Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Михайлов Б.А. Авиационные радиоэлектронные комплексы и их эксплуатация

.pdf
Скачиваний:
34
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
6.78 Mб
Скачать

выходе из строя трех или более частей комплекса вероятность выполнения боевой задачи становится равной нулю. Тогда эф­ фективность комплекса можно охарактеризовать безусловной вероятностью выполнения боевой задачи, представленной урав­ нением

 

 

 

 

(N-i)N

 

 

fr-p,

 

 

 

 

 

w=IV„+z4-«i+,g , e4 wij]

 

 

 

 

Ц.Ю

 

 

 

L=1

Z/=2

 

 

 

П ’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где PH

-

вероятность

безотказного

функционирования все­

 

 

го

комплекса;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ql

-

вероятность

такого

состояния

комплекса,

когда

 

 

из

строя

вышла только

I

- тая

часть;

 

 

H-Lj

-

вероятность

такого

состояния

комплекса,

когда

 

 

из

строя

вышли только

L -тая

и

j

-тая

части.

При независимости выхода из строя отдельных частей

комплекса можно записать

уравнения

 

 

 

 

 

 

Qi = рН1% 2 • • • V / j V - W m *

 

 

 

 

 

 

 

{ ш )

Qij =PHiРн2

' •

Рнач) (!-Р и № м

’ • •

Ри(М) 0-Ря})Рн( м

" 'Рн„ ■

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1. 11)

Проиллюстрируем приведенные выше уравнения на примере

комплекса,

состоящего

из

трех частей

( N

= 3 ) ,

при

условии,

чтоPHf = P„z = Р

; РГ = Рп

= I ;

IV, = 0.

Соответственно

Ц 2 =

= IV/j = 0.

Тогда из уравнений

(1 .9 )

-

( I . I I )

находим

 

IV = W0F 3+ W2P2(1-P)+ W3P2(f-P) + W23P({-P)2.

 

 

(1.12)

Для примера в таблице 1.2 приведены варианты характе­

ристик комплекса при

Рг = Рп

=

I.

 

Т а б л и ц а 1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

IV2

 

 

 

^23

Р

 

 

IV

-Чг-Р3

I

0,90

0,80

 

0,70

 

0,50

0,80

0,55

 

0,51

П

0,90

0,50

 

0,30

 

0,10

0,85

0,64

 

0,61

Ш

0,90

0,85

 

0,85

 

0,80

0,75

0,66

 

0,42

ТУ

0,70

0,50

 

0,30

 

0,10

0,85

0,52

 

0,61

60

Из таблицы видно, что вероятность выполнения боевой задачи комплексом, состоящим из нескольких частей, когда выход некоторых из них не приводит к прекращению работы комплекса, может быть выше, чем вероятность Рн его нор­

мального

функционирования. В то

же время для

простейшего

случая,

когда к/ = W0 Р н -Рг -РП1

вероятность

выполнения

боевой задачи не может быть выше вероятности безотказной работы комплекса ( Рн -Рг -Рп 4 4 ).

Расчет эффективности РЭК производится для конкретных условий его работы. Задаются боевая задача, условия подго­ товки к ее выполнению. Например, Рг зависит от времени * суток и года, от степени укомплектованности части личным составом, от организации работ и т .д .

Рассмотрим общие принципы расчета боевой эффективнос­ ти РЭК

Для большинства случаев требуется определить полный (безусловный) критерий эффективности с учетом всех возмож­ ных случайных факторов, - действующих при функционировании комплекса. Заметим, что при определении условного критерия значение случайных факторов искусственно фиксируется, т . е . полагается, что произошло то или иное событие и случайные величины приняли определенные значения.

Критерии полной эффективности РЭК можно определить следующим образом:

I . При дискретной структуре анализируемых явлений, когда вероятность выполнения комплексом своих функций ( т . е . вероятность некоторого события й ) определяется состояниями РЭК Sf,Sz,S3,...Sn , образующих полную группу несовместных со­ бытий, эффективность рассчитывается по формуле полной вероят­ ности

где P(Si)

-

вероятность состояния S; (гипотезы);

р (— )

-

условная

вероятность

события й при реализации

***

 

состояния

комплекса

.

61

2. При непрерывной структуре анализируемых явлений имеется бесконечное множество состояний комплекса, харак­

теризуемых непрерывными случайными величинами.

Пусть вероятность IV

некоторого

события зависит от

нескольких

случайных величин

S f,S2,S3,..., S K

и известна

условная

вероятность

события

Д

при

заданных значениях этих

величин to

(S{)S2, S3,

, SK)

и пусть

известен

закон распреде­

ления совокупности этих величин,

заданный плотностью веро­

ятности y>(Si,S2>S3,...,S/<). Тогда IV

определяется по ин­

тегральной

формуле полной вероятности

 

 

+ оо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W =JJ • • •

(SfrS2,S3,. ..,S/<)y>(Sf,S2,--->SK)dSf dS2 dS3 ...dSK .

—©©

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимо заметить,

что сказанное выше в полной мере

относится

 

как ко всему комплексу, так

и к специализирован­

ным системам как составным частям РЭК.

 

 

При анализе эффективности комплекса или

системы во

всех случаях необходимо четко определить, что понимается под выполнением комплексом или системой всех функций и как это влияет на решение боевой задачи.

Мерой качества каждой системы РЭК являются ее рабочие характеристики или параметры a-L . Системы, свойства кото­ рых определяются одним параметром (качеством;, называются

одномерными, а

системы, свойства которых определяются нес­

колькими параметрами, - многомерными.

 

Допустим,

что

система может находиться в п

состояниях,

образующих полную группу несовместных событий sf,s2,s3,...,sn.

Каждому состоянию

соответствует определенное

значение

параметра a-L

для одномерной системы и совокупность значе­

ний параметра

alL,

a2i,...,ami для многомерной системы, кото­

рые являются мерами качества системы. Тогда каждому значению

параметра a-L соответствует определенная вероятность выпол­ нения заданных функций (события Д ), т . е . условная вероят­ ность Р (j^r) . При расчетах N сложных радиоэлектронных систем целесообразно строить структурные модели, на которых

62

изображают возможные состояния системы

, характеризуе­

мые параметрами

а- .

 

Условно эти

состояния изображаются в

виде элемента с

соответствующими значениями вероятностей их появления P(oL). Последовательно с каждым элементом модели S-t изображается элемент, в котором указывается значение вероятности р г)

(рис. I . I 9 ) . Преобразования структурных моделей осуществля­ ются по следующим правилам: при последовательном соединении

Р и с . 1 .19

элементов модели их значения вероятностей перемножаются; при параллельном - складываются.

Наиболее трудно на практике установить вероятностную зависимость между параметрами системы и возможностью вы­

полнения ею своих функций , т . е .

определить вероятность

. По виду этой зависимости радиоэлектронные систе­

мы можно разделить на две группы,

которые принято называть

простыми и сложными системами.

 

63

 

Система называется простой,

если при всех возможных

значениях

параметра щ, аг, ..., ап

условные

вероятности

Р ( ^ )

Р \щ ) М0ГУТ принимать только

два значения:

I или

и.

 

 

 

 

Структурная модель простой системы приведена на

рис.

1.20.

К числу простых систем можно отнести все устрой­

ства,

которые выполняют свои функции только

в том случае,

Р и с . 1.20

если значения ее параметров а- превышают некоторое задан­ ное а* . Примером такой системы является маркерный при­ емник, применяющийся при посадке самолетов.

Таким образом, для одномерной простой системы

 

р ( а ? ) '= 1

ПР“

Ч > а *

И

<Д\.

при

aL 4

*

 

Р ( % ) = 0

а£

64

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p (§r)

= /

при

аI

<

а *

 

 

P ( a l ) '°

 

ПРи

ai

 

>

а *

 

Эффективность одномерной системы определяется следующим

образом. Если параметр системы задан

законом распределения

у (а ) и a *-co n st

(рис. 1 .2 1 ,а ),

то

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

IV

= J

<р(а) da

 

.

 

 

(/./5)

 

 

а = а *

 

 

и

а

заданы законом распре­

Если параметр системы tf£- =const

 

деления <р(а*)

(рис. 1 .2 1 ,6 ),

то

 

 

 

 

Oi

ср(а*) da* .

 

 

(1.16)

 

W=J

 

 

Если а и

а *

заданы

законами распределения

(р и с Л .21,в ),

то

оо

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У =J<?(a)[_Jf)(a*)da* ] da .

(1.17)

 

—оо

—OP

 

 

 

 

 

 

Если ср(а)

и <р(а)

представлены нормальным

законом

распределения,

выражение.(I.17)

можно преобразовать к виду

У -

Ф

Пр-а*

0 = * Г у Ь

(1.18)

 

 

 

Я

Ч + ба2*

 

 

 

 

 

4

/

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

-

табулированная функция Лап-

где ф(ф=-==; je x p ^ - jx 2~j dx

 

и

 

 

 

 

ласа;

 

 

ао

а*

 

 

-

средние значения

функций

 

ио

 

 

 

4>(а)

и (р(а*) ;

 

 

и

 

 

 

 

 

<Ьа*

 

 

-

среднеквадратические откло­

нения функций (р(а) и ф(а*). Заключая краткую характеристику простых систем, сле­

дует отметить, что для них понятия эффективности и надежности эквивалентны.

5.Изд.УЧ884

65

66

Система называется сложной, если вероятность выполне­ ния возложенных на нее задач является функцией значения параметра. Например, к таким системам относятся радиолока­ ционные станции, системы радиоуправления ракетами и подоб­ ные им радиотехнические измерительные устройства, для которых основным измерительным параметром, характеризующим способность выполнения задач, является точность.

Для конкретной системы зависимость Р (§r) = j ( a L) устанавливается экспериментально и по ней может определяться эффективность системы.

При оценке эффективности проектируемых систем обычно задаются законом распределения ошибок измерения в виде графика плотности вероятности.

Если за параметр системы радиоэлектронного оборудования летательного аппарата принять точность, характеризуемую значением среднеквадратической ошибки б , то еле,дует пола­ гать, что

 

РШ

= < *

 

 

 

 

Таким условиям удовлетворяет

зависимость

 

 

 

 

<=>i

(119)

 

 

 

6 i0 +

<$i

 

 

 

 

где

к - постоянная,определяемая

из условий работы системы.

 

В зависимости

от условий задачи, решаемой системой,

могут

быть приняты и другие

функциональные связи, примеры

которых изображены на рис.

1.22.

 

 

67

Проведем анализ эффективности авиационного комплекса наведения истребителя на воздушную цель и определим влияние не нее параметров РЭК.

Комплексная оценка эффективности выполняется на основе методов теории операций. Естественно, в рамках настоящего

пособия

трудно учесть все факторы, определяющие работу комп­

л е к с а .

Эта задача представляется весьма сложной. Поэтому

анализ будет сделан приблизительный, но с учетом всех основ­

ных этапов ( фазj

выполнения боевой

задачи, свойственных

указанному комплексу.

 

 

Задача перехвата воздушной цели характеризуется сле­

дующими основными

фазами (этапами;,

связанными с работой

различных частей

РЭК;

 

 

П е р в а я

ф а з а

подготовки самолета и наземной

системы к боевому заданию.

В случае

успешного выполнения

этой фазы самолет сможет выполнять задачу перехвата воздуш­

ной цели. Эта фаза

определяется вероятностью

Р / .

В т о р а я

ф а з а дальнего наведения

истребителя

на цель с помощью наземной системы наведения. В -случае ус­ пешного выполнения этой фазы истребитель будет выведен в район цели, при этом взаимное расположение истребителя и цели будет таким, что возможен переход истребителя на са­

монаведение. Эта

фаза определяется

вероятностью дальнего

наведения истребителя на цель Р2 .

 

Т р е т ь я

. ф а з а

самонаведения истребителя на

цель, включающая

обнаружение

цели

с помощью бортовой РЛС и

вывод истребителя в исходное положение для атаки. В случае успешного выполнения этой фазы состоится атака. Данная фа­ за определяется вероятностью Р$ .

Ч е т в е р т а я

ф а з а

стрельбы. В результате ус­

пешного выполнения этой

фазы цель

будет поражена. Определя­

ется вероятностью Р^ .

Заметим, что для более точных расчетов количество фаз можно увеличивать: фаза обнаружения цели бортовой РЛС, фа­ за возвращения истребителя на свой аэродром и т.п .

68

Вероятность выполнения отдельных фаз зависит от веро­ ятности надежной работы комплекса {Рн ) и вероятности вы­ полнения боевой задачи при применении цротивником средств противодействия ( Р п ), в частности радиопротиводействия.

С учетом этого полную вероятность выполнения боевой задачи можно приблизительно представить как произведение вероят­ ностей выполнения отдельных фаз задачи перехвата. Для рас­ сматриваемого случая

 

W = P f-P2-P3-P4 -PH-Pn .

(120)

Первый этап, характеризуемый вероятностью

P i= Pr , по­

дробно рассматривается в разделе II. Здесь же рассмотрим

методику

определения вероятности выполнения второго этапа -

дальнего

наведения. Для простоты будем полагать, что истре­

битель-перехватчик вооружен одной управляемой ракетой класса "воздух-воздух" и его наведение на цель осуществляется толь­ ко в горизонтальной плоскости. Необходимо при этом иметь в виду, что навести истребитель на цель означает не только,

чтобы он вышел в

определенную область пространства. Он дол­

жен быть выведен

так, чтобы направление оси самолета нахо­

дилось в

пределах некоторого углового сектора, определяемо­

го его маневренными

свойствами, для осуществления последую­

щего самонаведения на цель.

 

 

Схема самонаведения истребителя на воздушную цель

 

представлена на рис.

1.23. Предполагается,

что цель движет­

ся с постоянной скоростью Уц , истребитель

также имеет

по­

стоянную

скорость

Уи , но может совершать

необходимый маневр.

Дальность обнаружения цели бортовой РЛС истребителя

 

Угол перехвата J3

,

отсчитываемый между векторами Уи и

в

момент обнаружения,

задан методом наведения, условиями пере -

хвата и

тактико-техническими характеристиками истребите­

ля и его оборудования. Угол ji , вообще говоря, является слу­ чайной величиной, но предположим вначале, что он постоянен, а случайный характер его изменения учтем позднее. Будем пользо­ ваться подвижной системой координат, связанной с целью, от­ носительно которой рассматривается движение истребителя.

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ