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料弹性模量、弹丸材料体积模量、弹丸速度、飞机高度。 （2）导弹碎片参数设置，包括：导弹碎片形状（球形、立方形、圆柱形、菱形、平行 六面体形）、导弹碎片特征长度、导弹碎片特征宽度、导弹碎片特征厚度、导弹碎片质量、 135 导弹碎片材料强度、导弹碎片材料弹性模量、导弹碎片材料体积模量、导弹碎片速度、导弹 碎片密度、飞机高度。 图5 威胁参数 140 Fig.5 Threat parameters 1.5 易损性计算模块 根据《飞机非核生存力通用指南》（GJB/Z 202-2001），飞机易损性计算与分析软件应 当针对威胁类型的不同，提供相应的易损性评估结果。在该软件中，主要考虑两类威胁：一 145 类是非爆穿透物威胁，另一类是破片战斗部的导弹威胁。在获得目标的射击线数据后，便可 以根据穿透方程计算弹丸在飞机内部的运动情况，如图6 所示。根据每个部件的打击速度、 质量、打击方向等信息，结合杀伤树最小割集，便可计算飞机的单次（非爆弹丸）/多次（不 同导弹碎片分布密度）打击易损面积和杀伤概率。目前，有7 种方法可以用于计算飞机多击 中易损性，它们是：Binomial 法、Poisson 法、“放球入盒模型+Monte Carlo”法、Markov Chain 150 法、树图法、二项式简化法、泊松简化法等[1, 2, 8]。 2 算例 本算例以F35 的外形作为参考，建立飞机易损性模型，利用所开发的系统进行易损性分 析。由于内部部件及参数为假设，因此计算结果不具有实际意义，目的只是为了测试系统的 可行性。采用8g 的钢质球形碎片以2000m/s 的速度对飞机（图7）进行打击，飞机的KK、 155 A、C 级杀伤概率结果如图8 所示，C 级的杀伤概率云图如图9 所示，图中不同的颜色对应 不同的杀伤概率区域。 图6 威胁运动状态 Fig.6 160 Threat states of motion 图7 算例易损性模型 Fig.7 Vulnerability model for example aircraft 165 No 停止计算 初始V, M, d, w, L, Cf 等 Vr(rr), Mr, dr, wr, Lr, (Cf)r 等 针对铁材料板的威胁变形模 式质量损失方程 Yes 计算V50 V>V50 计算Vr，θr No No 威胁变形模式质量损失方程 （除铁材料板外） 威胁保持完整，无 质量损失 No Yes Yes 板材料为铁 V>Vd1 Yes 板材料为 铁或钛 V≤Vd Yes No 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 杀伤概率 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 26个标准方向 KK级 A级 C级 图8 飞机不同方向易损性对比 Fig.8 Comparision of aircraft vulnerability for different threat aspects 170 图9 二十六个方向的杀伤概率云图 Fig.9 Kill probability contours for twenty-six threat aspects 3 总结 飞机研制部门主要以CATIA 为平台进行飞机的设计与建模，为了方便设计人员在初始 175 设计阶段进行飞机易损性与生存力分析，本文设计了一套基于CATIA 的飞机易损性评估软 件系统。易损性评估结果除了能完全提供军用标准建议给出的结果外，还给出了多种结果输 出形式，如杀伤概率云图等，可以直观的显示飞机的易损性区域。这些易损性评估结果对于 比较不同飞机的易损性，比较一架飞机每个部件的易损性都可以提供指导意见，对于飞机的 易损性减缩设计也具有参考价值。目前该系统的基本框架与结构已构建完成，CATIA V5 教 180 育版正进行相关测试，后续仍需对爆炸冲击波分析模块、离散杆与连续杆导弹战斗部分析模 块、定向能武器分析模块以及低易损性优化设计模块进行开发与完善。 [参考文献] (References) [1] Survivability Aircraft Nonnuclear General Criteria [S]. MIL-HDBK-336-1, Washington DC: Dept. of Defense, 185 1982. [2] Ball R E. The fundamentals of aircraft combat survivability analysis and design［M］. Reston: AIAA Press, 2003. [3] 徐元铭, 龙伟, 王永庆. 一种用于飞机易损性分析的几何描述方法［J］．工程图学学报, 2002, (5): 120-126. [4] 李金瑞, 李天, 王永庆. 军用飞机生存力研究中的易损性分析[J]．飞机设计, 2001, (2): 1-7. 190 [5] 秦玉勋, 李洪烈, 刘占辰. 空空导弹单发杀伤概率仿真计算软件[J]．航空计算技术, 2002, 32(4): 96-98. [6] 裴扬, 宋笔锋. 飞机易损性评估软件系统设计与实现［J］． 兵工学报, 2007, 28(6): 714-719. [7] 飞机非核生存力通用指南[S]. GJB/Z 202-2001, 北京: 国防科工委军标出版发行部出版, 2002. [8] Pei Yang, Song Bifeng. Solving the combinatorial explosion problem when calculating the multiple hit vulnerability of aircraft［J］. Journal of Aircraft, 2006, 43(4): 1190-1194. 原创学术论文网Tag：代写论文 代发论文 代写代发论文 论文发表 |
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