賀成剛1,2, 葉豪杰2, 張 迪2

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一種改進的魚雷實航工作可靠度評定方法

賀成剛, 葉豪杰, 張 迪

(1. 水聲對抗技術重點實驗室, 廣東湛江, 524022; 2. 91388部隊, 廣東湛江, 524022)

為了客觀準確地評定魚雷可靠性水平, 針對單純采用成敗型或指數(shù)型評定魚雷實航工作可靠度的局限性, 根據(jù)魚雷實航功能和動作程序包含成敗型和指數(shù)型的實際特點, 提出了按成敗型-指數(shù)型串聯(lián)綜合評定魚雷實航工作可靠度的改進方法。該評定結果是試驗樣本量、航行總時間、任務時間、成敗型和指數(shù)型故障數(shù)等因素的綜合體現(xiàn), 可靠性水平隨任務時間變化的顯著性受指數(shù)型故障的影響相對較大, 受成敗型故障影響相對較小, 評定結果更客觀準確, 能有效解決單純按成敗型或指數(shù)型評定魚雷可靠性的局限性。

魚雷; 實航試驗; 可靠度評定

0 引言

魚雷實航工作可靠度作為魚雷武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的重要指標, 是試驗鑒定的重要內容?？煽慷榷x為: 產品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內, 完成規(guī)定功能的概率。由定義可知, 可靠度是相對一定時間而言的, 若所指時間不同, 同一產品的可靠度也不相同。

魚雷實航工作可靠度鑒定試驗存在兩種結果: 成功和失敗。全雷及分系統(tǒng)可靠性可用二項分布函數(shù)描述和評定魚雷實航工作可靠度, 但這種評定方法存在一定的局限性: 1) 評定結果與航程(或航行時間)有一定的間接關系, 而沒有直接反映魚雷具體任務時間所對應的可靠性水平, 不能回答人們提出的一些疑問, 魚雷全航程可靠性水平是多少？魚雷半航程可靠性水平又是多少？2) 全航程與非全航程都是按一次實航統(tǒng)計, 體現(xiàn)不出差異性, 而較大航程時出故障的可能性相對較大, 較短航程時出故障的可能性相對較小, 如何設定航程是關鍵, 如果都進行較大航程試驗, 評定的可靠性水平會相對較低, 如果都進行較小航程試驗, 評定的可靠性水平會相對較高; 3) 魚雷實航可靠度通常是指魚雷在規(guī)定的入水實航條件下和規(guī)定實航次數(shù)()內, 完成規(guī)定功能的概率, 如美國魚雷實航工作可靠度指標規(guī)定為入水實航條件下, 5次全航程實航, 完成規(guī)定功能的概率。當魚雷實際航程與規(guī)定航程不都相同時, 簡單地按成敗型評定魚雷實航工作可靠度是不可行的。

對魚雷可靠度可用指數(shù)分布來分析處理, 據(jù)此可評定出魚雷規(guī)定具體任務時間所對應的實航工作可靠度, 相對于成敗型評定方法, 在這方面有其可取之處, 但人們對此也提出質疑: 1) 魚雷的某些動作程序、功能與航行時間關聯(lián)性不強, 并且是一次性完成的, 是成敗型。例如, 魚雷入水啟動時的電爆活門動作, 水壓開關動作等都是一次完成, 與航行時間無關; 在自導系統(tǒng)工作正常的情況下, 其目標識別的正確性具有一定的概率, 與航行時間長短關聯(lián)性不大。2) 非全航程試驗相加, 即使總航程或航行時間與全航程相同, 也不能完全等同于1個全航程, 因為非全航程試驗相加, 魚雷的部分功能和動作程序不止動作1次, 而1次全航程實航只需要動作1次。按指數(shù)分布來分析處理全雷實航工作可靠度時, 如果能考慮到成敗型因素的影響, 評定結果會更合理。

單純采用成敗型或單純采用指數(shù)型來分析處理魚雷實航工作可靠度, 都有一定的局限性, 魚雷是一個包括機械、機電、電子的復雜系統(tǒng), 其動作程序和功能既包括與航行時間相關性不強的成敗型, 也包括與航行時間密切相關的指數(shù)型, 若綜合利用成敗型、指數(shù)型評定魚雷實航工作可靠度, 既保留各自優(yōu)點, 又能彌補不足之處, 魚雷實航工作可靠度評定將得到改進。

1 魚雷實航工作可靠性結構關系

魚雷主要由自導系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、引信系統(tǒng)、全雷供電系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部系統(tǒng)(或操雷系統(tǒng))和全雷結構系統(tǒng)等組成, 從可靠性邏輯關系講, 全雷屬串聯(lián)關系。

魚雷及各分系統(tǒng)實航過程中需要完成的規(guī)定功能既包括與魚雷航行時間相關性不強的成敗型因素, 也包括與魚雷航行時間相關性較強的指數(shù)型因素, 因此, 魚雷的動作程序和功能可分為成敗型和指數(shù)型兩大類, 魚雷實航試驗功能和動作程序就變成為成敗型和指數(shù)型的串聯(lián)結構關系。

魚雷實航試驗功能和動作程序的劃分應進行具體分析, 例如, 全雷協(xié)同動作功能包括一系列的動作程序, 既涉及到成敗型動作功能, 也涉及到指數(shù)分布型動作功能, 只能根據(jù)故障發(fā)生的具體情況確定。

每一條次魚雷實航試驗結果, 對成敗型和指數(shù)型的功能及動作程序分別進行評判, 成敗型部分記錄一次試驗并判成功或失敗, 指數(shù)型部分記錄航行時間并確定是否失效。

假設某條次魚雷實航條件下在規(guī)定的航程時間內正確完成規(guī)定功能, 成敗型功能和動作程序記試驗1次, 失敗0次, 指數(shù)分布型功能和動作程序記錄航行時間, 失效0次; 假設某條次魚雷實航條件下在規(guī)定的航程時間內沒有正確完成規(guī)定功能, 成敗型部分發(fā)生故障, 指數(shù)型部分無故障, 則成敗型功能和動作程序記試驗1次, 失敗1次, 指數(shù)型功能和動作程序記錄航行時間, 失效0次; 假設某條次魚雷實航條件下在規(guī)定的航程時間內沒有正確完成規(guī)定功能, 成敗型部分無故障, 指數(shù)型部分發(fā)生故障, 則成敗型功能和動作程序記試驗1次, 成功1次, 指數(shù)型功能和動作程序記錄航行時間, 失效1次。

此時, 可將全部成敗型功能和動作程序視為一個分系統(tǒng), 全部指數(shù)型功能和動作程序視為另一個分系統(tǒng), 全雷可視為這2個系統(tǒng)組成, 這2個分系統(tǒng)仍是串聯(lián)結構, 如圖1所示。

圖1 魚雷實航工作可靠度評定結構關系圖

2 魚雷實航工作可靠度評定過程

魚雷實航工作可靠度評定實際上就是成敗型與指數(shù)型功能和動作程序相串聯(lián)的可靠性綜合評定, 綜合評定計算過程如下。

2) 計算指數(shù)型功能和動作程序的等效試驗數(shù)

3) 將指數(shù)型功能和動作程序試驗結果數(shù)據(jù)按下列方法折合成二項成敗型結果。

(3)

成敗型串聯(lián)結構信息綜合基本方法如下。

設有個相互獨立的成敗型分系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)(本文中=2), 折合信息為

(5)

此時, 全雷可靠性的折合信息為

(7)

或

(9)

5) 對綜合后的結果(,), 按成敗型可靠度置信下限由下式確定

當=0,

(12)

當=-1,

全雷可靠性試驗綜合信息(,),和一般是非整數(shù), 其可靠性置信下限可查表并線性插值求出。

3 算例

表1 魚雷可靠度評定結果

Tabel 1 Results of torpedo′s working reliability evaluation

任務時間/s 評定結果評定方法4005301 5002 000 指數(shù)型評定0.838 960.792 420.517 650.415 63 成敗型-指數(shù)型串聯(lián)綜合評定, 其中0.831 4580.792 2060.547 850.454 352 成敗型-指數(shù)型串聯(lián)綜合評定, 其中0.786 5020.780 5520.724 40.691 319 成敗型評定0.776 06

在實航總次數(shù)、實航總時間和故障總數(shù)確定的情況下, 從表1可以看出:

4 結束語

魚雷實航工作可靠度單純采用成敗型或指數(shù)型評定方法均存在一定的局限性, 為更加客觀準確地評定魚雷可靠性水平, 需要不斷改進和完善魚雷實航可靠度評定方法。

本文提出改進的按成敗型-指數(shù)型串聯(lián)綜合評定魚雷實航工作可靠度的新方法, 更符合魚雷實航工作實際特點, 單純按成敗型、指數(shù)型評定魚雷可靠性的局限性得到了有效解決。評定結果是試驗次數(shù)、航行總時間、任務時間、成敗型故障數(shù)、指數(shù)型故障數(shù)等因素的綜合體現(xiàn), 與任務時間相對應, 可靠性水平隨任務時間變化的顯著性受指數(shù)型故障的影響相對較大, 受成敗型故障影響相對較小, 評定結果更加客觀、準確。為魚雷實航工作可靠度試驗評定提供了新的思路和方法, 對完善魚雷可靠性指標也有借鑒作用。

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(責任編輯: 陳 曦)

An Improved Method for Evaluating Torpedo′s Working Reliability in Sea Trial

HE Cheng-gang, YE Hao-jie, ZHANG Di

(1. Science and Technology on Underwater Acoustic Antagonizing Laboratory, Zhanjiang 524022, China; 2. 91388Unit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

Aiming at the limitation in evaluating torpedo′s working reliability only by success/failure type or index number type, an improved method for objectively and accurately evaluating torpedo’s working reliability in sea trial via combination of the two types is proposed. The evaluation result is a comprehensive one concerning test sample size, total voyage time, task time, fault number of success/failure type and index number type, etc. The variation of reliability level with task time is more significantly influenced by the fault of index number type than by the fault of success/failure type. The evaluation result of the proposed method is more objective and accurate than the conventional ones.

torpedo; sea trial; reliability evaluation

TJ630.6

A

1673-1948(2011)06-0411-04

2011-08-12;

2011-09-21.

賀成剛(1965-), 男, 碩士, 高級工程師, 從事魚雷試驗設計、數(shù)據(jù)分析和試驗總體工作.