齊立新, 寧永成, 邢國(guó)強(qiáng)

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火箭助飛魚雷裝載可靠度的Bayes檢驗(yàn)方法

齊立新1, 寧永成2, 邢國(guó)強(qiáng)2

(1. 中國(guó)人民解放軍91388部隊(duì)410所, 廣東 湛江, 524022; 2. 中國(guó)人民解放軍91439部隊(duì)460所, 遼寧 大連, 116041)

針對(duì)火箭助飛魚雷系統(tǒng)復(fù)雜、子樣數(shù)少的特點(diǎn), 采用Bayes評(píng)估方法融合各種先驗(yàn)信息, 對(duì)其裝載可靠度進(jìn)行評(píng)估。分別采用Kullback信息方法和最優(yōu)化方法, 克服了傳統(tǒng)試驗(yàn)方法環(huán)境因子計(jì)算和試驗(yàn)方案確定中主觀性較強(qiáng)的不足, 提高了試驗(yàn)方案的準(zhǔn)確性和客觀性。根據(jù)設(shè)定的戰(zhàn)技指標(biāo), 在雙方風(fēng)險(xiǎn)對(duì)等的前提下, 給出了具體的評(píng)定方案。

火箭助飛魚雷; 裝載可靠度; Bayes方法; 環(huán)境因子; 小子樣

0 引言

魚雷裝載可靠度反映了魚雷在規(guī)定的裝載條件和裝載時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率, 體現(xiàn)了魚雷承受裝載環(huán)境中各種因素影響的能力, 是評(píng)估魚雷總體可靠性水平的一個(gè)重要方面[1]。魚雷裝艦后, 一般不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射, 而是經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的裝載過(guò)程, 由于裝載期間的環(huán)境條件比倉(cāng)庫(kù)貯存的環(huán)境條件惡劣, 而且無(wú)法對(duì)魚雷進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng), 會(huì)導(dǎo)致魚雷可靠性下降較多。為保障隨時(shí)發(fā)射, 實(shí)施對(duì)敵攻擊, 魚雷必須具有較高的裝載可靠度。

火箭助飛魚雷集導(dǎo)彈和魚雷技術(shù)于一體, 技術(shù)復(fù)雜, 成本高昂, 其裝載可靠度的評(píng)定受裝載時(shí)間和產(chǎn)品子樣數(shù)雙重因素的制約, 傳統(tǒng)的比值評(píng)定方法和假設(shè)檢驗(yàn)方法在應(yīng)用時(shí)均存在一定的困難。為了節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間和成本, 本文采用小子樣Bayes評(píng)定方法[2], 融合不同階段、不同條件下的驗(yàn)前信息, 在相同置信水平下, 降低試驗(yàn)所需的魚雷條次數(shù), 從而達(dá)到降低試驗(yàn)消耗、縮短試驗(yàn)周期的目的。

1 裝載可靠度評(píng)定方法

Bayes評(píng)定方法收集方案設(shè)計(jì)、研制階段的試驗(yàn)信息并進(jìn)行綜合處理, 制定定型階段的試驗(yàn)方案; 定型試驗(yàn)結(jié)束后, 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝載可靠度評(píng)估, 得到定型階段產(chǎn)品的裝載可靠度水平。其基本思想是將裝載可靠度指標(biāo)中的分布參數(shù)看作隨機(jī)變量, 利用驗(yàn)前信息確定先驗(yàn)分布, 并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行條件分析和推斷, 計(jì)算似然函數(shù), 將先驗(yàn)分布與似然函數(shù)融合后, 得到裝載可靠度分布參數(shù)的后驗(yàn)分布?；诤篁?yàn)分布計(jì)算生產(chǎn)方和使用方風(fēng)險(xiǎn), 在雙方風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)?shù)脑瓌t下, 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷, 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)裝載可靠度的評(píng)定。

考慮簡(jiǎn)單假設(shè)檢驗(yàn)情況, 設(shè)

1.1 魚雷總體裝載可靠度分布類型的確定

1.2 先驗(yàn)分布類型

然后由方程組

1.3 驗(yàn)前信息環(huán)境因子的確定

魚雷裝載可靠度試驗(yàn)經(jīng)歷庫(kù)房存放、運(yùn)輸、陸試、湖試、海試等多種環(huán)境, 其驗(yàn)前信息需要折合處理, 在統(tǒng)一條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。通過(guò)環(huán)境因子的折算, 產(chǎn)品在整個(gè)研制階段各試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)都折合到單一試驗(yàn)環(huán)境下。

環(huán)境因子對(duì)產(chǎn)品可靠性的驗(yàn)證和評(píng)估有著重要的作用, 指數(shù)分布環(huán)境因子的求解有定性和定量等多種方法。對(duì)于定量求解, 試驗(yàn)數(shù)據(jù)越充分, 得到的值越精確。常用的Bayes方法和專家打分法都不可避免地引入了較多的主觀因素。為了減少主觀因素對(duì)可靠性評(píng)估結(jié)果的影響, 這里采用Kullback信息方法, 基于樣本信息融合求解環(huán)境因子。

1.4 最優(yōu)試驗(yàn)方案的確定

其中

2 應(yīng)用實(shí)例

在火箭助飛魚雷裝載可靠度的評(píng)定中, 環(huán)境因子的確定綜合采用了仿真數(shù)據(jù)和類似型號(hào)的試驗(yàn)數(shù)據(jù), 其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 裝載時(shí)間及對(duì)應(yīng)故障數(shù)信息統(tǒng)計(jì)表

對(duì)表1所列數(shù)據(jù), 利用1.3節(jié)介紹的Kullback信息方法, 以艦船普通艙作為最惡劣的裝載條件, 計(jì)算不同裝載條件的環(huán)境因子分別為: 地面工房0.12, 運(yùn)輸裝載0.63, 艦船艙內(nèi)良好0.45, 艦船普通艙1.0。該計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[9]的數(shù)值基本一致, 也進(jìn)一步說(shuō)明了Kullback方法的正確性。

從結(jié)果可以看出, 在失效條次數(shù)為0時(shí), 由于驗(yàn)前信息的使用, 本文所采用的Bayes綜合評(píng)定方法能夠節(jié)省8 485 h的裝載時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合利用各類裝載可靠度信息的Bayes評(píng)估方法, 通過(guò)合理地選取和利用驗(yàn)前信息, 有效地彌補(bǔ)了定型過(guò)程中魚雷條次數(shù)不足的問(wèn)題, 評(píng)估結(jié)果能更好地反映魚雷裝載可靠度的實(shí)際水平。Kullback信息方法和最優(yōu)化方法的采用, 克服了傳統(tǒng)試驗(yàn)方法環(huán)境因子計(jì)算和試驗(yàn)方案確定中主觀性較強(qiáng)的不足, 提高了試驗(yàn)方案的準(zhǔn)確性和客觀性。應(yīng)用實(shí)例結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的有效性。

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Bayesian Assessment Method of Loading Reliability for Rocket-Assisted Torpedo

QI Li-xin1, NING Yong-cheng2, XING Guo-qiang2

(1. The 410 Institute of 91388thUnit, The people′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China; 2. The 460 Institute of 91439thUnit, The people′s Liberation Army of China, Dalian 116041, China )

According to the characteristics of complex system and small sample number of rocket-assisted torpedo, we estimate loading reliability by using Bayesian assessment method to fuse a prior information. The Kullback information method and the optimization method are adopted to rectify the subjective problem in traditional environmental factor calculation and test scenario design, and enhance the accuracy and objectivity of test scheme. Concrete assessment scenario is given on condition that the risk of consumer equals that of producer according to preset tactical and technical specifications.

rocket-assisted torpedo; loading reliability; Bayesian method; environmental factor; small sample

TJ630.2

A

1673-1948(2012)05-0388-04

2012-05-14;

2012-05-21.

齊立新(1971-), 女, 工程師, 主要從事魚雷試驗(yàn)總體技術(shù)研究.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)