CN103177191A - 一种战斗部毁伤效能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种战斗部毁伤效能评估方法，该方法适用于常规战斗部的动态和静态毁伤效能评估。具体过程为：计算战斗部的毁伤幅员，计算战斗部单发毁伤概率，根据所计算的毁伤幅员和单发毁伤概率评估出战斗部的毁伤效能。本发明综合考虑了战斗部毁伤威力和目标易损性对毁伤效能的共同作用，这样使得评价的结果准确性更高。同时作为静态毁伤效能表征的毁伤幅员的概念，对应不同的战斗部毁伤作用场结构，其表征有一定的通用性。

Description

一种战斗部毁伤效能评估方法

技术领域

本发明涉及一种战斗部毁伤效能评估方法，属于毁伤理论分析技术领域。

背景技术

战斗部属于兵器科学与技术的毁伤理论与技术范畴，作为武器系统的核心组成部分，战斗部对整个武器系统的作战效能具有决定性影响，直接关系到武器系统实战效果和任务使命的完成。战斗部毁伤效能是战斗部对目标毁伤能力的综合体现，是毁伤技术总体水平的核心反映和评定依据。对于广义的毁伤评估来说，可分别从目标和战斗部两个基点出发开展研究，其中前者可称为目标毁伤评估，体现为目标易损性，注重毁伤元作用下目标的毁伤响应规律；后者是指战斗部毁伤效能评估，关注战斗部对目标的综合毁伤能力。从战斗部毁伤效能评估的角度看，目前尚未真正建立统一公认的量化描述战斗部综合毁伤能力的归一化指标和战斗部毁伤效能量度表征方法；现有战斗部毁伤效能评估方法不尽科学和合理，有待于深化完善和统一规范，基于毁伤效能的战斗部威力试验考核方法有待于建立和发展。

战斗部毁伤效能从其威力性能上得到一定程度的体现，表现为威力参数的集合，如破片杀伤战斗部包括破片质量（形状）、数量、初速、飞散角等，将其写成数学形式为

C＝{m,N,v₀,Φ,…}  (1)

式中：C表示威力；m,N,v₀,Φ分别表示破片质量、数量、初速和飞散角等。

显而易见，简单通过战斗部的威力性能和威力参数集合的形式难以表征战斗部毁伤效能，首先各威力参数相对独立，简单集合的形式无法直观反映战斗部固有毁伤能力并实现综合评定；另外只从战斗部自身考虑，不与目标相联系，无法反映战斗部对目标的毁伤结果并进行量化表征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种战斗部毁伤效能评估方法，该方法适用于常规战斗部的动态和静态毁伤效能评估。

实现本发明的目的的技术解决方案为：

一种战斗部毁伤效能评估方法，具体过程为：计算战斗部的毁伤幅员，计算战斗部单发毁伤概率，根据所计算的毁伤幅员和单发毁伤概率评估出战斗部的毁伤效能；

所述计算战斗部的毁伤幅员的具体过程为：

步骤101、获取目标的毁伤律p(k)；

步骤102，利用加权平均的方法求出毁伤元参量平均值

其中k_i为第i个毁伤元的参量；

步骤103、根据战斗部的静态威力参数计算其毁伤作用场中各点的静态威力参数C(x,y,z)；

步骤104、根据毁伤元参量平均值

与静态威力参数C(x,y,z)求解毁伤元的球面密度a(x,y,z)；

$a(x,y,z)=C(x,y,z)\stackrel{\‾}{k}$

并根据所述球面密度a(x,y,z)求解毁伤作用场中各点的目标毁伤概率p(x,y,z)；

p(x，y，z)=1-e^{1-a(x，y，z)S}  (4)其中S为目标沿炸点方向的投影面积；

步骤105、根据所述毁伤率p(x,y,z)计算战斗部的毁伤幅员E_s；

E_s＝∫∫∫p(x，y，z)dxdydz  (5)。

有益效果

（1）本发明综合考虑了战斗部毁伤威力和目标易损性对毁伤效能的共同作用，这样使得评价的结果准确性更高。

（2）本发明作为静态毁伤效能表征的毁伤幅员的概念，对应不同的战斗部毁伤作用场结构，其表征有一定的通用性。

附图说明

图1是战斗部毁伤效能评估基本原理框架示意图。

图2是毁伤幅员解算流程示意图。

具体实施方式

战斗部毁伤效能评估研究具有系统和综合属性，战斗部毁伤效能反映的是毁伤元对目标作用以及整个毁伤元作用场对目标整体毁伤效应的综合结果。

本发明对战斗部毁伤效能的评估采用两个量度：一是毁伤幅员，定义为对战斗部毁伤作用场通过概率加权得到的毁伤概率为1等效空域，其反映战斗部的固有能力，即称为静态毁伤效能；二是单发杀伤概率，从战斗部实战能力发挥和武器最终毁伤结果的角度出发，考虑弹-目终点交汇状态、命中规律和引信启动规律等，反映与武器系统相关联的实际作战能力，即称为动态毁伤效能，也就是武器或弹药的终点毁伤效能。本发明通过定义常规战斗部毁伤效能评估的静态和动态表征方法，计算毁伤幅员和单发毁伤概率，综合考虑目标易损性和战斗部威力两方面因素进行毁伤效能评估。

如图1所示，本发明的具体过程为：计算战斗部的毁伤幅员，计算战斗部单发毁伤概率，根据所计算的毁伤幅员和单发毁伤概率评估出战斗部的毁伤效能；

如图2所示，计算战斗部的毁伤幅员的具体过程为：

步骤101、获取目标的毁伤律p(k)。

毁伤效能评估的对象和载体是弹药或战斗部，战斗部毁伤效能评估必须是面向目标的，同一战斗部对不同的目标具有不同的毁伤效能。基于毁伤效能评估的目标易损性建模主要包括三个部分：划分毁伤等级、构建等效靶模型和确定毁伤律，常用的毁伤律为“0-1”分布的概率分布函数形式，这是一种较为简单的形式，可适用于多种毁伤元，例如：冲击波、射流、穿甲弹和EFP等，其数学表达式为

$p\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& k<k^{*}\\ 1& k\&GreaterEqual;k^{*}\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，p(k)为目标毁伤律，k为毁伤元参量，k^*为毁伤元参量的某一阈值，一般为试验常数，即通常所谓的毁伤判据、毁伤标准和杀伤标准等。

对0-1分布函数的扩展得出线性分布函数，也相当于其它各种连续分布函数的近似，具体数学形式为

$p\left(k\right)=\begin{array}{}\end{array}\left\{\begin{array}{cc}0& 0<k\&le;k_1\\ \frac{k-k_1}{k_2-k_1}& k_1<k<k_2\\ 1& k\&GreaterEqual;k_2\end{array}\right.$

式中k₁、k₂为毁伤元参量的某一阈值。

另外一种毁伤律形式为泊松分布函数，它主要适用于破片类毁伤元及多个同类毁伤元共同作用，假设破片命中概率符合泊松分布，破片命中目标事件相互独立，且破片在命中区域均匀分布，在一枚破片命中毁伤概率为1的条件下，则至少有一枚命中的概率为

p(k)＝1-exp(n)

式中，n为命中破片数的数学期望。若1枚破片命中条件下的毁伤概率为δ(0≤δ≤1)，可得p(k)＝1-exp(nln(1-δ))≈1-(1-δ)ⁿ。

步骤102，利用加权平均的方法求出毁伤元参量平均值

其中k_i为第i个毁伤元的参量。

步骤103、根据战斗部的静态威力参数计算其毁伤作用场中各点的静态威力参数C(x,y,z)。

步骤104、根据所述

与所述C(x,y,z)毁伤元的球面密度a(x,y,z)；

$a(x,y,z)=C(x,y,z)\stackrel{\&OverBar;}{k}$

并根据所述球面密度a(x,y,z)求解毁伤作用场中各点的目标毁伤概率p(x,y,z)。

p(x,y,z)＝1-e^1-a(x,y,z)S  (4)

其中S-目标沿炸点方向的投影面积

然后将各点毁伤率用平滑的曲线连接，当所述作用场为一维（即垂直作用场）时，则作用场中各点的毁伤概率可以连接成一条一维的直线，当所述作用场为二维（即平面作用场）时，则作用场中各点的毁伤概率可以连接成二维平面，当所述作用场为三维时，则作用场中各点的毁伤概率可以连接成三维立体结构。

步骤105、根据所述毁伤率p(x,y,z)计算战斗部的毁伤幅员E_s；

E_s＝∫∫∫p(x,y,z)dxdydz  （5）其中，p(x,y,z)为目标毁伤概率，按这样的数学处理方法，E_s值的大小定量表征了战斗部毁伤效能的高低，对于战斗部毁伤作用场为三维立体结构时，毁伤幅员E_s具有体积的量纲；对于战斗部毁伤作用场为二维平面结构时，则具有面积的量纲；同理对于聚能破甲和动能穿甲战斗部的一维线性结构，则具有长度的量纲。

本发明战斗部单发毁伤概率的计算为现有技术，本发明战斗部单发毁伤概率通过现有的全概率公式描述，此为现有技术，因此以下仅对其作简单说明。

假设目标无对抗、战斗部所处的系统无故障的条件下，其一般性数学表达式为

式中：G(x,y,z)—坐标杀伤规律；

—炸点分布密度函数。坐标杀伤规律G(x,y,z)由战斗部威力参数、目标易损性和战斗部与目标的相对位置所决定；炸点分布密度

由命中规律和引信启动规律确定，针对具体的战斗部效能评估，G(x,y,z)和

有不同的形式。

本发明对于不同的战斗部形式选取不同的评估方法，根据计算所得出的毁伤幅员E_s和单发毁伤概率E_d的高低来评估战斗部的毁伤效能，相同条件下，其值越高，则毁伤效能越好。

本发明以战斗部为对象和载体、面向具体目标的毁伤效能评估，基于特定目标毁伤结果，通过构建战斗部静态和动态毁伤效能的数学模型并通过解析计算和模拟仿真等解算方法，得出评估结果和结论。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种战斗部毁伤效能评估方法，其特征在于，具体过程为：计算战斗部的毁伤幅员，计算战斗部单发毁伤概率，根据所计算的毁伤幅员和单发毁伤概率评估出战斗部的毁伤效能。

2.根据权利要求1所述战斗部毁伤效能评估方法，其特征在于，所述计算战斗部的毁伤幅员的具体过程为：

步骤101、获取目标的毁伤律p(k)；

步骤102，利用加权平均的方法求出毁伤元参量平均值

其中k_i为第i个毁伤元的参量；

步骤103、根据战斗部的静态威力参数计算其毁伤作用场中各点的静态威力参数C(x,y,z)；

步骤104、根据毁伤元参量平均值k与静态威力参数C(x,y,z)求解毁伤元的球面密度a(x,y,z)；

$a(x,y,z)=C(x,y,z)\stackrel{\&OverBar;}{k}$

并根据所述球面密度a(x,y,z)求解毁伤作用场中各点的目标毁伤概率p(x,y,z)；

p(x,y,z)＝1-e^1-a(x,y,z)S   (4)

其中S为目标沿炸点方向的投影面积；

步骤105、根据所述毁伤率p(x,y,z)计算战斗部的毁伤幅员E_s；

$E_s=\&Integral;\&Integral;\&Integral;p(x,y,z)\mathrm{dxdydz}---\left(5\right).$

3.根据权利要求1所述战斗部毁伤效能评估方法，其特征在于，所述计算战斗部单发毁伤概率E_d为：

式中：G(x,y,z)为坐标杀伤规律；

为炸点分布密度函数。

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