飛機(jī)生存力大綱要求技術(shù)要素分析

李旭東

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

飛機(jī)生存力是飛機(jī)規(guī)避和抵御人為敵對環(huán)境影響而不引起持久的性能削弱并保持連續(xù)有效的完成指定任務(wù)的能力。

飛機(jī)生存力大綱是開展飛機(jī)生存力研制的指導(dǎo)性文件，規(guī)定了開展飛機(jī)生存力研制所要完成的全部任務(wù)。

飛機(jī)生存力大綱要求是飛機(jī)生存力大綱編制的依據(jù)，為制定和實(shí)施飛機(jī)生存力大綱提供統(tǒng)一的要求與準(zhǔn)則，為編制生存力大綱提供指南，為管理部門實(shí)施、檢查和修改已有生存力大綱提供指導(dǎo)和要求。

經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)的飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適用于新型號研制的需要，迫切需要修訂。本文主要針對國內(nèi)外典型的4份飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要素開展研究，分析國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，探析國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要素選取和技術(shù)難點(diǎn)的解決途徑，明確標(biāo)準(zhǔn)修訂的技術(shù)要素，為標(biāo)準(zhǔn)修訂提供依據(jù)。

1 飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)概況

現(xiàn)有的飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)主要有MIL–STD–2072《飛機(jī)生存力大綱的制定和實(shí)施》、MIL–STD–2069《飛機(jī)生存力》、MIL–HDBK–2069《飛機(jī)生存力》、GJB 1301–1991《飛機(jī)生存力大綱的制定和實(shí)施》和HB 7111–1994《飛機(jī)非核生存力大綱要求》等。

MIL–STD–2072制定于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)美軍生存力剛成體系，各種數(shù)據(jù)和技術(shù)也都不十分完善，經(jīng)過多年技術(shù)發(fā)展，無論在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求、設(shè)計(jì)技術(shù)方法、考核驗(yàn)證手段等各方面都有了巨大的變化或進(jìn)步，當(dāng)初的要求已經(jīng)落后或者不完全適用，因此已經(jīng)作廢。

MIL–STD–2069是美國海軍于1961年頒布的。該標(biāo)準(zhǔn)于1997年廢止，取代它的是MIL–HDBK–2069。該標(biāo)準(zhǔn)是美軍現(xiàn)行使用的飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)。MIL–HDBK–2069為軍機(jī)使用手冊，其中關(guān)于飛機(jī)生存力的工作程序和設(shè)計(jì)要求體現(xiàn)了美軍當(dāng)前飛機(jī)生存力研究和應(yīng)用情況。

GJB 1301–1991是參考MIL–STD–2072而制定。該美軍標(biāo)已經(jīng)作廢。對比分析表明，兩份標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容基本一致，GJB 1301–1991僅在引用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)出版物等替換刪除了美軍標(biāo)的引用文件，增加了國內(nèi)對應(yīng)的文件。GJB 1301–1991主要解決了國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)從無到有的問題，側(cè)重在飛機(jī)各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求方面。其中，大多數(shù)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被采納甚至成為常規(guī)技術(shù)，部分內(nèi)容已經(jīng)落后或不完全適用。

HB 7111–1994是參考MIL–STD–2069編制的，發(fā)布的日期比GJB 1301–1991略晚，對比分析表明，HB7111–1994主要技術(shù)內(nèi)容與MIL–STD–2069基本一致。其主要內(nèi)容是飛機(jī)在常規(guī)武器威脅環(huán)境中提高飛機(jī)生存力設(shè)計(jì)和在整個(gè)壽命期內(nèi)提高飛機(jī)費(fèi)效的主要準(zhǔn)則和方法，包括了飛機(jī)生存力設(shè)計(jì)的一般要求。為方便分析，本文分別對國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國外標(biāo)準(zhǔn)展開對比。

2 生存力大綱要求分析

2.1 國外生存力大綱要求分析

經(jīng)過多年發(fā)展，美軍飛機(jī)生存力大綱要求內(nèi)容進(jìn)一步深化，對飛機(jī)在各種武器環(huán)境下的生存力大綱以及提高生存力的要求做出了更詳細(xì)的規(guī)定。通過對MIL–HDBK–2069與MIL–STD–2072的對比分析可以得出如下結(jié)論。

2.1.1 生存力大綱擴(kuò)展到裝備全壽命周期

MIL–STD–2072規(guī)定“飛機(jī)生存力大綱貫穿于飛機(jī)設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)各個(gè)階段。”MIL–HDBK–2069規(guī)定“飛機(jī)生存力大綱應(yīng)貫徹于裝備的整個(gè)壽命周期?！边@條要求使得飛機(jī)生存力大綱的制定更加關(guān)注使用階段的生存力要求。生存概率的確定要隨著裝備壽命周期任務(wù)、戰(zhàn)略、威脅、特殊環(huán)境和飛機(jī)配置的變化進(jìn)行更新。對飛機(jī)敏感性和易損性指標(biāo)的驗(yàn)證也要考慮裝備全壽命周期，這些要求在MIL–STD–2072中是沒有明確提出的。不僅如此，對審查裝備生存力的完整過程也要求編制成文件貫穿于裝備壽命周期。

2.1.2 通過引用法規(guī)文件提出對飛機(jī)生存力大綱編制的要求

經(jīng)過多年發(fā)展，美軍的生存力要求已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)相當(dāng)完整的體系，編制了大量的配套法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和文件，如《任務(wù)需求說明》、《系統(tǒng)協(xié)調(diào)文件》、《大綱管理說明》、《結(jié)果協(xié)調(diào)文件》、《測試評估計(jì)劃》、《成本使用效能分析》等。MIL–HDBK–2069通過引用這些文件來詳細(xì)規(guī)定飛機(jī)生存力大綱。因此，盡管MIL–HDBK–2069相比于MIL–STD–2072內(nèi)容更簡潔，但無論從內(nèi)涵還是外延來說，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容都有了很大擴(kuò)充。

2.1.3 突出強(qiáng)調(diào)生存力定量要求和驗(yàn)證要求

MIL–HDBK–2069提出：系統(tǒng)、主要子系統(tǒng)和相關(guān)裝置的定量生存力要求應(yīng)包含在系統(tǒng)規(guī)范等型號規(guī)范中。系統(tǒng)的敏感性和易損性要求在整個(gè)壽命周期得到驗(yàn)證。如果一個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)有非核和核兩種環(huán)境的生存力要求，必須開展生存力權(quán)衡研究確保裝備生存力達(dá)到最優(yōu)。驗(yàn)證方面，MIL–HDBK–2069規(guī)定飛機(jī)生存力大綱應(yīng)提供開展敏感性和易損性驗(yàn)證的具體方法，包括分析、模擬和試驗(yàn)等。這些要求在大綱要求標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中得到了有效貫徹，例如：JSSG系列規(guī)范明確了飛機(jī)生存力定量要求和驗(yàn)證要求的提出方式。JSSG–2006《航空器結(jié)構(gòu)》更是嚴(yán)格按照大綱要求提出了核環(huán)境和非核環(huán)境兩種情況下主要結(jié)構(gòu)的易損性要求。

2.1.4 增加了計(jì)算目標(biāo)描述任務(wù)

計(jì)算目標(biāo)描述是開展飛機(jī)生存力分析和驗(yàn)證的重要手段。美國目前已開發(fā)了30余種飛機(jī)生存力評估與設(shè)計(jì)方面的計(jì)算程序。這些分析工具生存力特性分析和驗(yàn)證變得十分容易。這些程序的完善和進(jìn)一步開發(fā)目前仍然是美軍生存力研究的重點(diǎn)。較為典型的易損性評估程序有飛機(jī)易損面積、修復(fù)時(shí)間計(jì)算程序（COVART）、射擊線生成程序（SHOTGEN）、易損面積計(jì)算程序（VAREA、VAREA02）等，這些模型和程序被美國政府和軍方列為不許擴(kuò)散的保密技術(shù)。

除此之外，MIL–HDBK–2069在體現(xiàn)飛機(jī)生存力特點(diǎn)的各項(xiàng)大綱任務(wù)要求的細(xì)節(jié)上也有變化，與原有標(biāo)準(zhǔn)有了很多進(jìn)步。

2.2 國內(nèi)生存力大綱要求分析

GJB 1301–1991和HB 7111–1994的章節(jié)對比和標(biāo)準(zhǔn)條文研究表明：作為國內(nèi)現(xiàn)行的飛機(jī)生存力大綱要求，兩份標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)不能完全適用于新型飛機(jī)的研制。

2.2.1 系統(tǒng)成本效能分析不宜單獨(dú)作為生存力大綱任務(wù)

經(jīng)過多年發(fā)展，系統(tǒng)成本效能分析等提高飛機(jī)生存力的要求已經(jīng)為型號研制所廣泛采用，系統(tǒng)費(fèi)用效能分析已經(jīng)成為了飛機(jī)研制過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。這些要求已不再適合在飛機(jī)生存力的要求中單獨(dú)提出。對全機(jī)領(lǐng)域的系統(tǒng)費(fèi)用效能分析，飛機(jī)研制階段尤其概念設(shè)計(jì)階段都會開展專項(xiàng)研究。如果單指生存力領(lǐng)域的費(fèi)用效能分析，則會在“生存力提高措施權(quán)衡研究”中開展相關(guān)研究工作。MIL–HDBK–2069中也不再將此項(xiàng)任務(wù)單獨(dú)提出，而是通過引用《成本使用效能分析報(bào)告》來提出相關(guān)要求。

2.2.2 生存力計(jì)算目標(biāo)描述要求落后于工程實(shí)際

對于飛機(jī)的計(jì)算目標(biāo)描述，GJB 1301–1991中沒有相關(guān)要求。HB 7111–1994規(guī)定為“幾何圖形描述”，僅要求“飛機(jī)的幾何圖形應(yīng)加以研究和說明，以便在飛機(jī)易損性計(jì)算中應(yīng)用?！碑?dāng)前，國內(nèi)已經(jīng)廣泛采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，開展了飛機(jī)作戰(zhàn)威脅環(huán)境分析，建立了飛機(jī)生存力量化分析數(shù)學(xué)模型并開發(fā)了相關(guān)分析軟件，因此，該要求已經(jīng)落后與當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀。

2.2.3 生存力大綱要求中對易感性規(guī)定不完善

近年來，國內(nèi)對飛機(jī)隱身技術(shù)的重視促進(jìn)了飛機(jī)敏感性研究的發(fā)展，對敏感性的研究從性能級研究逐漸轉(zhuǎn)向功能級和任務(wù)級研究。研究工作也從定性分析逐漸轉(zhuǎn)向具有可操作的設(shè)計(jì)和分析方法研究。目前國內(nèi)飛機(jī)型號的研制過程中十分強(qiáng)調(diào)飛機(jī)易感性方面的要求。但兩份大綱要求標(biāo)準(zhǔn)中大量規(guī)定了易損性的相關(guān)要求，對飛機(jī)易感性方面的要求很少，顯然已經(jīng)不能體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展要求，不能適應(yīng)國內(nèi)研制工作的需要。

2.2.4 驗(yàn)證規(guī)定不一致

GJB 1301–1991主要從分析試驗(yàn)、檢驗(yàn)和驗(yàn)證計(jì)劃、部件試驗(yàn)、首飛前試驗(yàn)、試驗(yàn)文件和試驗(yàn)結(jié)果定期報(bào)告等幾方面提出驗(yàn)證要求。HB 7111–1994側(cè)重規(guī)定驗(yàn)證試驗(yàn)的具體內(nèi)容。如：彈道射擊試驗(yàn)、受控?fù)p傷試驗(yàn)等，對于降低易損性的驗(yàn)證給出了更加具體的操作方法。兩份標(biāo)準(zhǔn)對驗(yàn)證的規(guī)定側(cè)重不同，細(xì)致程度也不同。從操作性角度看，需要兩份標(biāo)準(zhǔn)配合使用，從標(biāo)準(zhǔn)角度看，不利于飛機(jī)生存力大綱的貫徹與實(shí)施。

2.2.5 技術(shù)細(xì)節(jié)表述不規(guī)范

GJB 1301–91和HB 7111–94標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)同一英文的名詞術(shù)語的說法不盡相同。如：“易感性”與“敏感性”等，對于飛機(jī)敏感性，GJB 67.11A–2008《軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范 第11部分：結(jié)構(gòu)生存力》中明確指出，使系統(tǒng)完成任務(wù)中暴露與威脅環(huán)境時(shí)，結(jié)構(gòu)遭受殺傷的敏感程度，這一定義與通常使用的敏感性概念不一致，如果不統(tǒng)一，很容易導(dǎo)致混淆。

3 生存力大綱要求技術(shù)要素確定

通過對飛機(jī)生存力國內(nèi)外技術(shù)、飛機(jī)生存力大綱要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的分析可知，國外在飛機(jī)研制過程中嚴(yán)格貫徹飛機(jī)生存力要求，編制了飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)和大量的配套標(biāo)準(zhǔn)，形成了完備的飛機(jī)生存力標(biāo)準(zhǔn)體系，以支持飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)的貫徹和實(shí)施。相比之下，國內(nèi)在飛機(jī)生存力的研究和應(yīng)用方面手段欠缺，生存力大綱內(nèi)容不能滿足新機(jī)研制需求，標(biāo)準(zhǔn)配套不完整，嚴(yán)重制約了飛機(jī)生存力大綱的貫徹和實(shí)施。因此，有必要對國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求展開修訂。

MIL–HDBK–2069規(guī)定：“飛機(jī)生存力大綱的貫徹實(shí)施應(yīng)貫徹于裝備的整個(gè)壽命周期?！眹鴥?nèi)關(guān)于裝備研制的有關(guān)法令也規(guī)定裝備標(biāo)準(zhǔn)化要著眼于裝備全壽命周期。飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于飛機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和生產(chǎn)，還適用于使用維護(hù)階段的改進(jìn)與改型工作。因此，國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定位于國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以GJB 1301–1991為基礎(chǔ)開展修訂，修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)將替代GJB 1301–1991，同時(shí)廢止HB 7111–1994。對于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要素的選取要在吸收國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)密切結(jié)合國內(nèi)型號研制的工程實(shí)際。

3.1 要求要素確定

3.1.1 增加飛機(jī)生存力大綱一般要求

MIL–HDBK–2069主要規(guī)定飛機(jī)生存力大綱直接相關(guān)的要求，對于大綱涉及的其他要求主要通過引用相關(guān)文件來規(guī)定。如任務(wù)需求說明，系統(tǒng)協(xié)調(diào)文件、大綱管理指南和測試評估主計(jì)劃等。國內(nèi)目前還不具備這樣的技術(shù)儲備。因此，在大綱要求上仍要進(jìn)行較為詳細(xì)的規(guī)定，結(jié)合國內(nèi)飛機(jī)生存力研究實(shí)際，轉(zhuǎn)化MIL–HDBK–2069引用文件中的具體要求，提出適用于我國飛機(jī)生存力大綱制定的要求條款。

3.1.2 增加飛機(jī)生存力定量要求

MIL–HDBK–2069提出了生存力定量要求，JSSG系列規(guī)范提供了提出生存力要求的模板。國內(nèi)以往在飛機(jī)生存力方面定性要求較多，定量要求較少，因此，本著提高先進(jìn)性和促進(jìn)型號研制的原則，應(yīng)該補(bǔ)充提出定量要求。

3.1.3 增加生存力保障大綱計(jì)劃和生存力維護(hù)/監(jiān)控計(jì)劃

MIL–HDBK–2069中生存力大綱、生存力保障大綱計(jì)劃和生存力維護(hù)/監(jiān)控計(jì)劃3項(xiàng)任務(wù)適用于飛機(jī)研制各階段的各種項(xiàng)目計(jì)劃，是具體大綱任務(wù)工作之前的計(jì)劃，因此，應(yīng)根據(jù)MIL–HDBK–2069相關(guān)內(nèi)容對GJB 1301–1991做出修訂。

3.1.4 增加目標(biāo)描述模型要求

目標(biāo)描述數(shù)字模型是易損性分析計(jì)算的基礎(chǔ)，數(shù)字化設(shè)計(jì)也是目前飛機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。因此應(yīng)依據(jù)MIL–HDBK–2069增加數(shù)字目標(biāo)描述方面的任務(wù)。

3.1.5 增加易感性要求

GJB1301–1991沒有規(guī)定易感性分析的內(nèi)容。應(yīng)依據(jù)MIL–HDBK–2069和國內(nèi)目前的研究應(yīng)用狀況增加了這項(xiàng)任務(wù)，使得生存力分析更為完善，易損性和易感性兩個(gè)主要方面均較為完整。

3.1.6 增加生存力設(shè)計(jì)文件要求

應(yīng)依據(jù)MIL–HDBK–2069增加生存力設(shè)計(jì)文件方面的要求。這項(xiàng)任務(wù)將促進(jìn)生存力大綱文件化、規(guī)范化，生存力要求真正得到貫徹，全過程工作有據(jù)可查。

3.1.7 刪除系統(tǒng)成本效能分析要求

由分析可知，國內(nèi)在型號研制過程中都會開展全機(jī)領(lǐng)域的系統(tǒng)費(fèi)用效能分析專項(xiàng)研究。因此，在飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)中沒必要單獨(dú)提出此項(xiàng)任務(wù)。

3.1.8 刪除提高生存力要求

應(yīng)刪除GJB 1301–1991中第5.3節(jié)“提高生存力要求”。經(jīng)過多年發(fā)展，飛機(jī)生存力概念越來越得到認(rèn)同和重視，因此，系統(tǒng)的生存力設(shè)計(jì)已成為基本設(shè)計(jì)要求并已逐漸貫徹到飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中，不必作為單獨(dú)要求提出。

3.1.9 統(tǒng)一生存力術(shù)語

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和行業(yè)通用術(shù)語，原標(biāo)準(zhǔn)中的部分術(shù)語應(yīng)作具體改變。如“飛行和任務(wù)基本功能分析”應(yīng)改為“飛行和任務(wù)關(guān)鍵功能分析”，“失效模式、影響和致命度分析”應(yīng)改為“故障模式、影響及危害性分析”等。

3.1.10 具體分析方法改為資料性附錄

“故障模式、影響及危害性分析”是國內(nèi)原有飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容。由于損傷模式與影響分析是一個(gè)很繁瑣的過程，其分析結(jié)果形式很多，具體采用何種分析方法應(yīng)在研制過程中具體確定，推薦的方法應(yīng)納入附錄。

MIL–HDBK–2069提出了系統(tǒng)生存力要求，與原標(biāo)準(zhǔn)中的“5.3 提高生存力要求”相比，系統(tǒng)生存力要求是更宏觀的頂層基本要求，也是主要針對設(shè)計(jì)的要求。因此不應(yīng)作為標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容，應(yīng)納入附錄供使用者參考。

3.2 驗(yàn)證方式確定

由前文分析可知，國內(nèi)現(xiàn)有的生存力大綱標(biāo)準(zhǔn)中對于驗(yàn)證的規(guī)定不盡相同。MIL–HDBK–2069與JSSG系列規(guī)范中的驗(yàn)證要求一樣采用了分析、模擬和試驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證。這種漸進(jìn)式的設(shè)計(jì)驗(yàn)證對提高型號的研制質(zhì)量具有促進(jìn)作用，也是GJB6387–2008《型號專用規(guī)范編寫規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)中推薦的驗(yàn)證方式。因此，對GJB 1301–1991生存力驗(yàn)證部分的修訂應(yīng)結(jié)合目前國內(nèi)工程實(shí)際，規(guī)定驗(yàn)證計(jì)劃要求和部件、整機(jī)的驗(yàn)證要求，在具體驗(yàn)證方法上可參考JSSG系列規(guī)范中的驗(yàn)證方法。

3.3 最終要素確定

表1 飛機(jī)生存力大綱要求修訂技術(shù)要素說明

通過對國內(nèi)外飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)的對比分析和技術(shù)要素的詳細(xì)分析，新的國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求應(yīng)包括的技術(shù)要素及情況說明見表1。

4 結(jié)束語

國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容落后于技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)不能滿足新型飛機(jī)研制的需要。MIL–HDBK–2069在技術(shù)內(nèi)容要求上擴(kuò)展到裝備全壽命周期，增加了生存力定量要求、生存力驗(yàn)證要求等任務(wù)，技術(shù)內(nèi)容對我國飛機(jī)生存力大綱要求技術(shù)要素確定具有重要參考作用。國內(nèi)飛機(jī)生存力大綱要求的修訂應(yīng)提出生存力定量要求和驗(yàn)證要求、增加目標(biāo)描述數(shù)字模型任務(wù)和生存力文件任務(wù)，刪除系統(tǒng)費(fèi)用效能分析等任務(wù)，同時(shí)調(diào)整對“損傷模式和影響分析”等具體生存力分析方法的規(guī)定。

為了支持飛機(jī)生存力大綱的貫徹與實(shí)施，應(yīng)多渠道搜集國外生存力標(biāo)準(zhǔn)，尤其是搜集飛機(jī)生存力關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，自主研究并編制飛機(jī)生存力大綱關(guān)鍵配套標(biāo)準(zhǔn)。搜集和整理我國飛機(jī)生存力使用數(shù)據(jù)構(gòu)建飛機(jī)生存力分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。開展飛機(jī)生存力設(shè)計(jì)分析軟件的開發(fā)工作。