耿德華

（中國特種飛行器研究所，湖北荊門 448000）

基于任務(wù)的系留氣球保障模式

耿德華

（中國特種飛行器研究所，湖北荊門 448000）

系留氣球是利用靜浮力升空的飛行器平臺，在軍民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。近年來國外對該類產(chǎn)品的發(fā)展不斷進(jìn)步，國內(nèi)也逐步開展了應(yīng)用研究和產(chǎn)品實裝。但國內(nèi)產(chǎn)品在應(yīng)用過程中，發(fā)生了大量因保障不力產(chǎn)生的問題，導(dǎo)致該類裝備遲遲不能達(dá)到用戶的使用需求。本文簡要介紹了國內(nèi)外系留氣球產(chǎn)品主要應(yīng)用情況和保障模式，針對國內(nèi)系留氣球產(chǎn)品因保障產(chǎn)生的問題，提出一種基于任務(wù)流程的保障模式，并舉例說明其應(yīng)用方式。

系留氣球 保障模式 基于任務(wù) 流程單元

系留氣球是一種依靠氣囊內(nèi)的浮升氣體獲得浮力，并用纜索拴系固定的浮空器。借助于系留纜索、氣動升力和剩余浮力，可以實現(xiàn)空中定高度長時間的駐留。系留氣球系統(tǒng)包括球體結(jié)構(gòu)、系留纜繩、任務(wù)載荷、錨泊平臺、地面控制系統(tǒng)五部分。系留氣球與其他飛行器相比，有如下優(yōu)勢：

（1）滯空時間長：一般系留氣球可連續(xù)滯空30天以上；（2）對任務(wù)載荷的尺寸限制小，理論上其搭載的任務(wù)載荷沒有尺寸限制；（3）覆蓋范圍廣：一般系留氣球部署高度都在4000m以上，系統(tǒng)的覆蓋范圍極大，美國JLENS系統(tǒng)探測距離為550km，俄羅斯美洲豹探測距離700km；（4）效費(fèi)比高：載荷1t的系留氣球產(chǎn)品，留空一天的費(fèi)用，僅需3000-4000RMB；（5）生存能力強(qiáng)：系留氣球的球體結(jié)構(gòu)材料，能夠達(dá)到雷達(dá)波透過率99%，在受到炮火攻擊后，有充足的時間進(jìn)行回收和維修。

國外在軍事領(lǐng)域?qū)ο盗魵馇虻膽?yīng)用非常多，典型的有美國的TARS、MARTS、JLENS、RAID、REAP、PTDS）、PGSS等；俄羅斯的“GePard ”車載移動式系留氣球、“PUMA”和“JAGUAR”大型系留氣球、“DAG-2M”傘兵訓(xùn)練型系留氣球等。

根據(jù)公開的資料統(tǒng)計，上世紀(jì)80年代后，國外總共約60多種系留氣球產(chǎn)品投入軍事用途，主要任務(wù)使命可歸為偵察監(jiān)視、預(yù)警探測、通信中繼和傘兵訓(xùn)練等用途。

國內(nèi)軍方主要是空軍和海軍為主導(dǎo)在開發(fā)研制?？哲娭饕糜陬A(yù)警探測，海軍主要用于通信。目前，僅有極少數(shù)量的系留氣球裝備部隊，但其使用基本處于應(yīng)用摸索階段。在民用領(lǐng)域方面，系留氣球基本實現(xiàn)了功能化應(yīng)用，但尚不具備商用條件。

1　系留氣球產(chǎn)品保障需求

系留氣球產(chǎn)品相對于其他飛行器，有其自身的特點(diǎn)，如依靠凈浮力升空，體積巨大，定點(diǎn)錨泊不易移動，主結(jié)構(gòu)件為復(fù)合纖維材料，依靠內(nèi)部壓力保持自身外形和剛度等等。這些特點(diǎn)，導(dǎo)致其對于保障的需求有別于其他裝備，歸納如下：

（1）系留氣球產(chǎn)品的使用自架設(shè)開始，其陣地設(shè)置和產(chǎn)品架設(shè)安裝過程繁瑣，時間長，需要操作人員專業(yè)性較高；（2）系留氣球產(chǎn)品自架設(shè)開始后，一直處于使用狀態(tài)，任何維護(hù)和維修工作，必須基于在線操作；（3）系留氣球產(chǎn)品對氣象保障的要求很高，必須為產(chǎn)品使用方提供周邊實時的氣象情況和長期精準(zhǔn)的預(yù)報；（4）系留氣球產(chǎn)品本身應(yīng)對惡劣天氣的能力較其他飛行器要差，出勤率受氣象影響極大，惡劣天氣是其保障的重點(diǎn)時間段；（5）系留氣球用氦氣需定期補(bǔ)充，氦氣屬于特殊保障物資；（6）系留氣球囊體材料為復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)，須實時監(jiān)控，確定其技術(shù)狀態(tài)；（7）系留氣球囊體與設(shè)備的壽命并不一致，更換囊體結(jié)構(gòu)需將系統(tǒng)撤收，過程繁瑣，時間長。（8）由于系留氣球本身的特點(diǎn)，其應(yīng)急保障需求與其他裝備差別較大。

2　國內(nèi)外系留氣球產(chǎn)品的保障

2.1國內(nèi)系留氣球產(chǎn)品的保障

系留氣球產(chǎn)品，對于國內(nèi)用戶而言屬新型裝備，適用于該類產(chǎn)品的保障模式和保障流程暫時沒有。交付部隊使用的系留氣球產(chǎn)品在使用過程中，由于保障不力的原因，發(fā)生了各類問題，包括：

（1）產(chǎn)品的架設(shè)和迄今為止的使用過程，基本全部由承制方負(fù)責(zé)和參與；（2）產(chǎn)品故障層出不窮，任務(wù)出勤率極低；（3）產(chǎn)品壽命無法明確；（4）產(chǎn)品配置了許多使用頻率極低的保障設(shè)備；（5）產(chǎn)品的氣象保障由產(chǎn)品自身配備的設(shè)備提供數(shù)據(jù)支持，無法做到預(yù)報。

種種問題導(dǎo)致軍方用戶對該類產(chǎn)品的應(yīng)用前景產(chǎn)生質(zhì)疑，降低了在該類產(chǎn)品上的采購經(jīng)費(fèi)和推廣應(yīng)用力度，承制方無法及時獲得回報。

2.2美軍用系留氣球產(chǎn)品的保障

在武器裝備的維修保障策略上，美軍先后提出了基于性能的保障（PBL）和基于狀態(tài)的維修（CBM+）模式。基于性能的保障（PBL），是美歐等國針對具體型號裝備提出的全新維修保障理念和模式，其核心是“項目辦公室”通過“裝備保障集成方”加強(qiáng)對裝備全壽命保障的管理，促進(jìn)軍方與合同商的合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)與風(fēng)險共擔(dān)，從而在經(jīng)濟(jì)可承受的條件下確保裝備在壽命周期內(nèi)實現(xiàn)預(yù)定的戰(zhàn)備完好性目標(biāo)［1］。

增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修（CBM+）是美軍在20世紀(jì)末21世紀(jì)初開始大力推行的一種維修思想，目的是將以信息技術(shù)為代表的各種高新技術(shù)應(yīng)用到維修的全過程，從而提高維修工作的效率與效益，實現(xiàn)維修方式的全面變革。CBM+是CBM的增強(qiáng)版，它將一些新的或改進(jìn)的維修技術(shù)引入維修實踐中，更強(qiáng)調(diào)狀態(tài)的監(jiān)控、故障的診斷。目前已成為美歐維修理論和應(yīng)用研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

美軍應(yīng)用的系留氣球產(chǎn)品，主要是作為預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)的載體。其列裝的各型系留氣球產(chǎn)品，同樣采用了前面提到的保障模式。

洛馬公司的TARS系統(tǒng)，目前已在美國10個軍事基地進(jìn)行了部署，其保障模式就是典型的PBL保障模式。洛馬公司有專門的產(chǎn)品管理辦公室，下設(shè)綜合保障辦公室。美軍與洛馬公司就TARS系統(tǒng)的保障簽訂了專門的長期合同，由綜合保障辦公室負(fù)責(zé)，設(shè)立了產(chǎn)品保障經(jīng)理（PSM）。直接結(jié)果，TARS的出勤率在不計極端天氣的影響時，達(dá)到了90%，全時間段達(dá)到了60%。很明顯，這種保障方式基本符合PBL模式的原則。

JLENS系統(tǒng)是由雷聲公司承制的的，在2014年的測試過程中，完成了與北美防空司令部的數(shù)據(jù)對接。雷聲公司建立了專門負(fù)責(zé)售后的雷聲技術(shù)服務(wù)公司（RTSC），全面負(fù)責(zé)該產(chǎn)品的保障，包含基地運(yùn)作、供應(yīng)鏈管理、保障性設(shè)計和保障服務(wù)。該產(chǎn)品采用就是預(yù)測性維修。例如，該產(chǎn)品在設(shè)計時，囊體結(jié)構(gòu)上安裝了傳感器，實時采集系統(tǒng)信息，并可與其設(shè)計數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，對剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。

表1　保障資源需求計劃表

3　基于任務(wù)的系留氣球保障模式

3.1保障模式的要求

對比美軍在系留氣球產(chǎn)品上的使用情況，國內(nèi)在這型裝備的使用程度上差距巨大，而且很明顯，這種差距幾乎全部是由保障不力造成的。這就對該類產(chǎn)品的保障模式提出了需求，必須建立建全一套完善的保障模式，發(fā)揮該類裝備的優(yōu)勢，提升用戶體驗。借鑒美軍的保障策略，提出針對系留氣球產(chǎn)品任務(wù)目標(biāo)的保障策略，即MBS（Mission Based Support）模式，主要原則如下：

（1）所有保障活動開展，必須是以系留氣球產(chǎn)品執(zhí)行的任務(wù)要求為目的，沒有任務(wù)，就沒有保障；（2）產(chǎn)品論證立項階段，由承制方協(xié)助用戶進(jìn)行保障需求定義，并簽訂長期保障協(xié)議和合同；（3）建立以承制方基礎(chǔ)的產(chǎn)品保障組織機(jī)構(gòu)，即美軍的裝備集成保障方，類似TARS項目辦公室；（4）保障設(shè)計必須產(chǎn)品設(shè)計同步開展，甚至提前開展，由裝備保障方與承制方共同承擔(dān)設(shè)計任務(wù)；（5）明確產(chǎn)品保障方案，建立產(chǎn)品保障規(guī)劃，保障方統(tǒng)一配置保障資源；（6）充分利用信息化系統(tǒng)，包括氣象信息的開放網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)品狀態(tài)信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)等。

3.2設(shè)置保障組織機(jī)構(gòu)

成立專門的保障組織機(jī)構(gòu)，這個組織機(jī)構(gòu)以用戶為主導(dǎo)，使用方和承制方參與，主要任務(wù)如下：

（1）在論證過程中，同步開展保障需求的論證，提出保障需求，并作為用戶與承制方協(xié)議的一部分進(jìn)行簽訂，保障需求必須是可客觀度量的；（2）對承制方提出保障性設(shè)計要求，并監(jiān)督產(chǎn)品保障性設(shè)計過程；（3）提出保障規(guī)劃，并報用戶批準(zhǔn)；（4）統(tǒng)一配置和管理保障資源，包括氦氣、人員、物資等；（5）構(gòu)建信息化渠道，包括產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸、氣象信息傳輸機(jī)制；（6）制定應(yīng)急保障措施，并與相關(guān)部門建立溝通機(jī)制，包括空管，交通等部門。

3.3MBS保障模式的應(yīng)用

MBS保障模式的應(yīng)用，首先應(yīng)根據(jù)任務(wù)構(gòu)建任務(wù)視圖，確定任務(wù)流程，面向任務(wù)流程提出保障需求，保障性設(shè)計，保障規(guī)劃等。

（1）構(gòu)建任務(wù)視圖。任務(wù)視圖是對用戶需求進(jìn)行抽象和分解，并結(jié)合系留氣球產(chǎn)品本身的特點(diǎn)進(jìn)行。例如球載雷達(dá)系統(tǒng)，配置幾套產(chǎn)品，單套產(chǎn)品要求等，均是任務(wù)視圖中的一部分。（2）構(gòu)建任務(wù)流程。根據(jù)任務(wù)視圖，構(gòu)建各任務(wù)在時間維度上的流程。例如升空監(jiān)視任務(wù)，首先要脫離錨泊、升空、留空、任務(wù)設(shè)備開機(jī)，留空一定時間……等等。得到所有視圖下的工作流程后，對相同的流程進(jìn)行合同，作為流程模塊，即可保障最小流程單元，對每個流程單元進(jìn)行保障。（3）面向流程單元的保障。面向每個可保障最小流程單元，提出保障需求，開展保障性設(shè)計，制定保障計劃。①保障需求。保障需求是對流程單元進(jìn)行分析得到的，例如升空監(jiān)視任務(wù)中，留空時間的要求，若要完成這個任務(wù)流程，需要對其前提條件進(jìn)行分析，需要?dú)庀髼l件穩(wěn)定、能夠?qū)|繩制動、剩余浮力足夠等等，匯總得到保障需求。②保障性設(shè)計。確定了保障需求后，需要在產(chǎn)品設(shè)計階段，進(jìn)行針對性的保障性設(shè)計，例如，對于氣象環(huán)境保障需求中，應(yīng)對惡劣氣象條件，應(yīng)進(jìn)行防雷、除冰雪等等設(shè)計。③保障計劃。面向每個流程單元，制定保障計劃，即需要利用哪些資源，在什么時間段，完成哪些保障任務(wù)，輸出結(jié)果為流程單元保障計劃表。（4）保障性設(shè)計。將每個流程單元的保障性設(shè)計結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計匯總，并對結(jié)果進(jìn)行可實施性和經(jīng)濟(jì)性等方面的評價分析，得出最終的保障性設(shè)計報告。例如，應(yīng)對降雪氣象，需要將氣囊尾翼設(shè)計成整體平板式，上平面不得有凹陷，但這種結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，同時會增加整體重量，并不十分合適。但可將這個要求作為設(shè)計目標(biāo)，對原設(shè)計工藝進(jìn)行改進(jìn)。（5）保障規(guī)劃。保障規(guī)劃是將所有流程單元的保障計劃進(jìn)行統(tǒng)計匯總，得到全流程的保障資源需求和時間列表，得到單一系統(tǒng)的資源需求計劃表，如表1所示。再結(jié)合作戰(zhàn)任務(wù)視圖，將所有產(chǎn)品的資源需求計劃表綜合匯總后，得到綜合資源需求計劃表，制定保障規(guī)劃。

3.4信息化系統(tǒng)

信息化系統(tǒng)是推進(jìn)MBS保障模式的有力工具，主要原則是信息共享，單一數(shù)據(jù)源和信息的按權(quán)限獲取。針對系留氣球產(chǎn)品保障模式的信息化，主要包括。

（1）對接全球氣象信息平臺，實時獲取周期氣象信息；（2）對接全球工業(yè)氣體信息平臺，實時獲取氦氣供應(yīng)狀態(tài)變化；（3）建立產(chǎn)品狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，與實時監(jiān)測參數(shù)對接，進(jìn)行壽命分析預(yù)測，并開展預(yù)防性維修；（4）狀態(tài)信息傳輸渠道需與任務(wù)信息傳輸渠道分離，保證任務(wù)信息的安全。保障資源需求計劃表1所示：

4　結(jié)語

本文介紹了國內(nèi)外系留氣球產(chǎn)品的應(yīng)用和保障模式，結(jié)合國內(nèi)系留氣球產(chǎn)品使用現(xiàn)狀，提出了在保障方面的種種問題，參照美軍保障模式，提出了一種針對系留氣球的保障模式，并簡單介紹其應(yīng)用方式。希望本文提出的保障模式經(jīng)修正和完善后，應(yīng)用于當(dāng)前在研和交付的產(chǎn)品，能夠大幅度降低系留氣球產(chǎn)品因保障不力發(fā)生的問題，推進(jìn)該類產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)程，加快浮空器行業(yè)的發(fā)展。

［1］李志國.美軍武器裝備維修與保障現(xiàn)狀及其啟示［J］.國防科技，2014（6）：83-86.

［2］LI Zhi-guo.Inspiration from Maintenance and Sustainment Situation of American Weapon System［J］.National Defense Science & Technology，2014，35（6）：83-86.

耿德華（1985—），男，河北深州人，本科，工程師，研究方向：浮空器系統(tǒng)設(shè)計。