【博士论文】《多无人机作战场景的飞机生存能力建模、评估和优化》科罗拉多州立大学

无人驾驶飞行器（UAV）已经成为整个航空航天应用中突出的飞机设计，包括商业、民用和军用。由于无人机与有人驾驶飞机相比具有独特的能力，因此在一些任务和应用中，无人机是首选。这篇论文的目的是更好地理解应用于无人机的飞机生存能力的概念和建模。传统上，生存能力作为一个领域，主要是在有人驾驶的飞机和单机的背景下定义和考虑生存能力。随着在多无人机作战场景中的重要性不断增加，了解单个无人机和无人机群的飞机生存能力变得越来越重要。

这项研究工作被分为三个研究问题，确定了在生存能力建模、验证和无人机飞机设计方面的贡献。

研究问题1试图证明无人机生存能力参数化模型的可行性。其结果是一个无人机生存能力模型和模拟，它说明了无人机生存能力中的关键权衡。生存能力对无人机设计特性（速度、翼面积、阻力和升力系数）的影响被量化，具体采用详细的致命包络模拟方法。

研究问题2旨在验证和确认无人机的生存能力模拟，提供生存能力模拟结果预测能力的证据。通过与以前的建模工作进行比较，通过征求专家意见，以及通过参数变异性和敏感性分析，提出验证和确认的证据。

最后，研究问题3试图将模拟结果应用于多无人机战术评估和单机设计。结果说明了通过无人机设计可以实现的改进能力，包括装甲（通过1000公斤的装甲实现25%的生存能力改进），速度增加（巡航速度增加100英里/小时实现14%的杀伤力下降），以及其他相关设计变量。结果还表明，多无人机战术可以提高无人机在战斗中的生存能力。忠诚的僚机战术被模拟为将C-130J（相当于无人机）的生存能力从19.8%提高到40.0%。其他单一的无人机战术，如燃料倾倒、后燃器等，也在同一框架下评估其相对有效性。

本论文通过提出一种飞机生存能力评估方法，将生存能力与现代无人机应用、新出现的威胁、多无人机战术和无人机设计联系起来，回答了上述研究问题。考虑并模拟了飞机在遇到现代无人机对抗措施时的生存能力。对无人机的性能指标进行了建模和模拟，以描述对提高飞机生存能力敏感的飞机设计参数。通过从现代多无人机战术角度评估飞机的生存能力，本研究试图为无人机设计师提供更完整的生存能力衍生设计标准的视野。