务分配问题,根据己方飞机与制导权需交接的导弹的态势建立了对导弹的态势优势模型;根据己方飞机对该导弹攻击目标的态势建立了对目标的探测能力模型;根据敌方飞机对己方飞机的态势建立了己方飞机受到的威胁度模型;根据敌我双方飞机的空战能力建立了空战效能优势模型.在这4种模型的基础上建立了己方飞机对导弹的总的制导优势模型.在总的制导优势的基础上建立了协同制导任务分配模型,并采用遗传算法对协同制导任务分配问题进行优化求解.仿真结果表明,该方法能够实时地计算制导优势和进行任务分配,有效地完成多机协同制导.     

俄空军试验新型K-37M远程空空导弹

据报道,俄罗斯空军正在试验,并将很快部署先进的K-37M战术空空导弹,这将极大地增强作战效能。导弹由米格-31BM战斗机携带,未来也可以用在其他作战飞机上。     

编队歼击机超视距截击效能评估

应用兰彻斯特理论研究了编队歼击机超视距截击的效能评估问题.对照兰彻斯特理论假设条件与超视距截击背景,使用第二线性律与平方律分别描述了截击空战的探测阶段与射击阶段.以最大损失交换比为原则,将火力分配引入到评估模型中.利用机载雷达的探测概率与空空导弹的击毁概率,分别建立了每架飞机探测效能与射击效能的动态模型.算例表明,突击方护航歼击机的价值系数显著影响拦截方的火力分配,拦截方选择先攻击护航歼击机再攻击歼击轰炸机的战术,采取电子对抗措施,提高飞机生存力均可提高截击效能,该模型计算简便、合理有效.     

远程空空导弹作战体系

探讨实现远程空空导弹作战的有效技术途径.将各种可调用的探测及通讯手段,组成远程目标运动信息获取及导弹制导指令信息传输网,与导弹载机以及导弹共同组成作战体系,实现对远程目标的攻击.提出了远程空空导弹作战体系方案,建立了各个组成的相关数学模型,分析了信息探测、传输、融合误差对作战效果的影响,完成了作战体系的仿真.结果表明该远程空空导弹作战体系方案是有效的.     

后射空空导弹稳定性问题研究

提出了解决空空导弹后射速度过零姿态角不稳问题的速度快速过零法.方法的思路是增大加速器推力,使速度快速由负变为正,使发散的姿态角限制于允许范围内.进而,姿态角扰动因导弹姿态变稳而收敛.进行了导弹后射姿态角变化动态过程的定性分析.采用仿真方法,定量分析了方法原理上的可行性,分析了静态稳定系数、起始攻角扰动、后射速度初值对姿态角运动的影响.结果证明方法有效.      

双机编队空空导弹协同发射区模拟仿真分析

对双机编队协同作战条件下的空空导弹发射区进行了仿真研究.通过分析单机作战条件下空空导弹实际发射区的形成机理,结合协同作战条件下空空导弹发射/制导方式,得出协同发射区的定义;建立导弹、目标和载机的运动模型,分析了影响协同发射区的导弹、发射机及制导机约束条件,采用黄金分割的方法搜索协同发射区的远界和近界,对不同参数影响下的双机协同发射区进行了仿真实验.仿真结果证实双机协同能有效扩大导弹允许发射区且协同发射区受制导机及导弹参数的影响.      

基于改进Terminal滑模的导弹大角度机动控制

针对空空导弹攻击载机尾后目标的大角度机动控制问题,提出一种基于复合滑模面与扰动抑制机制的非奇异Terminal滑模(NTSM)控制器设计方法。首先建立了包含有气动不确定性的直接力控制系统(RCS)空空导弹数学模型,并采用传统NTSM控制方法设计了导弹姿态控制律。然后,在此基础上,针对大角度机动时初始状态远离平衡点的问题,设计了一种复合滑模面以加快系统收敛速度。为解决大攻角下的气动不确定性导致的严重抖振问题,引入了扩张状态观测器(ESO)技术,实现了系统不确定量的在线估计与补偿。对所提方法的稳定性分析证明了系统的有限时间收敛特性。最后,将设计的控制器应用于空空导弹的敏捷转弯大角度机动控制,仿真结果表明新方法可以加快系统收敛速度,并能有效削弱未建模动力学造成的抖振现象。      

基于目标逃逸机动预估的空空导弹可发射区

为适应无人自主空战条件下对空空导弹火控解算的特殊需求,提出了基于目标机动预估的空空导弹可发射区问题。首先,基于导弹-目标追逃对抗策略,设计了目标机动预估模型,根据导弹与目标的相对方位信息,实现对目标逃逸机动方式的预估;然后,基于多种实际约束,构建了导弹运动动力学模型;最后,设计了基于黄金分割搜索算法的可发射区边界求解策略,实现对可发射区边界值的快速精确搜索。仿真结果表明,空空导弹对初始位置位于所提出的基于目标机动预估的可发射区内的目标,具有更大的命中概率;该可发射区更加适应近距空战中目标逃逸机动的剧烈态势变化,有利于导弹战术使用性能的充分发挥。      

后射空空弹的总体构想与控制律研究

讨论了空空导弹后射的工程实现问题.阐明了后射的必要性和其现实技术基础;分析了后射弹工程实现存在的问题(主动段的姿态静稳定性问题);提出了解决该问题的综合技术方案,依据该方案建立的系统模型,进行了系统设计及仿真.结果阐明,实现空空导弹后射是可能的.     

一种定量空战决策方法

提出了一种定量空战决策方法,以空空导弹的攻击区与发射条件为基础,通过定义空战态势指标函数,定量描述空战态势.根据空战态势指标函数值和中远程空战以及近距空战的特点决定采取的机动策略,将空战机动策略与当前空战状态变量之间的关系建立起来,使得从空战决策的前因定量计算空战策略的后果成为可能.空战整个过程的分析、评估、决策、机动等环节都是定量进行.建立了战机、目标机、导弹和决策模块的数学模型,给定不同的初始条件,对空战过程进行了仿真,分别验证了中远程空战决策和近距空战决策的有效性.     

面向探测效能增强的导弹路径规划方法

针对空空导弹在拦截飞机目标时规避人工诱饵干扰的探测路径规划需求,提出了一种面向探测效能增强的导弹路径规划方法。在传统A*路径规划方法的基础上,采用基于运动学的连续多步扩展方式生成路径扩展点,用于对干扰威胁区域的提前检测;采用速度与时间乘积表示规划步长,将固定距离步长转换为固定时间步长,以适应不同导弹速度下的路径规划;采用动态虚拟目标点替代真实目标点以将规划路径导向期望的探测进入角度。仿真结果表明,采用本文路径规划方法可以得到较小曲率、较短长度且可避开干扰威胁区域的路径,通过设定合适的探测进入角度可以减少导弹机动量并提高对目标的探测覆盖时长占比,有利于增强导弹对目标的探测效能。