謝 勇, 苑秉成, 馬 軍

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一種魚雷武器服役期間實(shí)航可靠度評(píng)定方法

謝 勇1, 苑秉成1, 馬 軍2

(1. 海軍工程大學(xué) 兵器工程系, 湖北 武漢, 430033; 2. 中國人民解放軍92815部隊(duì), 浙江 寧波, 315717)

針對(duì)魚雷武器服役期間實(shí)航可靠度評(píng)估存在子樣少, 不利于做出準(zhǔn)確評(píng)估這一實(shí)際情況, 在分析魚雷年度實(shí)航數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上, 提出了一種把不同批次魚雷與不同服役年限實(shí)航數(shù)據(jù)綜合起來進(jìn)行評(píng)估的方法。通過對(duì)不同批次與不同服役年限魚雷實(shí)航信息進(jìn)行母體檢驗(yàn), 合理的擴(kuò)大了實(shí)航樣本量, 提高了評(píng)估精度與可信度。實(shí)例計(jì)算表明該方法簡單實(shí)用, 滿足工程實(shí)際需要。

魚雷; 實(shí)航可靠度; 母體檢驗(yàn)

0 引言

魚雷是一種能在水下自動(dòng)航行、自動(dòng)控制、自動(dòng)尋找與跟蹤、命中目標(biāo)時(shí)能自動(dòng)爆炸的攻擊性兵器[1-2], 其實(shí)航可靠性反映了 其在規(guī)定實(shí)航條件和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定工作的能力[3]。在魚雷武器服役期間, 年度實(shí)航可靠度是衡量魚雷質(zhì)量水平的重要指標(biāo)。作為一種長期貯存[4]、一次(作為戰(zhàn)雷)或有限次(作為操雷)[5]使用的武器系統(tǒng), 魚雷在部隊(duì)服役期間要分別受到振動(dòng)、沖擊、加速度、高溫、低溫、高濕、拆裝與通電檢測等人為和環(huán)境因素的影響[6], 會(huì)引起功能故障或性能參數(shù)退化, 從而使魚雷在作戰(zhàn)或訓(xùn)練時(shí)出現(xiàn)故障, 降低了實(shí)航可靠度, 消弱部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。因此, 要使魚雷武器發(fā)揮應(yīng)有的作戰(zhàn)效能, 不僅要求它具有較好的貯存可靠度與裝載可靠度, 還要求它具有較高的實(shí)航可靠度。分析魚雷武器服役期間的實(shí)航可靠度有利于掌握魚雷武器裝備的質(zhì)量水平, 分析其質(zhì)量隨服役時(shí)間的變化規(guī)律, 便于充分使用好魚雷武器, 為指揮員作戰(zhàn)決策提供依據(jù)。

在對(duì)部隊(duì)魚雷武器服役期間的實(shí)航可靠度進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估時(shí), 常常需要大量的實(shí)航信息。而魚雷在服役期間實(shí)航樣本常常來自于不同生產(chǎn)批次與不同服役年限, 因此, 在評(píng)估魚雷實(shí)航可靠度時(shí)通常需面對(duì)2個(gè)問題: 1) 單一批次魚雷每年實(shí)航的子樣較少; 2) 某些年度總實(shí)航子樣(包括不同批次魚雷在同一年度的實(shí)航子樣)較少。由于實(shí)航樣本量不足, 從而為準(zhǔn)確評(píng)估魚雷服役期間的實(shí)航可靠度帶來了困難[7]。針對(duì)這些問題, 本文提出應(yīng)科學(xué)合理地將不同批次與不同服役年限內(nèi)的實(shí)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合利用, 首先根據(jù)魚雷交驗(yàn)信息對(duì)裝備部隊(duì)的各批次魚雷進(jìn)行同母體檢驗(yàn), 將屬于同一母體的各批次作為一個(gè)總體, 而后對(duì)不同年限的實(shí)航數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性判別, 無顯著差異的年度實(shí)航數(shù)據(jù)則進(jìn)行累加, 從而增加子樣數(shù)量。最后根據(jù)經(jīng)典評(píng)估法與貝葉斯評(píng)估方法對(duì)累加數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)航可靠度計(jì)算, 得出實(shí)航可靠度隨服役時(shí)間的變化規(guī)律。

1 魚雷實(shí)航信息

對(duì)于成敗型的魚雷實(shí)航存在2種結(jié)果: “成功”與“失敗”[8], 分別用“”和“”表示魚雷實(shí)航的成功與失敗。魚雷每次實(shí)航成功, 表示魚雷從發(fā)射前自檢至命中目標(biāo)的全過程均完成了規(guī)定的功能, 任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障, 認(rèn)為魚雷實(shí)航失敗[9]。

魚雷在部隊(duì)服役期間因訓(xùn)練、試驗(yàn)、演習(xí)與考核需要, 每一年度通常會(huì)有一定數(shù)量的轉(zhuǎn)級(jí)檢測合格的魚雷進(jìn)行實(shí)航。根據(jù)實(shí)航時(shí)間的先后, 魚雷使用部隊(duì)都會(huì)對(duì)實(shí)航信息進(jìn)行記錄。其中, 對(duì)于某一年度某批次魚雷總的實(shí)航信息稱之為該批次的年度實(shí)航信息, 其數(shù)據(jù)表達(dá)式如下

基于上述分析, 本文采用2×2列聯(lián)表方法來檢查各批次魚雷是否可以視為同一母體, 以及各年度實(shí)航數(shù)據(jù)是否存在顯著差異, 以便確定各年度實(shí)航可靠度是否出現(xiàn)了顯著蛻化。

2 不同批次魚雷母體檢驗(yàn)

表1 魚雷交驗(yàn)信息參數(shù)列聯(lián)表

由表1中數(shù)據(jù)易得統(tǒng)計(jì)量為[10]

3 不同年度實(shí)航信息母體檢驗(yàn)

表2 魚雷實(shí)航信息參數(shù)列聯(lián)表

4 魚雷實(shí)航可靠度計(jì)算

假設(shè)不同批次魚雷在同一年限內(nèi)實(shí)航信息經(jīng)過融合累加, 而后相鄰年度之間的同母體實(shí)航信息再進(jìn)行融合, 得到某年度實(shí)航信息或某些相鄰年度的總實(shí)航信息, 記為

1) 由極大似然估計(jì)法可得實(shí)航可靠度的經(jīng)典點(diǎn)估計(jì)為[15]

實(shí)航可靠度的貝葉斯法點(diǎn)估計(jì)為

5 實(shí)例分析計(jì)算

表3 三批次魚雷交驗(yàn)信息表

表4 三批次魚雷年度實(shí)航信息表

5.1 同母體批次實(shí)航信息融合

表5 二批次魚雷交驗(yàn)信息列聯(lián)表

表6 魚雷年度實(shí)航信息表

5.2 魚雷年度實(shí)航信息融合

所以第1年與第2年無顯著差異, 可視為同一母體。將第1年與第2年實(shí)航數(shù)據(jù)累加, 與第3年比較, Fisher檢測的概率為

所以第1年、第2年與第3年實(shí)航數(shù)據(jù)可作為同一母體。將第1年、第2年與第3年實(shí)航數(shù)據(jù)累加, 與第4年比較, Fisher檢測的概率為

則可認(rèn)為前3年的實(shí)航信息與第4年實(shí)航信息無顯著差異, 可視為同一母體統(tǒng)一處理[21]。

5.3 魚雷實(shí)航可靠度計(jì)算

表7 魚雷實(shí)航可靠度數(shù)值表

從上述計(jì)算結(jié)果可得出的結(jié)論是, 該部隊(duì)魚雷在服役前4年內(nèi), 實(shí)航可靠度無明顯下降, 實(shí)航可靠度可達(dá)46.8%以上。

6 結(jié)束語

本文針對(duì)已服役魚雷實(shí)航可靠度評(píng)估問題, 通過各批次魚雷的交驗(yàn)信息, 對(duì)各批次魚雷進(jìn)行母體檢驗(yàn), 將同母體魚雷相同服役年限的實(shí)航信息進(jìn)行融合。再根據(jù)Fisher精確檢驗(yàn), 確定魚雷在哪些相鄰服役年限的實(shí)航數(shù)據(jù)可以進(jìn)行累加。解決了魚雷服役期間實(shí)航子樣較少, 為準(zhǔn)確評(píng)估魚雷實(shí)航可靠度帶來困難的問題。實(shí)例計(jì)算表明,本文介紹的方法有效實(shí)用, 能夠滿足魚雷武器服役期間實(shí)航可靠度計(jì)算的工程實(shí)際需要, 具有較好的推廣價(jià)值。

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An Assessment Method of Sea Trial Reliability for Torpedo in Commission

XIE Yong1, YUAN Bing-cheng1, MA Jun2

(1. Department of Weaponry Engineering, Naval Engineering University, Wuhan 430033, China; 2. 92815thUnit, The People′s Liberation Army of China, Ningbo 315717, China)

The existing assessment of torpedo working reliability in sea trial is not accurate because of insufficient sample, an assessment method by combing the sea trial data of different batches of torpedoes with different service life is presented through analyzing annual torpedo sea trial data. Through the population inspection, the sample size is rationally expanded, and the information for reliability assessment is increased. Thus, the precision of reliability assessment is improved. The example shows that the proposed method is convenient for engineering application.

torpedo; sea trial reliability; population inspection

TJ630.6; TB114.3

A

1673-1948(2013)04-0250-05

2012-11-30;

2012-12-20.

部級(jí)國防科技預(yù)先研究課題資助(51327020105, 51304010206).

謝 勇(1985-), 男, 在讀博士, 研究方向?yàn)轸~雷定型與可靠性評(píng)估.

(責(zé)任編輯: 陳 曦)