韓 玉，張作剛

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，青島 266041）

艦載直升機(jī)攜行航材需求預(yù)測(cè)

韓 玉，張作剛

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，青島 266041）

闡述了艦載直升機(jī)攜行航材面臨的問題，根據(jù)艦載直升機(jī)海上維修保障需求，簡(jiǎn)要分析了艦載直升機(jī)機(jī)攜行航材需求規(guī)律，明確艦載直升機(jī)攜行航材研究目的，提出對(duì)應(yīng)的攜行航材建模與計(jì)算方法。

攜行航材；艦載直升機(jī)；需求預(yù)測(cè)；精確保障

引言

艦載直升機(jī)是海軍艦艇部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的重要組成部分，但是在海洋“高溫、高濕、高鹽霧”和艦船上“振動(dòng)、電磁”環(huán)境的影響下，以及艦載直升機(jī)在海上駐艦持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，飛行強(qiáng)度大，使得艦載直升機(jī)故障率大增；而由于艦載直升機(jī)故障后主要依靠換件修復(fù)，因此使得艦載直升機(jī)攜行航材消耗的品種和數(shù)量也大大增加，所以航材保障成了制約艦載直升機(jī)戰(zhàn)斗力生成和保持的重要因素。

艦載直升機(jī)要保持執(zhí)行任務(wù)的能力，在很大程度上要依賴攜行航材的保障，但是現(xiàn)有的航材儲(chǔ)備和保障水平不能完全滿足任務(wù)需要，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1）航材供需矛盾突出

執(zhí)行任務(wù)的部隊(duì)駐艦訓(xùn)練強(qiáng)度加大，航材需求增加；執(zhí)行任務(wù)直升機(jī)故障規(guī)律難以準(zhǔn)確掌握，但因遠(yuǎn)洋航材保障困難，為確保萬(wàn)無(wú)一失，攜行航材數(shù)量寧多勿少，造成航材供需矛盾比較突出。

2）航材儲(chǔ)備不完善

目前，航材儲(chǔ)備是在陸基和近海保障航材消耗經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確立的，缺乏遠(yuǎn)洋執(zhí)行任務(wù)航材保障需求分析，任務(wù)準(zhǔn)備過程中需要緊急籌措的航材種類比較多，而單項(xiàng)航材的數(shù)量很少，這導(dǎo)致單次訂購(gòu)數(shù)量少，籌措難度大，而且緊急籌措航材費(fèi)用高，軍事經(jīng)濟(jì)效益不佳。

3）艦船存儲(chǔ)保管條件有限

由于艦船上艙室的空間有限而且存儲(chǔ)條件比較簡(jiǎn)陋，大量航材攜行上艦，無(wú)法滿足航材的存儲(chǔ)需求，不利于航材保管。大量閑置的航材不但占據(jù)了艦船上有限的空間不便于其它工作的開展，同時(shí)也造成了航材資源的浪費(fèi)。

因此對(duì)艦載直升機(jī)攜行航材進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，有利于掌握航材的消耗規(guī)律，有利于合理利用航材保障經(jīng)費(fèi)，為制定航材攜行計(jì)劃提供依據(jù)，為航材保障工作提高效益，有效解決艦船上航材儲(chǔ)備空間較小和航材保障任務(wù)較重之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)艦載直升機(jī)攜行航材的高效、精確保障。

1 航材攜行標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化方法

艦載直升機(jī)航材攜行標(biāo)準(zhǔn)，是指確定數(shù)量的艦載直升機(jī)執(zhí)行規(guī)定時(shí)間的遠(yuǎn)洋作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)所需攜行的航材配套數(shù)量。但是，由于直升機(jī)在艦船上的使用空間較陸地上有很大的限制，搭載直升機(jī)的艦船保障條件，在很大程度上決定了航材的保障模式。攜行航材標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的目的在于平衡航材的需求和供應(yīng)之間的矛盾，既要滿足艦載直升機(jī)維修對(duì)航材的需求同時(shí)也要減少攜行上艦的航材品種和數(shù)量，確定合理的航材 數(shù)量。

艦載直升機(jī)在艦船上的維修分為預(yù)防性維修和修復(fù)性維修。預(yù)防性維修的主要內(nèi)容是：艦載直升機(jī)應(yīng)完成50飛行小時(shí)、100飛行小時(shí)、7天、6個(gè)月的周期性檢查；修復(fù)性維修的主要內(nèi)容是：艦載直升機(jī)應(yīng)在完成故障排除、發(fā)動(dòng)機(jī)更換、LRU更換、部分LRU的故障檢測(cè)和修復(fù)、SRU故障件更換、機(jī)件的簡(jiǎn)單修復(fù)，實(shí)現(xiàn)原位和少部分故障件的離位檢修工作。根據(jù)上述情況，攜行航材標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化方法的整體流程圖如圖1所示，基本思路如下：

1）結(jié)合艦載直升機(jī)執(zhí)行任務(wù)的實(shí)際情況和各方面的專家經(jīng)驗(yàn)，將艦載直升機(jī)上的裝備或分系統(tǒng)分解為單一的航材可更換基本單元，將每一個(gè)單元作為一個(gè)整體來(lái)處理，能夠維修的單元就是艦船上的可更換基本單元，以確定所需的航材品種。

2）使用計(jì)量的方法來(lái)分析每一種航材的歷史需求，并根據(jù)歷史需求做出未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的需求預(yù)測(cè)。難點(diǎn)在于統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)大部分都是小樣本的數(shù)據(jù)，有的數(shù)據(jù)只有一個(gè)或者沒有，這種情形是由于航材壽命時(shí)間較長(zhǎng)，在有限的使用時(shí)間內(nèi)很少產(chǎn)生消耗需求。統(tǒng)計(jì)時(shí)要做到可更換基本單元和航材備件之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并制定對(duì)應(yīng)的航材清單。

3）將預(yù)測(cè)的各種航材的需求量和實(shí)際消耗數(shù)量作比較，以評(píng)估預(yù)測(cè)狀況是否合理并依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，并結(jié)合執(zhí)行任務(wù)的實(shí)際情況排除不需要攜行的航材，確定航材攜行的品種。

在進(jìn)行定量確定攜行航材需求量時(shí)，對(duì)于歷史需求數(shù)據(jù)信息充足的航材，用擬合的方法預(yù)測(cè)其需求。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)缺乏的航材，根據(jù)分類，用同類航材的相關(guān)數(shù)據(jù)作為參考，擴(kuò)展數(shù)據(jù)信息后預(yù)測(cè)需求。比如艦載直升機(jī)執(zhí)行任務(wù)期間的航材消耗和陸基上的航材之間的比率就可做一個(gè)簡(jiǎn)單的定性的比較，來(lái)估計(jì)航材的大致的需求量。攜行航材品種確定后，可根據(jù)確定的品種來(lái)確定每個(gè)品種的航材具體攜行數(shù)量。

圖1 攜行航材標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化方法流程圖

4）以滿足攜行航材保障率為目標(biāo)，最終確定攜行的航材品種和數(shù)量，達(dá)到以最合理的攜行航材數(shù)量保障最大的軍事效益，也就是保障艦載直升機(jī)的執(zhí)行任務(wù)的能力完好。攜行航材保障率是指在規(guī)定維修級(jí)別及規(guī)定時(shí)間周期內(nèi)提出攜行航材需求時(shí)，能提供的航材數(shù)與需求的航材數(shù)之比。

2 攜行航材數(shù)量的建模與計(jì)算方法

攜行航材的壽命分布類型主要有指數(shù)分布、正態(tài)分布、威布爾分布。具體的分布情況如表1。

2.1 指數(shù)分布型攜行航材預(yù)測(cè)模型

按照航材分類，該模型可用于具有恒定故障率的攜行航材的預(yù)測(cè)。通常情況下，具有恒定故障率的航材屬于指數(shù)壽命型，如大部分電子元件、電阻、電容、電路板插件和集成電路等。航材的需求量為:

該式中U為航材備件保障率；j為遞增變量，從0開始逐一遞增至某一s值使得上式右邊的值大于等于U；s為航材備件需求數(shù)量；n為航材裝機(jī)數(shù)量；λ為航材故障率；t為航材預(yù)計(jì)累積工作時(shí)數(shù)（根據(jù)不同分別處理：對(duì)不可修復(fù)航材，t取航材更新周期內(nèi)累積任務(wù)工作時(shí)數(shù)；對(duì)可修復(fù)航材，t取航材的平均修復(fù)時(shí)數(shù)）。

2.2 正態(tài)分布型攜行航材預(yù)測(cè)模型

按照航材分類，該模型可用于機(jī)械類攜行航材的預(yù)測(cè)，典型的有部件托架、操縱鋼索、定位彈簧、鎖骨支臂、減速器、半導(dǎo)體器件、硅晶體管等。

表1 攜行航材的壽命分布情況

航材的需求量為:

該式中S為所需航材數(shù)；uU為正態(tài)分布分位數(shù)；E為已知正態(tài)壽命件的均值；t為保障時(shí)間（若為磨損壽命，t取工作時(shí)數(shù)，若為腐蝕、老化壽命，t取日歷時(shí)數(shù)）；σ為標(biāo)準(zhǔn)差。

uU可從GB 4086.1統(tǒng)計(jì)分布數(shù)值表正態(tài)分布中查出，常用的正態(tài)分布分位數(shù)表見表2。

2.3 威布爾分布型攜行航材預(yù)測(cè)模型

按照航材分類，該模型可用于于機(jī)電類攜行航材的預(yù)測(cè)，典型的有斷路器（單向、三相）、電動(dòng)舵機(jī)、起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)（交流、直流）、轉(zhuǎn)換開關(guān)、柱塞式液壓泵、活門（單向、增壓、限流）、繼電器等。

已知某航材壽命分布為三個(gè)參數(shù)威布爾分布：

該式中L=M·N（M為艦載機(jī)數(shù)量，N為航材裝機(jī)數(shù)量）；m，2σ分別為F(t)對(duì)應(yīng)的均值和方差；U為航材備件保障率；μ為航材修復(fù)率（μ= 0表明航材不可修）。

綜上所述，對(duì)上述三類攜行航材數(shù)量的預(yù)測(cè)均為理想情況，由于艦載直升機(jī)執(zhí)行任務(wù)期間的特殊性，受其所處海洋環(huán)境復(fù)雜多變的因素制約，對(duì)航材的存儲(chǔ)和消耗會(huì)產(chǎn)生不確定的影響，以致航材實(shí)際攜行數(shù)量與預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)存在偏差，例如燃油增壓泵、信/數(shù)處理單元、轉(zhuǎn)速表、拉桿開關(guān)、環(huán)形卡箍、傳感器、電磁活門等，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，其發(fā)生故障的次數(shù)較陸基相比有明顯增多，因此還需積極開展海洋環(huán)境因素對(duì)航材的可靠性影響的深入研究，總結(jié)航材故障和航材消耗的規(guī)律特點(diǎn)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，提高攜行航材預(yù)測(cè)的精度。

表2 常用的正態(tài)分布分位數(shù)表

3 結(jié)論

本文闡述了艦載直升機(jī)攜行保障中存在的問題，深入分析了攜行航材標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化方法，通過建立指數(shù)分布、正態(tài)分布和威布爾分布的航材數(shù)量預(yù)測(cè)模型，對(duì)如何科學(xué)合理的預(yù)測(cè)艦載直升機(jī)機(jī)攜行航材的品種和數(shù)量進(jìn)行了初步探索，對(duì)于提高艦載直升機(jī)攜行航材保障效率，實(shí)現(xiàn)艦載直升機(jī)攜行航材的精確保障，具有一定的參考價(jià)值。

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Study on Demand Prediction of Carried Aviation Materials for Ship-borne Helicopters

HAN Yu, ZHANG Zuo-gang
(Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch, Qingdao 266041)

This paper discusses the problems of carried aviation materials for ship-borne helicopters face. According to maritime maintenance support requirement for ship-borne helicopter, it briefly analyzes the demand law of the carried aviation materials for ship-borne helicopter, clarifies the objective to research the materials, and puts forward corresponding modeling and calculation method of the materials.

carried aviation materials; ship-borne helicopter; demand prediction; precise support

E239.3

A

1004-7204（2017）02-0041-04

韓玉（1980-），男（漢），山東即墨，講師，碩士，研究方向?yàn)檠b備、器材勤務(wù)技術(shù)；

張作剛（1961-），男（漢），山東高密，教授，碩士，研究方向?yàn)檠b備、器材勤務(wù)技術(shù)。