陳智芳

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引 言

導(dǎo)彈武器裝備的檢測周期影響著其貯存可用度，檢測周期越短，且通過檢測發(fā)現(xiàn)故障即進行修復(fù)，就可確保導(dǎo)彈武器裝備具有較高的貯存可用度，反之，貯存可用度就會較低。為此，許多專家學(xué)者開展了定期檢測方面的研究，這些研究主要從可靠性角度出發(fā)，探討了定期檢測對貯存可靠性的影響［1－2］，建立了貯存可靠性模型［3－4］，給出了可靠性模型參數(shù)估計［5－6］，并進行了模型的數(shù)字仿真研究［7］。

然而，僅從貯存可靠性角度來確定檢測周期存在一定不足，未考慮到維修性、測試性、保障性等因素的影響。對于導(dǎo)彈武器裝備，更應(yīng)該關(guān)注其貯存可用度，因為貯存可用度綜合考慮了可靠性、維修性、測試性、保障性等因素，直觀反映了導(dǎo)彈武器裝備一旦需要即可投入使用的能力。為此，本文認真分析了導(dǎo)彈武器裝備的貯存過程以及貯存可用性與可靠性之間的關(guān)系，建立了貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學(xué)模型，并給出了檢測周期的確定方法，為工程實踐中更合理地確定檢測周期、更方便地開展使用維護工作提供了參考。

1 導(dǎo)彈武器裝備貯存過程分析

隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)能力的發(fā)展，導(dǎo)彈武器裝備具有了越來越強的長期貯存能力，而導(dǎo)彈武器裝備的大部分服役過程是在貯存狀態(tài)中度過的。貯存過程中，受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，導(dǎo)彈武器裝備不可避免地會出現(xiàn)故障，如:溫度變化過快會使裝藥表面結(jié)露受潮，并會導(dǎo)致電子晶體管損壞;濕度過大會導(dǎo)致橡膠件塑性和強度下降，還會使火帽中的擊發(fā)藥作用不可靠甚至瞎火［8］。這就要求在其出現(xiàn)故障后，能盡早發(fā)現(xiàn)并及時修復(fù)好，始終確保其可用度保持在一定水平以上，以滿足戰(zhàn)備任務(wù)需求。

為此，需要對處于貯存狀態(tài)的導(dǎo)彈武器裝備進行檢測。受限于人力、物力、財力等因素，檢測不可能每時每刻都進行，只能有間隔、周期性地進行定期檢測。然而并不是所有的故障都能通過檢測被發(fā)現(xiàn)，這反映在故障檢測率上，故障檢測率是指用規(guī)定的方法能夠檢測到的故障與故障總數(shù)之比。在能夠發(fā)現(xiàn)故障的情況下，就需要對故障進行修復(fù)，而修復(fù)工作需要在一定時間內(nèi)完成，這個時間一般是綜合考慮戰(zhàn)備任務(wù)需求、平均維修時間、平均保障資源延誤時間等因素后權(quán)衡得出的，在相關(guān)的技術(shù)文件中予以明確。受保障資源、保障能力、管理體制等因素的影響，在該規(guī)定時間內(nèi)完成修復(fù)工作具有一定概率，這種概率是維修度。完成修復(fù)后，導(dǎo)彈武器裝備重新處于貯存狀態(tài)。

2 基于貯存可用度的檢測周期確定方法

2.1 貯存可用性與可靠性關(guān)系分析

導(dǎo)彈武器裝備的貯存可用性是指處于貯存狀態(tài)的導(dǎo)彈武器裝備在需要開始執(zhí)行任務(wù)的任一時刻，其處于正常(無故障)狀態(tài)且可投入使用的能力，用貯存可用度來進行度量:

式中:Azc為貯存可用度;Nky為可用產(chǎn)品數(shù);N 為產(chǎn)品總數(shù)。

對于可修復(fù)產(chǎn)品，其貯存可用性與可靠性、測試性、維修性、保障性等因素有關(guān);對于不可修復(fù)產(chǎn)品，其貯存可用性僅與可靠性、保障性有關(guān)［9］。

導(dǎo)彈武器裝備為可修復(fù)產(chǎn)品，根據(jù)其使用特點，更應(yīng)該關(guān)注其貯存可用性，因為貯存可用性反映了導(dǎo)彈武器裝備一旦需要就能立即投入使用的能力［10］。

對處于貯存狀態(tài)的導(dǎo)彈武器裝備而言，從貯存狀態(tài)轉(zhuǎn)入使用狀態(tài)時，需進行裝備裝配、調(diào)校、檢測、加注燃料等工作，而這些工作均有明確的技術(shù)要求和操作規(guī)范，且操作人員均為經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)人員，故由于這些因素導(dǎo)致裝備不可用的概率Psw很小，則裝備的貯存可用度Azc與貯存可靠度Rzc之間存在如下關(guān)系:

在不進行檢測、修復(fù)的情形下，貯存可用度的變化趨勢和規(guī)律與貯存可靠度保持一致。根據(jù)“浴盆曲線”原理，處于貯存期內(nèi)的裝備，其故障率基本不變，可靠度函數(shù)為指數(shù)函數(shù)形式，故貯存過程中可用度函數(shù)也呈指數(shù)函數(shù)形式。

2.2 貯存可用度模型

為確保導(dǎo)彈武器裝備貯存過程中的貯存可用度，就需要對其進行定期檢測。檢測過程中若發(fā)現(xiàn)故障，需要及時進行修復(fù)，使可用度得到提高，然后重新以指數(shù)函數(shù)形式下降。

需要說明的是，雖然進行檢測、修復(fù)能使可用度得到提高，但受故障檢測率、維修率、修復(fù)時間等因素的影響，可靠度不可能恢復(fù)到1，可用度不可能恢復(fù)到(1－Psw)。所以，如果根據(jù)“第1 次達到最低貯存可用度”來確定檢測周期，后續(xù)貯存過程中的最低貯存可用度便得不到保證。

貯存可用度的變化(從第2 次檢測開始)是一種周期性變化。每次檢測前，貯存可用度降低到最低值(根據(jù)戰(zhàn)備需要確定)，進行檢測、修復(fù)后，可用度得到提高，然后重新以指數(shù)函數(shù)形式下降，在下一次檢測前達到最低值。貯存可用度的變化趨勢和規(guī)律如圖1 所示。

圖1 貯存可用度變化趨勢和規(guī)律

圖1 中，Ad為確保裝備滿足戰(zhàn)備需要所要求的最低貯存可用度;T 為檢測周期;ξ 為修復(fù)時間;Aa為進行檢測修復(fù)情形下達到(kT +ξ)(k =2，3，4，…)時的貯存可用度;Ab為kT(k =2，3，4，…)時檢測合格的產(chǎn)品達到(kT +ξ)(k =2，3，4，…)時的貯存可用度。

設(shè)在第k(k =2，3，4，…)次定期檢測前，裝備的貯存可用度達到Ad;檢測時的故障檢測率為γ;維修率為μ;考慮到維修時間、保障資源、管理體制等因素，可用于修復(fù)的最長時間為ξ;且ξ 時間內(nèi)的維修度為M，則對于該批產(chǎn)品而言，由于檢測、修復(fù)而提高的可用度為

對于該批產(chǎn)品而言，此次檢測時合格的產(chǎn)品經(jīng)過ξ 時間后，貯存可用度為

則對于該批產(chǎn)品而言，此次檢測并進行修復(fù)后，貯存可用度為

貯存可用度從Aa開始，重新以指數(shù)函數(shù)形式下降，至下一個檢測周期時(經(jīng)歷時間為t =T－ξ)，達到Ad，即

綜合式(3)～(6)，得到貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型如下:

2.3 貯存過程中檢測周期確定方法

工程實踐中，常根據(jù)戰(zhàn)備需要提出一個最低貯存可用度，這時，就可根據(jù)上文建立的數(shù)學(xué)模型，求得對應(yīng)于最低貯存可用度的檢測周期。

根據(jù)式(7)，得

根據(jù)此模型，也可求得確保最低貯存可用度的第一次檢測時間t1滿足:

3 應(yīng)用實例

以某型空空導(dǎo)彈武器裝備為例，該導(dǎo)彈以全彈形式貯存，檢測合格后，僅需進行簡單的結(jié)構(gòu)件裝配即可投入使用。裝配工作有明確的操作規(guī)范，且操作人員為經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)人員，故由于裝配等因素導(dǎo)致導(dǎo)彈不可用的概率很小，可設(shè)為Psw=0.01。

根據(jù)該型導(dǎo)彈研制過程中開展的設(shè)計分析與試驗驗證工作，并根據(jù)類似產(chǎn)品的實際使用經(jīng)驗，可得:貯存狀態(tài)失效率λ =9.919 4 ×10－6;庫房所用檢測設(shè)備的故障檢測率γ =95%;維修率μ =1/240 =0.004 2;考慮到維修時間、保障資源、管理體制等因素，裝備管理體制規(guī)定的可用于修復(fù)的最長時間ξ=15 d=360 h。

將上述數(shù)據(jù)代入式(8)～(9)，可得對應(yīng)于最低貯存可用度的檢測周期和第一次檢測時間，如表1 所示。

表1 最低貯存可用度對應(yīng)檢測周期和第一次檢測時間

該型導(dǎo)彈在實際貯存過程中，檢測周期為18個月。根據(jù)對用戶的實際調(diào)研分析結(jié)果，每18個月檢測一次基本能夠保證85%以上的導(dǎo)彈合格可用，與本方法確定的檢測周期基本一致，表明該方法是合理可行的。

4 結(jié) 論

本文建立的貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學(xué)模型充分考慮了導(dǎo)彈武器裝備的實際貯存過程，綜合了可靠性、維修性、測試性、保障性等因素，能夠有效利用導(dǎo)彈研制過程中的設(shè)計與試驗數(shù)據(jù)來求得檢測周期，改進了主要根據(jù)可靠性信息和類似產(chǎn)品使用經(jīng)驗來確定檢測周期的不足之處。結(jié)合某型導(dǎo)彈的相關(guān)數(shù)據(jù)所開展的應(yīng)用結(jié)果與實際調(diào)研分析結(jié)果基本一致，表明該方法具有工程實踐應(yīng)用價值，可以為確定導(dǎo)彈武器裝備的檢測周期提供參考。

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