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        試飛階段航空武器可靠性評(píng)估方法研究

        2016-12-31 00:00:00蘇明劉祎萍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年26期

        摘 要:文章對(duì)航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理,并總結(jié)了一些常用的可靠性參數(shù)評(píng)估方法,對(duì)不同的方法進(jìn)行了分析和比較,為開(kāi)展航空武器的可靠性評(píng)估工作提供參考和借鑒。

        關(guān)鍵詞:航空武器;可靠性;評(píng)估

        1 概述

        隨著航空裝備的不斷發(fā)展,航空武器的可靠性已成為影響裝備作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵因素之一。因此,開(kāi)展航空武器的可靠性評(píng)估工作顯得尤為重要。

        航空武器的可靠性評(píng)估是指處理、分析產(chǎn)品在試飛期間收集的可靠性數(shù)據(jù),對(duì)航空武器是否達(dá)到規(guī)定的可靠性水平進(jìn)行評(píng)估。由于試飛階段航空武器的使用環(huán)境為真實(shí)的使用環(huán)境,因此,在該階段進(jìn)行航空武器的可靠性評(píng)估更能反映產(chǎn)品的真實(shí)水平,有必要對(duì)試飛階段的航空武器可靠性評(píng)估方法展開(kāi)深入的分析和研究。

        2 航空武器可靠性評(píng)估技術(shù)發(fā)展

        我國(guó)早在上世紀(jì)80年代就開(kāi)始對(duì)航空武器可靠性評(píng)估方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究。1987年發(fā)布的GJB376-1987《火工品可靠性評(píng)估方法》,對(duì)評(píng)估火工品的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行了規(guī)范;1994年發(fā)布的GJB 1909.8-1994《裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定要求 火炮》、GJB 1909.9-1994《裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定要求 彈藥》對(duì)火炮和彈藥的可靠性指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范,其后于2009年修訂的GJB 1909A-2009《裝備可靠性維修性保障性要求論證》又增加了對(duì)彈道導(dǎo)彈的可靠性指標(biāo)體系的規(guī)范;在2005年發(fā)布的GJB5489.13-2005《航空機(jī)槍試驗(yàn)方法 第13部分:可靠性》規(guī)范了航空機(jī)槍的可靠性試驗(yàn)方法。

        雖然幾十年來(lái)航空武器的可靠性評(píng)估技術(shù)取得了不小的發(fā)展,但是對(duì)于試飛階段航空武器的可靠性評(píng)估,目前尚未形成一套有效、合理的評(píng)估方法。

        3 航空武器常用可靠性指標(biāo)體系及評(píng)估方法

        3.1 航空武器分類(lèi)及常用可靠性指標(biāo)體系

        航空武器按結(jié)構(gòu)分為以下幾類(lèi):航空機(jī)炮(槍?zhuān)?、航空炸彈、航空火箭彈、空空?dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、航空魚(yú)雷和航空水雷。此外,還可按其他標(biāo)準(zhǔn)或要求,對(duì)航空武器進(jìn)行分類(lèi)。例如,按裝填物不同,分為常規(guī)與非常規(guī)航空武器;按有無(wú)制導(dǎo),分為制導(dǎo)與非制導(dǎo)航空武器;按彈道形式,分為彈道式、巡航式、半彈道式航空武器;按殺傷機(jī)理,分為硬殺傷和軟殺傷武器;按使用方式,分為航空射擊武器和轟炸武器。

        對(duì)于航空武器的可靠性研究來(lái)說(shuō),通常按照航空武器的結(jié)構(gòu)和使用方式對(duì)其可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行劃分。文章參考了GJB1909A-2009《裝備可靠性維修性保障性要求論證》等相關(guān)的國(guó)軍標(biāo)和目前國(guó)內(nèi)外常用的航空武器可靠性指標(biāo),對(duì)航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理,如表1所示。

        由于航空武器的平均故障間隔時(shí)間、平均嚴(yán)重故障間隔時(shí)間等指標(biāo)的可靠性評(píng)估方法可采用機(jī)載航空產(chǎn)品的可靠性評(píng)估方法,文章在此不再詳述,以下僅針對(duì)目前常用的航空武器特有的可靠性指標(biāo)的評(píng)估方法進(jìn)行介紹。

        3.2 故障率

        3.2.1 評(píng)估方法概述

        對(duì)于航空機(jī)炮(槍?zhuān)﹣?lái)說(shuō),故障率是其重要的可靠性指標(biāo)之一。試飛階段對(duì)于故障率的外場(chǎng)評(píng)估應(yīng)當(dāng)制定航空機(jī)炮(槍?zhuān)┕收系呐袆e準(zhǔn)則和故障統(tǒng)計(jì)原則,并建立適用于外場(chǎng)的評(píng)估模型。

        3.2.2 故障判定原則

        航空機(jī)炮(槍?zhuān)┚唧w故障判定原則為:(1)由于被試航空機(jī)炮(槍?zhuān)┑脑蚨a(chǎn)生的故障;(2)零(部)件未達(dá)到規(guī)定壽命破損出現(xiàn)的故障;(3)因加工誤差而造成的故障;(4)因彈鏈等供彈具造成的故障;(5)在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的炮(槍?zhuān)┕芰鸭y、自燃、炸殼、膛炸、待發(fā)時(shí)自行擊發(fā)、斷殼、卡彈、卡殼、掉彈等故障。

        3.2.3 故障統(tǒng)計(jì)原則

        航空機(jī)炮(槍?zhuān)┕收辖y(tǒng)計(jì)應(yīng)遵循下列原則:(1)有備份件的零(部)件未達(dá)到規(guī)定壽命破損而頻繁出現(xiàn)的相同故障,如更換零件后可以排除,記為一次故障;(2)同一類(lèi)故障現(xiàn)象未查出原因或同一類(lèi)故障現(xiàn)象是由于多種原因誘發(fā)的,均記為一次故障;(3)因同一原因引起的同類(lèi)故障,如采取措施后可以排除,記一次故障;(4)因零件已達(dá)到規(guī)定壽命未及時(shí)更換引起的故障不記;(5)因操作及裝配、調(diào)整不符合技術(shù)文件要求所引起的故障不記;(6)因維護(hù)不當(dāng)而造成的故障不記。

        3.2.4 評(píng)估模型

        評(píng)估期間,收集航空機(jī)炮(槍?zhuān)┑目煽啃詳?shù)據(jù),包括試驗(yàn)中被試炮(槍?zhuān)┑纳鋸椓?、故障次?shù)及零(部)件破損情況。采用公式(1)計(jì)算故障率:

        航空機(jī)炮(槍?zhuān)┑墓收下试u(píng)估結(jié)論按以下原則給出:

        (1)當(dāng)故障數(shù)不為零時(shí),按公式(2)計(jì)算故障率,與指標(biāo)值進(jìn)行比較后,給出評(píng)估結(jié)論;(2)當(dāng)故障數(shù)為零時(shí),給出達(dá)標(biāo)結(jié)論。

        3.3 航空武器的可靠度

        3.3.1 概述

        航空武器的可靠度是航空武器可靠性的概率度量,主要是針對(duì)航空彈藥和彈道導(dǎo)彈而言的,包括作用可靠度、發(fā)射可靠度、飛行可靠度等。

        由于航空彈藥和彈道導(dǎo)彈的相關(guān)試驗(yàn)屬于成敗型試驗(yàn),在工程上通常采用計(jì)數(shù)法和計(jì)量法進(jìn)行評(píng)定其可靠度。

        3.3.2 計(jì)數(shù)法評(píng)定可靠度

        當(dāng)航空武器沒(méi)有一個(gè)明顯的、特定的示性參數(shù)決定其性能時(shí),一般應(yīng)采用計(jì)數(shù)法評(píng)定可靠度。采用技術(shù)發(fā)評(píng)定可靠度時(shí),抽取一定的樣本進(jìn)行真實(shí)條件下的試驗(yàn),根據(jù)抽樣試驗(yàn)數(shù)n,失效數(shù)f以及給定置信度γ,計(jì)算出航空武器的可靠度。若批量總數(shù)N>10n,可按二項(xiàng)分布計(jì)算可靠度的置信下限

        式中:F-失效數(shù);RL-可靠度;n-試驗(yàn)數(shù);?酌-置信度。

        若批量總數(shù)N≤10n,按超幾何分布計(jì)算RL:

        經(jīng)過(guò)對(duì)二項(xiàng)分布可靠性置信下限統(tǒng)計(jì)表和超幾何分布可靠性置信下限統(tǒng)計(jì)表比較可知,在n一定情況下,采用后一種方法評(píng)定得到的可靠度更加保守。

        3.3.3 計(jì)量法評(píng)定可靠性

        當(dāng)航空武器的可靠性主要由某一性能參數(shù)決定時(shí),并可以直接測(cè)量,可對(duì)該性能參數(shù)的觀測(cè)值作正態(tài)檢驗(yàn),若該性能參數(shù)服從正態(tài)分布,即可用正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)容許限計(jì)算其可靠度,即采用計(jì)量法評(píng)定航空武器的可靠性。

        根據(jù)樣本統(tǒng)計(jì)值n、x、s,由給定的容許上限LU,或下限LL,按下式計(jì)算正態(tài)容許限系數(shù)KU或KL。

        如要求同時(shí)滿足容許上限和下限,則分別用LU和LL計(jì)算可靠度RU和RL,然后按下式計(jì)算可靠度R:

        3.3.4 兩種評(píng)定方法的對(duì)比

        對(duì)上述兩種方法進(jìn)行對(duì)比分析可知,計(jì)數(shù)法運(yùn)用的原理最為明了、簡(jiǎn)單。該方法考慮了可能影響產(chǎn)品可靠性的所有因素,試驗(yàn)條件也最接近真實(shí)條件,因此采用該方法能最真實(shí)地反映出產(chǎn)品的可靠性水平。但該方法的缺點(diǎn)是需要的樣本數(shù)量太多,當(dāng)可靠性指標(biāo)較高時(shí),所耗費(fèi)的成本和時(shí)間往往難以接受。

        與計(jì)數(shù)法相比,計(jì)量法提出了一個(gè)假設(shè),即產(chǎn)品的可靠性水平是由單一因素所確定的,其他影響產(chǎn)品可靠性水平的因素可以被忽略。但實(shí)際情況下,影響產(chǎn)品可靠性的因素很多,只是通過(guò)分析認(rèn)為這些因素的影響較小而不予考慮。因此,與計(jì)數(shù)法相比,計(jì)量法評(píng)定出的可靠性風(fēng)險(xiǎn)要大一些。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        航空武器的可靠性是其重要的技術(shù)指標(biāo)之一,在試飛階段開(kāi)展航空武器的可靠性評(píng)估工作,應(yīng)當(dāng)結(jié)合試飛工作實(shí)際,盡量選取評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)較小,工程上又易于實(shí)現(xiàn)的評(píng)估方法。文章對(duì)航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理,總結(jié)了一些常用的參數(shù)評(píng)估方法,為型號(hào)開(kāi)展航空武器的可靠性評(píng)估工作提供參考和借鑒。

        參考文獻(xiàn)

        [1]GJB 376-1987.火工品可靠性評(píng)估方法[S].

        [2]GJB 1909A-2009.裝備可靠性維修性保障性要求論證[S].

        [3]GJB 5489.13-2005.航空機(jī)槍試驗(yàn)方法 第13部分:可靠性[S].

        作者簡(jiǎn)介:蘇明(1986-),男,工程師,從事“五性”評(píng)估工作。

        劉 萍(1989-),女,助理工程師,從事飛機(jī)改裝工作。

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