初/中级训练阶段教练机装备方案选择研究

王新虎，陈柏松，张 军，李良峰

（1.空军航空大学，吉林 长春130000；2.空军装备研究院总体所测评中心，北京100000；3.95655 部队57 分队，四川 成都610000）

初/中级训练阶段的教练机装备在整个飞行员培训环节中起着基础性的重要作用， 它承担了飞行员的筛选、 初级驾驶训练以及基础驾驶训练等重要内容，其装备使用时间长、强度大，对飞行学员的淘汰率， 训练成本， 以及飞行员驾驶习惯的形成至关重要。 教练机方案的选择是一个复杂的决策过程，传统的决策方法在量化反映出需求与装备的关系方面略有不足，因此，本文利用质量功能展开法以需求牵引的特点， 对目前常见的初/中级教练机装备发展方案进行量化分析比较， 为初/中级教练机装备发展方案决策提供了一种新思路。

1 基于QFD 模型的初/ 中级教练机装备方案决策方法

1.1 质量功能展开（QFD）一般模型

质量功能展开(QFD)是一种立足于在产品开发过程中最大限度满足顾客需求的系统化用户驱动式质量保证与改进方法，其重点及起点是顾客需求的确定，关键是QFD 质量屋的建立，标准的质量屋如图1 所示。

图1 QFD 标准质量屋

WHATS 是指项目在相应级别上的目标集；WHYS 是目标集所对应的权重集， 反映了用户对于各目标集的关注程度或各目标的竞争性；HOWS 是指能用于达到相应目标的方案集， 在逐步进行的QFD 过程中， 上一层的方法集往往是下一层的目标集；HOW MUCHES 是指对应方法集的评价因子集；解的相关性是描述对应方法集之间的相关性。

1.2 基于QFD 的初/中级教练机装备方案决策实施步骤

基于QFD 初/中级教练机装备方案决策是以飞行员培养训练需求为基础的，因此，本文从确定训练需求出发，按照以下步骤来实施发展方案的选择：

1）确定训练需求。 通过分析现阶段飞行员初/中级训练的特点， 以及引入新型高级教练机后初/中级训练所存在的突出矛盾，提出初/中级训练需求。再利用两两比较法构建训练需求判断矩阵， 得出训练需求的权重。

2）提出满足训练需求的教练机装备能力指标。

3）构建关系矩阵，计算装备能力指标的相对权重。 关系矩阵是描述训练需求与装备能力指标之间的相关程度。 其描述方法如表1 所示。

4）提出方案，计算方案的能力指标值，经过比较分析得出结果。

2 基于QFD 模型的初/ 中级教练机装备方案决策模型的实现

2.1 初/中级训练需求及装备能力指标的确定

本文通过分析， 将初/中级训练的需求定位在以下四点：降低训练费用，提高训练效能， 缩短训练周期以及合适的淘汰率。 确定需求之后则须确定需求的相对权重， 本文采用的是两两比较法， 利用标度法确定的需求比较矩阵， 利用方根法计算出权重值W1=(0.2098 0.5255 0.1579 0.1069)，如表2 所示。

表1 关系矩阵元素的描述方法

表2 需求权重计算

目前世界教练机体系正向着减少机型、 注重衔接、突出效益的方向发展，初/中级训练阶段注重基本驾驶技术培训，对于装备的要求在于经济适用，性能良好。据此，本文提出了初/中级教练机装备的五项能力属性指标：经济性、机型转换层次、衔接性、训练能力及技能迁移能力。

1）经济性指标主要是指装备的训练使用费用，由教练机的全寿命周期费用与使用寿命的比值（每小时周期费用）与其飞行时间的乘积来决定的。

2）机型转换层次是指飞行学员在初/中级训练阶段所驾驶的飞机机型的数量。

3) 衔接性指标主要体现在三个方面：（1）入门台阶， 主要由承担筛选任务的教练机的着陆速度差决定；（2）机型间的台阶差，主要由初/中级教练机装备机型间的着陆速度、最大平飞速度与爬升率差决定；（3）与高级教练机的台阶差，主要由承担中级训练任务的教练机与高级教练机之间的着陆速度、 最大平飞速度与爬升率差决定。

4）训练能力主要反映在承担中级训练任务教练机的飞行性能上，主要是由教练机的最大平飞速度、最小机动速度、升限、航时、稳定盘旋角速度与爬升率等关键性能指标决定的。

5）技能迁移能力是指要满足向新型高级教练机迁移驾驶技能的要求， 主要与承担中级训练任务教练机与高级教练机的操作感觉的相似程度相关，集中体现在两型教练机的操纵系统， 以及发动机配置与座舱布局的差别上。

2.2 方案属性权重计算的QFD 模型

将训练需求与能力指标放入QFD 质量屋， 请专家确定五种能力指标满足需求的强弱程度， 构建出关系矩阵，求出其相对权重W2，QFD 模型见表3。

由表3可知， 初/中级训练教练机装备的五点能力指标的相对权重向量W2分别为0.0880、0.1739、0.2138、0.2719 和0.2524。

表3 方案决策QFD 模型

3 初/ 中教练机装备方案决策

3.1 分析对比方案概述

根据目前教练机装备的发展趋势， 以及国内目前的教练机发展现状， 提出以下两种装备发展备选方案：

1) 采购通用筛选教练机， 发展新型的涡桨初/中级教练机，参照美空军的初/中级训练的搭配模式，将筛选阶段从广义的初级训练中剥离， 由专用筛选教练机承担筛选任务， 将初级与中级训练任务交由新型涡桨教练机承担。

2) 由初教六与教八改型进行搭配。 本文所指的教八改型主要指将教八的操纵系统升级为模拟电传操纵系统， 座舱布局升级为一平两下带部分传统仪表，使其满足新高教的训练需求。 参照文献[2]提出的训练体制搭配方式由初教六担任初级 （含筛选），由教八改型承担中级训练任务。

3.2 初/中级教练机装备备选方案能力属性值计算

根据文章2.1 节的论述，装备的能力指标是与装备的固有性能相关的， 表4 为能力指标与装备性能的关系（因某些原因具体数据未列出）。

由表4 可以看出， 除了经济性与机型转换层次是单属性指标可以直接得到外， 其他均为多属性指标，本文利用AHP 分析法来计算（表5）。

将表4 中的各项性能指标以方案2 为标准，转化为极大型指标后， 利用表5 中的权重值进行加权计算就可以求得各个属性的大小，结果如表6 所示。

表4 能力指标与装备性能关系

表5 能力属性的相关性能指标权重计算

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表6 方案的能力属性值

3.3 初/中级教练机装备多方案量化对比计算

将装备的方案能力属性值与装备方案放入表7，进行加权计算后，得到了方案的能力属性总值，求出两种方案量化对比值分别为0.9100，1。

由表7 两种方案的计算结果， 可以看出发展新型的涡桨初/中级教练机这一方案虽然在经济性和内部衔接性上有优势， 但由于整体与新高教的台阶较大，飞行训练性能也不如方案2，所以综合来看还是稍逊于改进现有装备这一方案。

表7 装备方案比较

4 结语

从系统的观点来看，QFD 是一个具有输入、过程、输出的复杂系统。本文利用QFD 方法对教练机方案选择进行决策分析，从飞行员培养的需求出发，能更准确地反映初/中级训练的需求， 使装备的指标与需求构成合适的映射关系， 使得决策分析的结果更科学。整个决策过程简单易懂，不会遇到AHP 方法中因逆序问题而出现的复杂计算， 为教练机装备决策提供了一个新的思路。 在此基础之上，可以深入研究考虑更多的属性指标，将决策进一步细化，以获得更精确的分析结果。

[1]袁贵勇，刘晓东.QFD 方法在空战武器装备需求分析中的应用[J].装备指挥技术学院学报，2004，15(8): 23-26.

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[3]张志林，李晓重，刘胤，宋玉起，李桂芳.基础教练机的发展趋势[J].教练机，2010，4：22-25.

[4]世界飞机手册编委会. 世界飞机手册[M].北京：航空工业出版社，2000.

[5]宋笔锋，刘晓东，李寿安，解见喜.北京：作战飞机方案和关键技术的决策理论与方法[M]，国防工业出版社，2010.