1 引 言

可靠性、維修性、保障性(RMS)是影響艦船武器裝備的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性、生存性及壽命期費用的重要因素，而對RMS的參數(shù)要求是承制方確定裝備技術(shù)方案而進行研制、生產(chǎn)和試驗的依據(jù)，也是軍方進行監(jiān)控、考核和驗收的重要依據(jù)[1]。

RMS工作的首要任務(wù)之一是科學(xué)地確定RMS參數(shù)體系。艦用燃氣輪機作為一種新型艦船動力在國內(nèi)應(yīng)用時間很短，而RMS研究則剛起步，研究工作還較零散，不系統(tǒng)，對艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系的研究還處于空白。本文根據(jù)艦用燃氣輪機的任務(wù)需求和使用環(huán)境特點建立了艦用燃氣輪機的RMS參數(shù)體系，以供艦用燃氣輪機RMS的研究者參考。

2 建立RMS參數(shù)體系需考慮的因素

2.1 完備性、先進性和針對性

艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系的建立，首先必須完備，這不僅僅是為了監(jiān)控承制方，更重要的是只有具備了完備的參數(shù)體系，才能全面科學(xué)地進一步開展對艦用燃氣輪機的RMS驗證與評估工作。

參數(shù)體系還要體現(xiàn)裝備的先進性，在符合現(xiàn)代作戰(zhàn)理念上要有同等先進性，在同時代同類裝備上要有一定的持續(xù)(或可增長)先進性[2]。

艦用燃氣輪機雖然屬于燃氣輪機的一種，但它不僅在結(jié)構(gòu)上和航空燃氣輪機、陸用燃氣輪機不同，而且在任務(wù)需求和使用環(huán)境上也相差甚遠[3,4]。所以，在建立參數(shù)體系時，不能照搬航空燃氣輪機或陸用燃氣輪機的RMS參數(shù)。只有對其原理、結(jié)構(gòu)、功能進行充分分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合艦艇對燃氣輪機的任務(wù)需求和使用環(huán)境，才能建立其特有的參數(shù)體系。

2.2 數(shù)據(jù)的可采集性

建立艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系是RMS驗證與評估工作的基礎(chǔ)，而 RMS驗證與評估工作的重要基礎(chǔ)和必要條件是數(shù)據(jù)。因此，RMS參數(shù)數(shù)據(jù)的可采集性在一定程度上代表了RMS參數(shù)的可驗證性。通過對燃氣輪機的研制、試驗和使用中的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)收集并進行科學(xué)的綜合分析，可以對燃氣輪機的RMS水平、作戰(zhàn)效能做出客觀的評定。通過分析還可以找出燃氣輪機存在的主要問題和薄弱環(huán)節(jié)，為改進研制提供科學(xué)的依據(jù)和有力的指導(dǎo)。因此，要保證艦用燃氣輪機RMS要求的驗證評估工作順利開展，必須有較完整、準(zhǔn)確、充分的RMS數(shù)據(jù)，才能通過數(shù)據(jù)的收集、分析和利用，對燃氣輪機的RMS水平作出客觀的評價，同時也為其質(zhì)量持續(xù)改進和可靠性增長打下良好的基礎(chǔ)。

所以在建立艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系中的定量參數(shù)時，必須考慮數(shù)據(jù)的可采集性。

2.3 可行性、協(xié)調(diào)性及一體化

在RMS的眾多參數(shù)中，可靠性、維修性和保障性雖然在形式上各有側(cè)重，但又有著千絲萬縷的聯(lián)系，有的是互為支撐，有的是互為制約。

在貫徹RMS標(biāo)準(zhǔn)開展RMS工作中，傳統(tǒng)的觀念是：可靠性應(yīng)當(dāng)是首要的，相比之下維修性和保障工作主要是補充，是支持性的；裝備可靠性好，維修和有關(guān)的保障需求自然就少。實際上，如果過分強調(diào)可靠性，那么不僅在經(jīng)濟上不能達到費用—效能的最佳，而且由于沒有立足于實際工業(yè)基礎(chǔ)及生產(chǎn)工藝水平，使RMS工作偏離了在客觀約束條件下使裝備達到最小投入得到最大產(chǎn)出的初衷。另外，再高的可靠性，不僅和裝備本身有關(guān)，而且和使用環(huán)境，使用者的技能有著密切的聯(lián)系，還要考慮戰(zhàn)場的不確定性對裝備可靠性的重要制約性。所以，應(yīng)該綜合權(quán)衡可靠性、維修性和保障性參數(shù)[5,6],使其一體化，從而形成最優(yōu)的參數(shù)體系。

3 參數(shù)選取及體系確定

3.1 研究思路

艦用燃氣輪機作為艦船動力系統(tǒng)的重要組成部分,其參數(shù)體系的建立與艦船總體和系統(tǒng)參數(shù)的提出有密切關(guān)系。因此，艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系的建立應(yīng)以艦船裝備RMS參數(shù)體系為基礎(chǔ)，充分考慮艦用燃氣輪機的使用、維修特點和任務(wù)需求，同時考慮我國艦用燃氣輪機研制、生產(chǎn)、維修的工業(yè)基礎(chǔ)來確定。

具體思路：根據(jù)我國艦用燃氣輪機研制程序、工業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)狀況、管理特點，分析燃氣輪機功能和組成結(jié)構(gòu)、典型任務(wù)剖面，研究作戰(zhàn)能力對燃氣輪機RMS的需求，在艦船裝備RMS參數(shù)體系研究的基礎(chǔ)上，建立艦用燃氣輪機RMS定量參數(shù)體系和主要定性要求，為進一步建立燃氣輪機RMS模型奠定基礎(chǔ)。

3.2 RMS定量參數(shù)

艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系由定量參數(shù)和定性要求兩部分組成。

根據(jù)上述研究思路選取17個參數(shù)作為RMS定量參數(shù)[1,7-12]。

1) 任務(wù)可靠度Rm：裝備在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定功能的能力。

2) 平均故障間隔時間(MTBF)：可修復(fù)的系統(tǒng)、設(shè)備在相鄰故障間的平均工作時間。

3) 平均嚴(yán)重故障間隔時間(MTBCF):與任務(wù)有關(guān)的一種可靠性參數(shù)。其度量方法是在規(guī)定的一系列任務(wù)剖面中，設(shè)備任務(wù)總時間與嚴(yán)重故障總數(shù)之比。

4) 啟動成功率Rs

5) 強迫停運率RFO:燃氣輪機除大修、檢查、清洗、維護等計劃(含視情維護)停運外的非計劃停運狀態(tài)。

6) 強迫降負荷率RFD

7) 使用壽命Tλ:在規(guī)定的使用條件下，具有可接受的故障率的工作時間區(qū)間。

8) 平均修復(fù)時間(MTTR):排除一次故障所需時間的平均值。其中排除故障的時間僅包括從維修操作準(zhǔn)備開始到完成修復(fù)工作，使產(chǎn)品恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)所使用的時間，而不包括由于管理或后勤供應(yīng)等原因所發(fā)生的延誤時間。

9) 恢復(fù)功能用的任務(wù)時間(MTTRF):在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)，設(shè)備致命性故障的總維修時間與致命性故障總數(shù)之比。

10)提前拆修率(PRR):在大修間隔期內(nèi)發(fā)生故障的燃氣輪機數(shù)量占總?cè)細廨啓C數(shù)量的比例。

11)實際平均可達壽命TDMAL:在一年內(nèi)，拆卸的燃氣輪機(包括到壽命期限燃氣輪機和發(fā)生故障的燃氣輪機)運行的時間總和與拆卸的燃氣輪機數(shù)量之比。

12) 保障設(shè)備利用率RSEU：使用已有的保障設(shè)備數(shù)量與需要的保障設(shè)備數(shù)量之比。

13) 備件滿足率RSA：在規(guī)定的時間周期內(nèi)，某個維修級別實際使用的備件數(shù)量與維修需要的備件數(shù)量之比。

14) 備件使用率RSU：在規(guī)定的時間周期內(nèi)，某個維修級別實際使用的備件數(shù)量與能夠提供的備件數(shù)量之比。

15) 故障檢測率(FDR)：在規(guī)定期限內(nèi)和規(guī)定條件下用規(guī)定的方法能夠正確檢測出的故障數(shù)與所發(fā)生的故障總數(shù)之比。

式中,D0為正確檢測出的故障數(shù)；D1為所發(fā)生的故障總數(shù)。

16) 故障隔離率(FIR)：在規(guī)定的期限內(nèi)，產(chǎn)品被檢測出的故障，在規(guī)定的條件下用規(guī)定的方法能夠正確隔離到少于或等于I個可更替單位的百分?jǐn)?shù)。

式中,I0為故障中定位到規(guī)定可更換單元的故障數(shù)；I1為檢測到的故障數(shù)。

17) 虛警率(FAR)：在規(guī)定的期限內(nèi)，測試裝置發(fā)生的虛警次數(shù)與顯示的故障總數(shù)之比。

式中,N0為設(shè)備發(fā)生的虛報警數(shù)；N1為實際發(fā)生的故障數(shù)。

將上述艦用燃氣輪機RMS定量參數(shù)進行分類表達,形成艦用燃氣輪機RMS定量參數(shù)的基本集(表1)。

3.3 RMS定性要求

RMS定性要求是定量參數(shù)的補充，是RMS要求的重要組成部分。艦用燃氣輪機的RMS定性要求根據(jù)其特點提出不同要求。

1) 可靠性定性要求有：采用成熟技術(shù)、簡化設(shè)計、熱設(shè)計、降額設(shè)計、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計、冗余設(shè)計、人—機工程設(shè)計、確定關(guān)鍵件和重要件、軟件工程等。

2) 維修性定性要求有：可達性、標(biāo)準(zhǔn)化(通用化、系列化、組合化)、互換性、防差錯措施及識別標(biāo)記、維修安全、維修技能、維修通道、維修工具和設(shè)備等。

表1 艦用燃氣輪機RMS定量要求參數(shù)基本集

注:

1) △表示適用； ○表示選用。

2) 測試性參數(shù)這里主要針對燃氣輪機的控制系統(tǒng)部分。

3) 對于保障資源中的保障設(shè)施利用率、人員培訓(xùn)率等一般針對艦船總體和系統(tǒng)級提出。

3) 保障性定性要求有：保障設(shè)備要求[13]、人員與人力要求、供應(yīng)保障要求、訓(xùn)練與訓(xùn)練保障要求、技術(shù)資料要求、計算機資源保障要求、包裝運輸貯存裝卸、接口設(shè)計要求等。

4) 測試性定性要求有：故障定位能力、綜合測試能力等。

艦用燃氣輪機RMS定性要求詳見表2。

4 結(jié)束語

艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系的建立是艦用燃氣輪機RMS研究工作的重要內(nèi)容。本文立足于國內(nèi)艦用燃氣輪機工業(yè)基礎(chǔ)，結(jié)合RMS工作的時代發(fā)展，綜合考慮多種因素，提出了艦用燃氣輪機RMS參數(shù)體系，對各項目做了明確的定義，對定量參數(shù)給出了計算公式，可作為艦用燃氣輪機RMS研究的參考。

表2 艦用燃氣輪機RMS定性要求基本集

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