范志鋒,徐敬青,崔 平,郭剛虎

(1 解放軍軍械工程學(xué)院,石家莊 050003;2 駐743廠(chǎng)軍事代表室,太原 030027)

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新型火箭彈定期檢測(cè)周期優(yōu)化研究*

范志鋒1,徐敬青1,崔 平1,郭剛虎2

(1 解放軍軍械工程學(xué)院,石家莊 050003;2 駐743廠(chǎng)軍事代表室,太原 030027)

如何優(yōu)化新型火箭彈的定期檢測(cè)周期是迫切需要解決的問(wèn)題。在分析優(yōu)化檢測(cè)周期可行性的基礎(chǔ)上,通過(guò)建立檢測(cè)周期的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)搜集到的部隊(duì)實(shí)際檢測(cè)信息,計(jì)算得到檢測(cè)周期并提出了優(yōu)化檢測(cè)周期的相關(guān)建議。結(jié)果表明,定期檢測(cè)周期由2年改為4年能夠確保在火箭彈儲(chǔ)存可靠度滿(mǎn)足要求的前提下大大降低保障資源。

火箭彈;檢測(cè)周期;優(yōu)化方法;儲(chǔ)存可靠性

0 引言

為了提高射擊精度,某新型火箭彈內(nèi)部含有控制部件?？刂撇考碾娦阅苁欠窈细裰苯記Q定該火箭彈的射擊精度。由于研制方不掌握該火箭彈控制部件的儲(chǔ)存性能,因此在部隊(duì)倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中要求每?jī)赡陮?duì)該火箭彈進(jìn)行一次定期電性能檢測(cè),確保其戰(zhàn)備完好性。該新型火箭彈是目前通用彈藥中唯一一種需要進(jìn)行定期檢測(cè)的彈藥。2年一次的定期檢測(cè)缺乏理論依據(jù),具有一定的盲目性,而且對(duì)部隊(duì)來(lái)說(shuō),檢測(cè)周期過(guò)于頻繁。文中擬在搜集與分析該火箭彈歷年定期檢測(cè)信息的基礎(chǔ)上,通過(guò)建立檢測(cè)周期的數(shù)學(xué)模型,提出檢測(cè)周期的優(yōu)化方法。

1 優(yōu)化檢測(cè)周期的原因分析

1.1 頻繁的檢測(cè)消耗保障資源

從部隊(duì)反饋的檢測(cè)信息來(lái)看,每2年一次的定期檢測(cè)需要投入大量的人力、物力、財(cái)力等保障資源,部隊(duì)普遍認(rèn)為,該火箭彈每?jī)赡暌淮蔚臋z測(cè)造成了保障資源的浪費(fèi),增加了壽命周期的費(fèi)用。

1.2 頻繁的檢測(cè)不利于保持火箭彈的可靠性

一般來(lái)說(shuō),定期通電檢測(cè)可以利用通電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量使檢測(cè)對(duì)象散發(fā)掉一些水分,這對(duì)環(huán)境濕度比較高的、有菌絲的檢測(cè)對(duì)象是很有必要的。但對(duì)于自身密封或密封包裝、內(nèi)部干燥環(huán)境條件下的產(chǎn)品作用就不明顯了[1]。另外,每次檢測(cè)火箭彈都需要進(jìn)行吊裝、搬運(yùn)等操作,不可避免地要產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊,并且可能會(huì)有人為失誤,增加故障的概率,不利于保持火箭彈的可靠性。檢測(cè)過(guò)程是火箭彈內(nèi)部電路的電激勵(lì)值從零上升到設(shè)計(jì)激勵(lì)值,然后又回到零值的過(guò)程。如果火箭彈內(nèi)部沒(méi)有完善的瞬變抑制電路,則檢測(cè)過(guò)程的電源接通/斷開(kāi)會(huì)對(duì)其可靠性造成災(zāi)難性的影響[2]?？紤]到火箭彈內(nèi)部電路一般能夠抗衡瞬變現(xiàn)象,但檢測(cè)過(guò)程中的電源接通/斷開(kāi)仍會(huì)對(duì)火箭彈內(nèi)部的電子部件造成影響,如感性器件、容性器件、開(kāi)關(guān)器件等。

1.3 頻繁的檢測(cè)消耗火箭彈的工作壽命

研制方已經(jīng)明確規(guī)定該火箭彈的檢測(cè)次數(shù)不能超過(guò)X次,超過(guò)X次其性能無(wú)法得到保證。另外,測(cè)試操作次數(shù)越多,接插件和電纜越容易受到傷害,造成插頭(座)的簧片變形,接觸不良。因此,頻繁檢測(cè)必然會(huì)消耗火箭彈個(gè)別部件的工作壽命,從而制約火箭彈的儲(chǔ)存壽命。

2 檢測(cè)周期與火箭彈電性能參數(shù)關(guān)系分析

2.1 實(shí)際檢測(cè)周期

由于各種客觀因素的影響,該火箭彈出廠(chǎng)后,沒(méi)有嚴(yán)格按照研制方的要求每?jī)赡赀M(jìn)行一定通電檢測(cè)。以k年生產(chǎn)的火箭彈為例,實(shí)際上第一次檢測(cè)與第二次檢測(cè)間隔44個(gè)月,第二次檢測(cè)與第三次檢測(cè)間隔28個(gè)月。

2.2 檢測(cè)周期與火箭彈電性能參數(shù)失效關(guān)系分析

以k年生產(chǎn)的火箭彈為例,m年檢測(cè)過(guò)程中,共發(fā)現(xiàn)6發(fā)火箭彈的電性能參數(shù)不合格。上述6發(fā)火箭彈經(jīng)修理后繼續(xù)儲(chǔ)存。在n年的檢測(cè)過(guò)程中,共發(fā)現(xiàn)5發(fā)火箭彈的電性能參數(shù)不合格。具體失效模式及數(shù)量如表1所示。

表1 X年生產(chǎn)火箭彈歷年檢測(cè)的失效模式及數(shù)量

從表1中可以看出,m年檢測(cè)時(shí)距離上次檢測(cè)的平均檢測(cè)周期比n年檢測(cè)時(shí)距離上次檢測(cè)的平均檢測(cè)周期長(zhǎng)很多,但火箭彈電性能參數(shù)不合格的概率基本相當(dāng),說(shuō)明火箭彈電性能參數(shù)的整體失效概率與檢測(cè)周期沒(méi)有必然的聯(lián)系。

同時(shí),可以看出,火箭彈電性能參數(shù)的兩種主要失效模式(加速度計(jì)Δf超標(biāo)和電子時(shí)間裝置裝定誤差超標(biāo))在兩次不同檢測(cè)周期的檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生的頻率基本相同,進(jìn)一步說(shuō)明了檢測(cè)周期與火箭彈電性能參數(shù)的失效之間沒(méi)有必然的聯(lián)系。

2.3 檢測(cè)周期與火箭彈退化敏感參數(shù)退化速度關(guān)系分析

在文獻(xiàn)[3]中已經(jīng)分析得出了陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)幅值和陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)頻率兩個(gè)參數(shù)是該火箭彈的退化敏感參數(shù)。

計(jì)算k年生產(chǎn)火箭彈陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)幅值和頻率均值前后兩次檢測(cè)的增量及退化速度,部分結(jié)果如表2、表3所示。

表2 k年生產(chǎn)的部分批次火箭彈陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)幅值 均值前后兩次檢測(cè)的增量及退化速度

批次第一次與第二次檢測(cè)的增量/V第一次與第二次檢測(cè)的退化速度V/月第二次與第三次檢測(cè)的增量/V第二次與第三次檢測(cè)的退化速度V/月a0.0082240.0002160.0048160.000142b0.0052430.0001120.0018557.73E-05c0.0034488.02E-050.0029150.000112

表3 k年生產(chǎn)的部分批次火箭彈陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)頻率 均值前后兩次檢測(cè)的增量及退化速度

批次第一次與第二次檢測(cè)的增量/Hz第一次與第二次檢測(cè)的退化速度Hz/月第二次與第三次檢測(cè)的增量/Hz第二次與第三次檢測(cè)的退化速度Hz/月a1.97150.0518820.7773570.022863b1.0010020.0212980.1604570.006686c0.8021820.0186550.555420.021362

綜合實(shí)際檢測(cè)周期、表2和表3可以看出,前后兩次檢測(cè)的時(shí)間間隔長(zhǎng)短與前后兩次檢測(cè)陀螺儀基準(zhǔn)信號(hào)幅值和頻率均值的退化速度之間不存在絕對(duì)的聯(lián)系,部分批次火箭彈檢測(cè)時(shí)間間隔長(zhǎng),退化速度反而小。

3 檢測(cè)周期的數(shù)學(xué)模型

從前面的分析中可以看出,檢測(cè)周期的長(zhǎng)短與火箭彈控制部件的失效以及退化敏感參數(shù)的退化速度之間沒(méi)有必然聯(lián)系,因此有理由認(rèn)為研制方規(guī)定的2年一次的定期檢測(cè)周期可以進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 定期檢測(cè)維修情況下火箭彈的可靠度變化

因此,火箭彈的可靠度R可用式(1)來(lái)表示:

(1)

按照非替換定時(shí)截尾壽命試驗(yàn)失效時(shí)間不能確切測(cè)得情況下的計(jì)算公式[7],用獲得的火箭彈檢測(cè)信息可以計(jì)算以1-α為置信度的火箭彈平均壽命θLj為:

(2)

式中:j=1,2,3…;τj為第j次檢測(cè)與第(j+1)次檢測(cè)之間的時(shí)間間隔;rj為第j次檢測(cè)的火箭彈失效數(shù);nj為第j次檢測(cè)的火箭彈的總數(shù);F1-α(2rj+2,2nj-2rj)為F分布的下側(cè)分位數(shù)。

因此,從初始可靠度R0下降至R1(可接受的可靠度水平)的檢測(cè)周期τ1為:

(3)

4 檢測(cè)周期的計(jì)算結(jié)果和優(yōu)化建議

這里以k年生產(chǎn)的火箭彈為對(duì)象,按照文中給出的檢測(cè)周期數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算火箭彈的檢測(cè)周期。

發(fā)往后方倉(cāng)庫(kù)后平均經(jīng)過(guò)44個(gè)月后進(jìn)行了檢測(cè),即τ1取44(月)。k年生產(chǎn)的火箭彈的總數(shù)為X發(fā),n1取X(發(fā))。失效火箭彈數(shù)量為6發(fā),r1取6(發(fā))。置信度1-α取0.95。

按照設(shè)計(jì)時(shí)可靠度分配要求,火箭彈控制部件的可靠度為0.975,即認(rèn)為火箭彈的初始可靠度R0可取0.975,可接受的可靠度水平取0.95。

將上述已知條件代入式(2)、式(3)中,計(jì)算得到檢測(cè)周期τ1為8年。

可見(jiàn),在設(shè)計(jì)儲(chǔ)存壽命(10年)內(nèi),火箭彈儲(chǔ)存至第8年需要進(jìn)行一次定期檢測(cè)。因此,現(xiàn)有規(guī)定2年一次的定期檢測(cè)周期可以適當(dāng)延長(zhǎng)。鑒于以往部分批次火箭彈接近4年檢測(cè)對(duì)火箭彈控制部件的失效和電性能變化沒(méi)有造成太大的影響,因此,建議火箭彈的檢測(cè)周期由2年改為4年。

5 結(jié)論

定期檢測(cè)是確保含有控制部件的新型火箭彈儲(chǔ)存可靠性的重要手段。但頻繁的定期檢測(cè)給部隊(duì)造成繁重的負(fù)擔(dān),也不利于保持火箭彈的可靠性,同時(shí)會(huì)消耗火箭彈的工作壽命。文中通過(guò)分析實(shí)際檢測(cè)周期與火箭彈電性能參數(shù)失效關(guān)系以及退化敏感參數(shù)退化速度關(guān)系,認(rèn)為優(yōu)化檢測(cè)周期是可行的。通過(guò)建立檢測(cè)周期的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)搜集到的部隊(duì)實(shí)際檢測(cè)信息,提出了優(yōu)化檢測(cè)周期的相關(guān)建議。按照文中給出的檢測(cè)周期進(jìn)行檢測(cè),能夠在確?；鸺龔梼?chǔ)存可靠度滿(mǎn)足要求的前提下大大降低保障資源。同時(shí),文中給出的定期檢測(cè)周期優(yōu)化方法對(duì)科學(xué)確定類(lèi)似新型火箭彈檢測(cè)周期具有一定的借鑒作用。

[1] 曾宏軍. 導(dǎo)彈檢測(cè)周期的優(yōu)化和計(jì)算方法 [J]. 水面兵器, 2011, 20(2): 49-51.

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Optimal Study on Detection Period of a New-style Rocket Projectile

FAN Zhifeng1,XU Jingqing1,CUI Ping1,GUO Ganghu2

(1 Ordnance Engineering College of PLA, Shijiazhuang 050003, China;2 Military Representative Office in No. 743 Factory, Taiyuan 030027, China)

How to optimize periodical detection period of a new-style rocket projectile is urgent to solve. Firstly, feasibility of optimizing the detection period was analyzed. Then, the mathematic model of detection period was set up. The detection period was figured out and some suggestions of optimizing the detection period were put forward through collecting actual detection information from the army. The result shows that the detection period changes from 2 years to 4 years can ensure that support resources are reduced enormously with storage reliability of rocket projectile meeting requirements.

rocket projectile; detection period; optimization method; storage reliability

2014-10-14

范志鋒(1978-),男,湖北黃岡人,副教授,博士,研究方向:信息化彈藥技術(shù)保障研究。

TJ410

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