航空兵打击桥梁目标部位选择研究

摘 要：桥梁虽为大型土木工程，但因其结构特点，航空兵攻击桥梁非常困难，在攻击方法上也存在较大争议。 本文基于灰色关联理论，突出作战思维和作战规律，结合层次分析法对关联度权重进行改进，研究形成符合客观和实战需要的桥梁类目标打击部位选择方法，并通过算例予以举证。 该方法可以为战时打击桥梁目标选择决策提供定性与定量相结合的参考依据。

关键词：灰色关联;层次分析;航空兵;桥梁目标;部位选择

中图分类号：TJ760;V19  文献标识码：   A   文章编号：1673-5048（2022）01-0074-05[SQ0]

0 引  言

桥梁通常是战场交通枢纽和关键节点，突击关键桥梁会有效迟滞作战进程，甚至使整个交通系统瘫痪，作战效用明显。 突击桥梁是航空兵空中封锁、近距空中支援作战中的典型行动样式。 桥梁目标种类繁多、结构复杂，通常可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、钢构桥和组合体系桥。 由于不同目标的受力结构、易损性能、修复性能等差异较大，因此在作战行动发起前，需要通过科学规范的计算评估，精选桥梁打击部位，以提高作战行动效益。

本文采用灰色关联理论[1-2]与层次分析法[3]相结合的方法研究桥梁目标的要害打击部位。 灰色关联分析是以各因素的样本数据为依据，用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序的方法[4]。 其核心是对因素所对应的曲线间的几何形状进行分析比较，计算各因素关联度。 原有的关联度计算公式对各样本采用等权处理，客观性相对较差，当实际问题中各样本的权重存在差异时，原有的关联度计算方法难以真实反映实际情况。 本文基于层次分析法，对关联度的计算进行改进，从而很好地解决了这一问题，使得分析结论更加具备参考价值。

1 桥梁目标构造描述

桥梁通常由上部结构、下部结构、支座和附属设施组成。

1.1 上部结构

上部结构指桥梁支座以上的部分，包括桥面构造和桥跨结构两个部分。 桥跨结构是桥梁中直接承载桥上的交通载荷、架空的主体结构部分，该部分的主要研究对象是主梁。 广义上讲，主梁指承受全桥载荷的主结构，包括梁式桥中的梁、拱式桥中的拱、悬索桥中的悬索等;狭义上讲，主梁专指梁式桥中用于承受全桥载荷的一根或几根梁体，通常置于支座与桥面之间。 桥面构造是为了保证桥跨结构上方能够正常通行而建造的各种设施或附属结构，如公路桥的行车道铺装， 铁路桥的枕木、钢轨、栏杆等。

1.2 下部结构

下部结构指桥梁支座以下的部分，也叫支承结构，包括桥墩、桥台以及墩台的基础，是支撑上部结构、向下传递载荷的结构物。 桥台设在桥跨结构的两侧，桥墩则均匀设置在两侧桥台之间。 桥台除了起到支撑和传力作用外，还起到与路堤衔接、加固路堤防滑塌的作用。 因此，通常在桥台周围设置锥形护坡。

1.3 支座

支座设置在桥跨结构与墩台之间，连接桥跨结构和桥梁墩台，以提供载荷传递路径。

1.4 附属设施

附属设施是指除上部、下部结构以外的其他桥梁结构部分，包括桥头锥形护坡、桥头引道、桥头建筑、导流构造物、绿化及美化设计等。

以上是针对典型桥梁的构造介绍，不同类型的桥梁又有不同的应力结构和载荷传递途径。 如梁桥的主要受力构件是主梁与桥墩，载荷传递途径是：载荷→主梁→支座→桥墩→地基。 拱桥的主要受力构件是拱圈，载荷传递途径是：汽车→桥面→吊杆（或立柱）→拱圈→基础。 斜拉桥的主要受力构件有桥塔、拉索、主梁，载荷传递途径是：载荷→主梁→拉索→桥塔→基础。 悬索桥的主要受力构件是大缆、桥塔和锚定，载荷传递途径是：载荷→加劲梁→吊杆→大缆→桥塔→锚定。

2 改进灰色关联度分析的模型与步骤

2.1 运用层次分析法评估桥梁体系的指标权重

2.1.1 建立桥梁目标的层次结构模型

在作战行动中，对桥梁目标打击的目的是在规定时间内限制或削弱桥梁功能，以达成阻断敌交通运输、迟滞敌行动、切断敌前后方联系等作战目的。 在任务规划过程中，需要根据作战企图、作战环境、目标特性等具体情况，精选打击部位。 本文选取子目标的抗毁伤能力、修复时间、武器命中难易程度和需要实现的战术意图等4个主要因素进行分析决策。 桥梁目标的层次结构模型如图1所示。

3 实例分析

3.1 作战任务

根据作战命令，出动航空兵支援地面兵力实施空中遮断作战，对敌占区某公路桥梁实施突击。 据情报掌握，该桥梁为钢筋混凝土材质的连续梁桥，桥长150 m， 桥面宽50 m，3根桥墩均匀支撑。 要求对桥梁达成中度毁伤，迟滞敌运输行动。

3.2 打击部位选择分析

（1） 分析该桥梁结构、材质等特性，可选择的打击部位包括桥墩、主梁、桥面跨体、支座（桥墩与主梁结合部位）、桥台5个子目标，建立层次结构模型，如图3所示。

指标层元素权重比较如表3所示。

（12）

W=（0.20， 0.07， 0.20， 0.53）T（13）

对权值进行一致性检查，利用式（2）～（3）计算可得：CI=0.007 3;CR=0.007 3/0.9=0.008 1<0.1。

经计算，指标层要素权值通过一致性检查。

（2） 确定参考序列和比较序列

毁伤一座桥梁的经验战术是毁伤桥面或支撑桥面的结构组件[7]。 一般来说，桥墩非常坚固，而且弹药回弹的可能性很高，毁伤桥墩将直接摧毁桥梁，重建也非常困难;主梁是桥梁的重要支撑部件，结构坚固，打断主梁通常导致桥梁重度毁伤;桥面跨体相对其他部位较为容易命中，但若只在桥面穿洞，则修复较为容易;支座作为桥墩和主梁的结合部位一般比较容易被损毁，但处在桥墩与主梁之间，暴露面积小，不易被命中;桥台较为厚重结实，较难摧毁，但正面面积大，比较容易命中。 基于以上基本认识，确定参考序列和比较序列，如表4所示。

需要说明的是，易损性、修复性、攻击难易性由桥梁自身特性和弹药毁伤性能决定，而桥梁结构分析涉及结构力学、材料力学、弹性力学、流体力学等很多领域[8]，需要针对具体对象、借助专业的有限元分析软件进行计算。 本文重在探索打击部位选择的分析方法，对各个序列进行概略赋值，其数值的科学性论证从略。

（3） 由于该问题中参考序列和比较序列数据均为无量纲评价数据，直接给出初值像数据X′0（k）和X′i（k）， 如表5所示。

（4） 由式（7）计算X′0（k）与X′i（k）对应分量差的绝对值序列矩阵，如表6所示。

由式（8）～（9）计算得：M=4;m=0 。

（5） 由式（10）计算灰色关联系数矩阵，如表7所示。

（6） 由式（11）计算比较序列对参考序列的灰色关联度，如表8所示。

3.3 打击部位选择结论

根据以上灰色关联度分析，打击该钢筋混凝土材质连续梁桥的部位选择优先顺序为支座、桥面跨体或桥台（并列）、主梁、桥墩。 需要说明的是，上述打击顺序是针对具体桥梁类型、材质结构、毁伤程度指标、攻击武器等因素的特定分析结果，因此，本文得出的具体结论不具备普适性，但基于改进的灰色关联度方法可普遍用于桥梁类目标打击部位选择分析。

4 结  论

影响桥梁目标打击部位选择的因素较多，既包括目标特性、武器特性等静态因素，也包括作战意图、作战环境等动态因素，因此，在部位选择上需要综合两类因素具体分析，研究的实质是动态条件下的策略选择问题。 本文采用改进的灰色关联度分析方法进行研究，主要有2个创新点：一是将层次分析法与灰色关联度分析相结合，改进各因素的关联度权重，更加真实地反映各因素对决策的影响效果;二是在灰色关联度分析中，虚拟设置一个基准序列，该基准序列反映的是作战人员理想中的最佳目标模型，并且基准序列的赋值可以根据作战意图的变化而实时调整，解决策略选择中影响因素的动态变化问题。 本文选取了目标易损性、修复性、攻击难易性和预期战术效果4个主要因素进行分析，以作示例，给出的分析方法具有可拓展性。 在实际运用过程中，可以根据需要增加因素变量，使决策更加科学实用。 下一步还需系统结合桥梁工程知识，对序列赋值的科学性进行深入的论证研究。

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