武器装备效能评估在实际作战、作战模拟、演练以及教学训练等方面都占有十分重要的地位,若不能准确评估武器装备的效能,导致决策性错误的机率将增加,甚至影响战争结局。本文在层析分析法（AHP-Analytic Hierarchy Process）和幂指数法的基础上,开展武器装备效能评估的非线性建模与评估方法的研究工作,具体如下:（1）经典AHP采用线性加权模型,即通过底层指标效能线性加权得到顶层指标效能,对非线性体系评估误差较大。为解决这一问题,以底层指标效能值等于1/2为展开点,提出基于泰勒展开的二阶加权模型。推导二阶AHP的数学表达式,给出二阶AHP效能评估步骤,构建二阶AHP的基本框架。算例表明,二阶AHP评估结果相比经典AHP更接近于解析解。（2）幂指数法常用于串联体系效能评估,经典幂指数法中的指数即为指标权重、且指标权重处于0-1之间,对于指数大于1的串联体系评估误差较大。为解决这一问题,提出两种改进幂指数法。方法一基于泰勒展开采用二次函数对幂底数进行改进（改进底数幂指数法）,方法二对幂指数法的指数进行改进（改进指数幂指数法）。推导出改进幂指数法的数学表达式,给出改进幂指数法的评估步骤。算例表明,改进幂指数法评估结果相比经典幂指数法更接近于解析解,且改进方法二优于方法一。（3）充分利用二阶AHP和改进幂指数法的优势,构建武器装备效能评估的非线性模型。非线性效能评估模型可用于串联、并联和混联体系的效能评估。对线性体系,非线性效能评估模型可退化为经典线性模型。通过装甲装备功能状态评估和无人作战机效能评估两个案例验证非线性效能评估模型的可行性和准确性。结果表明,非线性效能评估模型的评估结果相比经典模型更接近实际,能够减少由于效能评估误差过大而导致决策性错误的机率。