2025年, 第22卷, 第10期　
刊出日期：2025-10-25

  

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武器装备
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  面向复杂环境的航空弹药适应性设计

  何建忱, 邱欣妮, 周建宏, 张亚军, 沈明川, 张世盈, 葛连恒

  装备环境工程. 2025, 22(10): 1-10. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.001

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  针对未来战争中航空弹药在复杂环境下的作战效能、可靠性与安全性面临严峻挑战的问题,基于航空弹药全寿命周期复杂环境剖面分析,重点分析了复杂环境对航空弹药的性能、可靠性、安全性及整体作战效能的影响,围绕“全寿命周期环境适应性设计”和“复杂环境耦合试验验证”两大核心,提出航空弹药环境适应性设计方法。航空弹药环境适应性设计关键在于仿真分析与试验验证的紧密结合,利用CAE工具进行早期预测与优化,并最终通过严格的环境试验进行确认,提倡采用模块化、标准化设计,突出系统性、预测性与工程实用性,以提高设计的灵活性、可维护性,并便于未来升级和适应性改进,为航空弹药复杂环境适应性的全流程验证提供思路。
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  湿热环境下电子引信缺陷演化对引信贮存寿命的影响分析

  张成, 张骢, 喻俊淼, 史瑞, 李海铭

  装备环境工程. 2025, 22(10): 11-17. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.002

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  目的 明确湿热环境下电子引信的主要缺陷类型与寿命演化特征,研究环境应力对引信贮存寿命的影响规律,构建适用于湿热应力的寿命预测模型。方法 分析电子引信在湿热贮存条件下的典型失效模式,识别关键缺陷与失效路径。在此基础上,引入Hallberg-Peck加速模型与Weibull分布函数,建立以缺陷演化为核心的寿命建模方法,并通过构造样本数据进行模型验证与寿命预测。结果 模拟样本验证结果表明,该模型能够较好地反映湿热环境下引信寿命的衰退趋势,所得加速因子与实际应力水平变化具有一致性,拟合分布具有良好的解释性与可适应性。结论 基于缺陷主导机制构建的寿命模型可有效评估湿热应力对引信寿命的影响,具备较高的工程适用性,为后续引信缺陷检测与寿命预测一体化提供了方法支撑与理论依据。
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  武器装备复杂气候环境试验技术与展望

  杨国辉, 范辉涛, 石彦珩, 陆地, 王亚男, 朱禹赫, 王希亮

  装备环境工程. 2025, 22(10): 18-26. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.003

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  通过查阅大量文献资料,梳理了环境试验的发展趋势和现实差距,进一步探讨了复杂气候环境试验（多因素环境试验）的环境因素组成及量级划分,梳理了复杂气候环境试验效应评价方法。在总结单一因素环境试验因素和环境效应的基础上,研究了武器装备环境试验效应评价方法。总结了目前国内复杂气候环境试验装备的研究经验,为武器装备真实战场环境考核提供支撑。重视数字化环境试验技术研究,探索数字化试验技术路线,推动武器装备环境试验向数字化、智能化融合发展。
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  电磁发射弹药引信的膛内感应电动势分析及优化

  谢健恺, 秦栋泽

  装备环境工程. 2025, 22(10): 27-35. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.004

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  目的 针对电磁线圈炮发射制导弹药时,膛内强磁场在引信电路结构中会引发感应电动势的安全隐患展开探索。方法 基于法拉第定律,分析其形成机制及影响因素,建立仿真模型并提出优化策略。结果 复合屏蔽（4 mm 1008 钢+ 6 mm铜）使感应电动势峰值下降78.2%,优于单一铜屏蔽的73.2%,但磁性材料易饱和。引信距电枢90 mm时,峰值最低（1.074 V）,近电枢区可利用电枢反应部分屏蔽。回路半径从35 mm减至15 mm,峰值降低94%。干扰集中于0~3.5 kHz低频段,高通滤波器对第一级发射线圈产生的干扰衰减效果显著。感应电动势随弹药速度降低反向增大,高通滤波器抗干扰性最稳定。结论 感应电动势峰值与磁感应强度变化率、回路面积正相关,受位置非单调影响,能量集中于低频段。据此,需采取复合屏蔽、引信位置优化、回路面积最小化及高通滤波等措施,以抑制感应电动势,保障引信的可靠性。
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  某装备车载控制终端振动性能仿真分析

  孙忠辉, 解龙, 李栋, 李宏伟, 王志文, 郑旭翔

  装备环境工程. 2025, 22(10): 36-42. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.005

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  目的 针对某装备车载终端考核评估问题,采用试验与有限元仿真结合方式对其振动性能进行评估。方法 以某型装备车载控制终端振动试验为例,建立车载终端有限元仿真模型,分析模型在常规振动试验条件下的响应,并将结果与振动试验进行对比,以验证模型的有效性。同时,综合考虑车载终端2种实际边界条件,通过模态分析、谐响应分析及随机振动明确车载终端的动力学特性,指导振动环境试验优化。结果 采用垂向载荷谱分别通过试验台与仿真模型测试产品上表面中心位置振动响应,对比分析表明,仿真精度为90.6%,验证了有限元模型的有效性。综合分析2种边界条件下动力学结果发现,垂向激励激发更多的固有频率,且无导轨约束下的振动响应更为剧烈。结论 试验评估应重点关注产品垂向激励,并综合考虑覆盖2种工况下的振动,从而充分摸清产品在不同工况下的振动性能底数。
航空航天装备
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  压气机叶片防护涂层在热盐交替作用下的失效机理

  骆晨, 张安琴, 杨丽媛, 周宇, 赵明亮, 姜国杰, 詹中伟

  装备环境工程. 2025, 22(10): 43-51. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.006

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  目的 研究大气环境-工况循环对压气机叶片防护涂层退化的影响。方法 设计模拟海洋环境-高温耦合作用的试验,对不同时间试验后的压气机叶片试验件开展性能检测,分析腐蚀环境对涂层组织、成分的影响程度,研究防护涂层在海洋环境-高温耦合作用下的腐蚀损伤机理,获得防护涂层损伤程度随时间的退化规律。结果 压气机叶片无机盐铝涂层失效的必要条件是外界环境水分、电解液渗透至TWL-12底层和不锈钢界面,且金属铝颗粒腐蚀严重,作用于不锈钢的阴极保护电流密度同步下降,不锈钢在电解液、Cl^–的作用下开始腐蚀。防护涂层损伤面积随试验时间延长而增加,在第2、3周期模拟加速试验出现平台特征,之后快速扩大。结论 与水分、氯离子、温度等因素相比,压气机叶片无机盐铝涂层的失效过程受到pH值的影响更大,在舰载机发动机腐蚀防护上应用时需要采取一定措施。
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  基于空间环境模拟器的高空无人机热边界等效模拟方法研究

  陈逸辰, 李西园, 高文, 王杰文, 陶东兴, 杨晓宁

  装备环境工程. 2025, 22(10): 52-61. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.007

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  目的 针对高空无人机在平流层复杂环境下的热设计验证难题,提出基于空间环境模拟器的无人机外部对流换热等效模拟方法。方法 通过开展无人机、环境、内部设备的换热分析,建立无人机在飞行环境、试验环境下的传热有限节点系统传热模型。基于无量纲数分析方法,获得无人机在试验中由于缩比方法所引入的内部设备温度误差,取得与CFD仿真相吻合的结果。结果 仿真分析显示,缩比试验引起的设备温度变化与内部设备热流密度、安装方式、特征尺寸等因素相关,几乎不随太阳外热流变化。在典型的飞行工况下,由于缩比引起的内部设备温度误差始终小于10 ℃,可以满足无人机热模型验证等需求。结论 通过努塞尔数等效的风速缩比方法,可在空间环境模拟容器内部等效模拟高空无人机外部的强制对流换热,从而对无人机内部的热控设计进行考核。无量纲数分析显示,在典型飞行工况下,缩比导致的内部自然对流换热误差可优于10 ℃。研究为高空无人机地面热环境考核策略制定、试验方法选取提供了参考。
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  前壁谐振腔对超声速空腔噪声的抑制效果研究

  宁舜山, 丁辉, 任杰, 曹世坤, 李惟海

  装备环境工程. 2025, 22(10): 62-71. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.008

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  目的 针对超声速来流条件下的空腔噪声问题,提出一种基于前壁谐振腔的噪声抑制方法,并探究超声速来流条件下,上述前壁谐振腔的3个参数对空腔噪声抑制效果的影响。方法 采用大涡模拟和计算气动声学相结合的方法对超声速来流条件下开式空腔结构的气动噪声进行数值计算研究,详细分析空腔内的流场特性和声场特性,并将数值计算所得噪声频谱与试验结果进行对比分析,全面验证数值计算方法的准确性。此外,提出一种基于前壁谐振腔的空腔噪声抑制方法。结果 超声速来流条件下,在空腔前壁合理设计谐振腔可有效降低空腔噪声的总声压级幅值、各阶模态声压级幅值和随机噪声声压级幅值,能显著改善空腔内的强噪声环境,有效避免空腔结构及腔内武器装备发生振动及声疲劳破坏,并且前壁谐振腔的深度l、前缘唇厚t和开口大小d均会对其噪声抑制效果产生影响。结论 在实际工程应用时,应根据上述参数对空腔噪声抑制效果的影响进行综合权衡设计,力求使其噪声抑制效果达到最佳。
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  直升机结冰喷洒塔试验

  汤永, 包名, 梁建海, 李开成

  装备环境工程. 2025, 22(10): 72-78. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.009

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  重点针对云雾传播路径上粒径变化情况、结冰云雾和直升机流场的匹配性、云雾参数标定等防除冰试验技术开展了研究工作。开展了国内首次直升机悬停状态下防除冰试验,设计了相应的试验安全措施,完成了相关参数采集冰冰型的获取工作。一系列试验结果表明,结冰喷洒塔具备了直升机地面及悬停状态下、满足CCAR-29附录C的连续最大结冰条件的结冰云雾模拟能力。
船舶及海洋工程装备
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  油气水混输海底管道微生物腐蚀风险评估与控制

  王小龙, 朱文胜, 王晓东, 岳宗领, 何源, 于海涛, 赵永平, 王鸿轩

  装备环境工程. 2025, 22(10): 79-85. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.010

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  目的 评估并管控海底管道微生物腐蚀风险。方法 利用现场监测和室内高温高压模拟实验进行微生物腐蚀风险评估、腐蚀抑制策略及检测技术研究。结果 500 mg/L量级的较低pH杀菌剂加注到海底管道物流后,虽然杀菌效果显著,但是不仅显著降低了海底管道物流的pH值,还对缓蚀剂在高温高压模拟条件下的性能评价结果产生显著不利影响。现场物流温度和35 ℃条件下的微生物培养结果存在明显差异。结论 杀菌剂的效果评价应兼顾杀菌能力、pH影响以及与缓蚀剂等药剂的配伍性。温度对微生物活性具有重要影响,需在35 ℃和现场物流温度±5 ℃下同时开展微生物检测。
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  不同合金含量蠕墨铸铁耐蚀性研究

  李娜娜, 冀露露, 石磊, 王忻怡, 张允继, 姜爱龙, 伍启华

  装备环境工程. 2025, 22(10): 86-92. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.011

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  目的 对比不同合金含量蠕墨铸铁在不同介质中的耐蚀性。方法 采用电化学测试方法,从微观的角度研究3种不同铜、锡含量的蠕墨铸铁在pH 9.0的发动机防冻液中的电化学腐蚀性能,并采用高温反应釜试验和中性盐雾试验从宏观的角度研究3种不同蠕墨铸铁的耐蚀性。结果 在碱性防冻液介质下,随着铜和锡合金含量增加,蠕墨铸铁自腐蚀电流和腐蚀速率逐渐减小,材料的耐腐蚀性有较好的趋势,但在宏观高温反应釜中,3种材料的耐蚀性无明显区别。在中性盐雾介质下,3种不同合金含量蠕墨铸铁的耐蚀性及变化规律相差不大。结论 微观上铜、锡含量高的蠕墨铸铁耐蚀相对较好,宏观上3种不同合金含量蠕墨铸铁的耐蚀性表现一致,在工程应用方面,材料的宏观耐蚀表现更具有实际意义。
重大工程装备
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  固溶处理温度对316L不锈钢盐雾腐蚀性能的影响

  朱蒋培, 柴冉, 张静, 万寒荣, 杨霜全, 蒋优, 庞金昌

  装备环境工程. 2025, 22(10): 93-101. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.012

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  目的 研究固溶处理温度（1 050、1 100 ℃）对316L不锈钢盐雾腐蚀行为及力学性能的影响。方法 对316L不锈钢进行2种固溶温度的处理,保温30 min,空冷,通过中性盐雾试验模拟海洋大气腐蚀环境。采用金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度仪观察不同温度下材料的显微组织及硬度变化规律,结合万能试验机研究2组材料的拉伸力学性能随盐雾腐蚀周期增加的变化规律。同步开展电化学测试,分析材料的电化学腐蚀特性。结果 固溶处理温度从1 050 ℃升至1 100 ℃时,奥氏体平均晶粒尺寸由25.9 μm增至26.9 μm,硬度从216.16HV降至204.56HV,抗拉强度下降18 MPa,伸长率与截面收缩率略有提高。盐雾腐蚀后,1 050 ℃试样比1 100 ℃试样的腐蚀速率低8.7%,抗腐蚀性能更优,2组材料在腐蚀1周后伸长率降幅较为明显。拉伸测试显示,1 050 ℃试样腐蚀后强度基本不变,伸长率仅下降4.4%（1周后）;而1 100 ℃试样强度降低19 MPa,伸长率下降11%。电化学测试表明,1 050 ℃与1 100 ℃处理试样的腐蚀电流密度分别为0.013 0、0.016 8 mA/cm²,前者电化学腐蚀倾向更低。结论 1 050 ℃固溶处理的316L不锈钢具有较好的奥氏体组织、力学性能与抗腐蚀能力,1 100 ℃处理会因晶粒粗化导致其耐蚀性及塑性降低。
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  基于主曲线法的含疲劳裂纹11MnNiMo钢韧脆转变特性研究

  周琛, 张广军, 刘广, 何建, 王昱霖, 李海东

  装备环境工程. 2025, 22(10): 102-108. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.013

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  目的 探究疲劳损伤对11MnNiMo钢韧脆转变特性的影响。方法 基于夏比冲击试验方法,结合主曲线法对无损和含2 mm疲劳裂纹11MnNiMo钢在不同温度下冲击吸收功的分布规律进行研究。利用双曲正切函数拟合冲击吸收功随温度的变化关系,求得主曲线的参考温度,进而获得11MnNiMo钢的主曲线表达式。通过扫描电镜技术观察不同温度下试样的断口形貌,验证主曲线法在确定11MnNiMo钢韧脆转变特性中的有效性。结果 主曲线法能够准确确定无损和含疲劳损伤11MnNiMo钢的韧脆转变特性,无损11MnNiMo钢韧脆转变参考温度为‒83 ℃,含2 mm疲劳裂纹11MnNiMo钢韧脆转变参考温度为‒27 ℃。结论 相较于无损11MnNiMo钢,2 mm疲劳裂纹使得11MnNiMo钢的韧脆转变参考温度提高了67%,更易发生脆断。本研究对于实际工程应用中评估和预测11MnNiMo钢的疲劳寿命和安全性具有重要意义,为后续的材料性能优化和结构设计提供了理论依据。
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  锆合金包壳冲-切耦合磨损行为研究

  谢宇杰, 王泞, 李正阳, 宁闯明, 郑裕瀚, 蔡振兵

  装备环境工程. 2025, 22(10): 109-122. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.014

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  目的 基于模拟压水堆核电站服役工况,研究切向速度和循环次数对锆合金包壳冲-切耦合磨损行为的影响机理。方法 在冲-切耦合磨损设备上,开展锆合金包壳与支撑格架之间的冲-切耦合磨损试验,研究切向速度与循环次数对包壳磨损界面的动力学响应和损伤行为的影响规律。结果 当切向速度由50 mm/s增至150 mm/s时,磨损率由1.02×10⁴ μm³/J增加至1.256×10⁵ μm³/J,切向运动能量耗散占比从72.85%提升至92.03%,其耗散值显著高于冲击过程。当循环次数增加至2.4×10⁶时,磨损率达到1.106×10⁵ μm³/J。结论 冲-切耦合磨损过程中的能量耗散、磨损体积及其磨损率均与切向速度及循环次数呈正相关。切向运动在材料损伤过程中发挥主导性作用。锆合金燃料包壳的主要磨损机制为剥落、磨粒磨损和氧化磨损。切向速度的增加,加剧了材料的剥落。随着循环次数的增加,包壳表面出现疲劳裂纹的萌生和扩展,磨损机理转变为以疲劳磨损为主。
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  晶粒尺寸对7075铝合金腐蚀行为的影响研究

  张建文, 黄举林, 黄玉辉, 邹向丹, 赵昊, 邵国华

  装备环境工程. 2025, 22(10): 123-131. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.015

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  目的 系统研究晶粒尺寸对其腐蚀行为的影响机制。方法 采用放电等离子烧结技术制备3种不同晶粒尺寸的7075铝合金材料,通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及微区电化学扫描技术,结合第一性原理计算,分析晶粒尺寸与合金腐蚀敏感性存在相关性。结果 晶粒尺寸最小的S3试样表现出最低的腐蚀电位（-0.79 V）、最大的腐蚀电流密度（1.1×10^-5 A/cm²）以及最大的晶间腐蚀深度,耐蚀性最差。晶界处富集的含铜析出相作为阴极活性位点,增大了阴极反应面积,通过加速阴极反应中的氧还原反应诱发阳极溶解。此外,相同平均尺寸下,晶粒分布均匀的S2试样较分散的S1试样耐蚀性更优。结论 晶粒尺寸均匀性是影响合金耐蚀性能的关键因素,为高强铝合金的晶粒优化设计提供了依据。
环境试验与观测
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  沿海混凝土结构表层氯离子沉积规律的对比研究

  杨海城, 谢静超, 郑智淼, 盖世博, 刘加平

  装备环境工程. 2025, 22(10): 132-142. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.016

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  目的 沿海地区的建筑物易遭受氯离子侵蚀,针对我国南北海域近海混凝土结构表层氯离子沉积规律及其影响因素展开研究。方法 采用文献调研、现场采样实测、数学回归分析方法对盐雾浓度、氯离子沉降率、表层氯离子沉积量进行数据收集及分析。结果 根据文献调研获取的244个近海区域盐雾浓度及氯离子沉降率数据值,发现风速、气温、浪高、风浪周期与两者均呈正相关。风速、风浪高度的相关系数均大于0.7,二者与表层氯离子沉积量之间的比例关系相吻合。渤海及黄海北部区域的盐雾浓度、氯离子沉降率、表层氯离子沉积量平均值分别为38.07 μg/m³、34.61 mg/(m²·d)、0.18%,而南部海域对应的各均值约为北部海域的2.4~2.6倍。结论 基于143个样品实测数据,探究了距海距离与表层氯离子沉积量之间的变化规律,构建了采样区域的混凝土表层氯离子沉积量距离-时变数学模型,为沿海地区建筑防腐蚀设计提供了数据支撑和参考依据。
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  基于布拉格光纤光栅的腐蚀监测传感技术研究

  岑远遥, 廖光萌, 何建新, 赵方超, 朱玉琴

  装备环境工程. 2025, 22(10): 143-148. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.017

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  目的 针对装备铝合金结构服役过程中腐蚀监测需求,设计铝合金应变片式的光纤光栅腐蚀传感器,用于弹药包装箱/包装桶及狭小空间中金属的腐蚀监测。方法 通过搭建盐雾试验环境,得到光纤光栅反射光谱变化特征,在传感器内部设计不受力且只对温度敏感的光纤光栅传感器,解决被测装备的温度与应力交叉敏感问题。结果 在实验室开展盐雾250 h试验,FBG波长总变化量为2.463 nm,在腐蚀环境恒定的情况下,腐蚀时间与FBG波长变化量呈线性关系。开展2 000 h海洋大气环境试验,FBG波长总变化量约为2.7 nm,铝合金在腐蚀初期和腐蚀后期,FBG波长基本稳定。结论 基于光纤光栅的腐蚀监测结构能够真实地反映金属的腐蚀情况。
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  基于层次分析法的反无人集群电子战系统作战试验环境构设评估方法

  杜鹏飞, 廖学军, 尹依伊, 吴俊儒

  装备环境工程. 2025, 22(10): 149-156. https://doi.org/10.7643/ issn.1672-9242.2025.10.018

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  目的 针对环境构设效果难以量化评价、指标体系不清晰等问题,研究一种基于层次分析法的反无人集群电子战系统作战试验环境构设评估方法。方法 根据反无人集群电子战系统的特征及环境构设需求,开展指标体系划分,以逼真度、性价比及多用途性作为准则层,并基于环境构设要素实现基准层的细化,建立3层9类27项的反无人集群电子战系统环境构评估指标体系。基于层次分析法构建综合评价模型,并提出基于模糊综合评价法的反无人集群系统环境构设量化评价方法。结果 以某试验为例开展了应用验证,证明了指标体系的合理性及评价方法的有效性。结论 本文所提评估方法为反无人集群电子战系统环境构设的量化分析提供了清晰的框架基础与技术支持,确保了评价过程的系统性与科学性。