鄭寧歌，何文卿，劉國亮，李旦

(中國兵器工業(yè)試驗(yàn)測試研究院，陜西 華陰 714200)

0 引言

武器裝備極限條件是指在武器裝備在規(guī)定的性能指標(biāo)不降低，其后仍可在正常的操作條件下使用的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)或極端條件，也就是武器裝備允許使用的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)或極端條件。邊界條件則是指使武器裝備能發(fā)揮基本作戰(zhàn)使用性能所處的邊緣條件，也就是裝備允許使用的界線條件[1]。影響武器極限邊界條件的因素很多，不但包括氣候、地理、水文等自然環(huán)境，還包括人工環(huán)境、電磁環(huán)境、對抗環(huán)境等因素。

武器裝備在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境下使用，必然會(huì)涉及邊界與極限條件的問題，特別是在復(fù)雜電磁環(huán)境和惡劣氣候環(huán)境下的使用，因此試驗(yàn)鑒定過程中，極限及邊界條件考核不全面、不到位，輕則影響武器裝備的作戰(zhàn)能力，重則可能造成安全性事故，甚至成為戰(zhàn)爭成敗的關(guān)鍵等。為此如何跟蹤武器裝備試驗(yàn)的前沿技術(shù)，及時(shí)投入力量進(jìn)行極限與邊界條件試驗(yàn)考核相關(guān)技術(shù)的跟蹤和研究，盡快建立健全極限邊界條件試驗(yàn)與鑒定體系，不斷適應(yīng)新時(shí)期武器裝備作戰(zhàn)使用需求，已成為武器裝備試驗(yàn)工作目前急需解決的緊迫難題。

1 國外武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)考核現(xiàn)狀

以美國為代表的國外先進(jìn)靶場，在注重武器裝備性能指標(biāo)考核的同時(shí)，十分重視武器裝備的極限與邊界條件的試驗(yàn)考核，美軍武器裝備研制試驗(yàn)與鑒定中有一類專門的試驗(yàn)項(xiàng)目稱為設(shè)計(jì)極限試驗(yàn)(design limit testing，DLT)。該試驗(yàn)的目的是，鑒定武器裝備處于設(shè)計(jì)極限狀態(tài)或極端條件下運(yùn)行時(shí)其各項(xiàng)性能的變化情況，評估其是否仍然能夠保持令人滿意的性能。試驗(yàn)對象既可以是完整武器裝備樣機(jī)，也可以是武器裝備局部組成的子系統(tǒng)或構(gòu)件。設(shè)計(jì)極限試驗(yàn)的條件一般要求達(dá)到設(shè)計(jì)極限條件或者符合常見惡劣使用環(huán)境即可，不要求嚴(yán)重越超這些條件[2]。

為考核武器裝備的設(shè)計(jì)極限，美國建設(shè)有大量的極限邊界條件試驗(yàn)設(shè)施，如火箭滑軌、風(fēng)洞、激波管、坦克的全地形試驗(yàn)跑道、懸崖場地、城區(qū)地形軍事作戰(zhàn)靶道、密集陣型靶道、爆炸高度試驗(yàn)場地、自燃試驗(yàn)場地等,如圖1所示的烤燃試驗(yàn)裝置[3]。如在巴拿馬運(yùn)河區(qū)的伊斯穆斯地區(qū)克雷頓堡建立了陸軍熱帶地區(qū)試驗(yàn)中心，在阿拉斯加州的格瑞利堡建立了美國陸軍寒區(qū)試驗(yàn)中心，在自然環(huán)境和人工模擬自然環(huán)境中測試兵器在各種惡劣自然環(huán)境中的使用性能[4]。在試驗(yàn)考核條件方面，不但考慮了溫度、揚(yáng)塵、鹽霧、淋雨、溫?zé)岬瘸Ｒ?guī)環(huán)境試驗(yàn)，還考慮到日照、高溫、冬季防寒、北極、沙漠等各種極端環(huán)境對武器系統(tǒng)的綜合作用[5]。

法國、俄羅斯也建有大量用于極限和邊界條件考核的試驗(yàn)設(shè)施。法國慢速烤燃試驗(yàn)裝置，用于考核彈體裝藥隨熱環(huán)境變化的極限能力；如圖2所示的俄羅斯爆炸試驗(yàn)高爐，用于開展彈藥威力設(shè)計(jì)極限[6]的考核等。

2 國內(nèi)武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)考核現(xiàn)狀

我國常規(guī)武器裝備試驗(yàn)靶場通過長期持續(xù)的投資建設(shè)，積累了大量對武器裝備極限邊界條件考核試驗(yàn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，形成了一定的極限邊界條件試驗(yàn)考核能力。例如：國內(nèi)建立了很多模擬環(huán)境試驗(yàn)室，對武器裝備在高溫、低溫、低氣壓、空氣密度、太陽輻射、濕熱、鹽霧、砂塵等極端環(huán)境條件下的性能進(jìn)行考核[7]；建立了實(shí)彈射擊靶道、風(fēng)洞、爆炸坑道、高塔、火箭滑橇、車輛跑道等試驗(yàn)設(shè)施，采取近似實(shí)戰(zhàn)條件下的實(shí)彈射擊、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)等形式，對武器裝備的設(shè)計(jì)極限和邊界條件進(jìn)行考核，建設(shè)了慢烤箱、破片發(fā)生器、高塔等試驗(yàn)設(shè)施，對產(chǎn)品安全性設(shè)計(jì)極限進(jìn)行考核等[8]。

由于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)時(shí)模擬環(huán)境單一化、理想化，與武器裝備實(shí)戰(zhàn)條件下的戰(zhàn)場自然環(huán)境、聯(lián)合火力環(huán)境及惡劣的信息化戰(zhàn)場環(huán)境等有較大差距，加之試驗(yàn)邊界極限條件考核基礎(chǔ)設(shè)施不完善，試驗(yàn)驗(yàn)證能力不足，不能為部隊(duì)提供令人滿意的邊界極限條件考核數(shù)據(jù)，嚴(yán)重制約了我國新型武器裝備的研制和發(fā)展。

近年來一些軍兵種已經(jīng)意識開展邊界與極限條件考核的重要性，開始嘗試在武器裝備試驗(yàn)鑒定過程中，設(shè)立極限試驗(yàn)考核項(xiàng)目，進(jìn)行裝備極限與邊界條件考核，取得了寶貴試驗(yàn)成果和經(jīng)驗(yàn)。例如，海軍已經(jīng)開始在艦載武器試驗(yàn)中增加快烤、慢烤、撞擊、海水浸泡等試驗(yàn)項(xiàng)目，考核武器裝備處于極限使用條件下的安全性。圖3，4為國內(nèi)某靶場考核發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥隨熱環(huán)境變化的極限能力試驗(yàn)時(shí)的圖像及所獲取溫度測試曲線。從圖4可以看出，該發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥可以耐受的火烤極限時(shí)間是336 s。

3 裝備極限邊界條件考核存在的問題

目前國內(nèi)在常規(guī)武器裝備極限和邊界條件考核中，主要存在以下問題：

(1) 極限邊界條件考核管理機(jī)制不健全

美軍在武器裝備研制試驗(yàn)與鑒定中，專門設(shè)計(jì)極限試驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)，有專職的管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)的組織與管理。

與美國不同的是，我國裝備在試驗(yàn)鑒定過程中，一般不專門設(shè)置極限試驗(yàn)項(xiàng)目，也沒有專職的管理機(jī)構(gòu)。由于不設(shè)定專門的極限邊界條件試驗(yàn)考核項(xiàng)目，導(dǎo)致武器裝備邊界與極限條件考核不全面或考核不到位，更談不上針對武器裝備處于惡劣使用環(huán)境條件下的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)或極端使用條件下的效能進(jìn)行考核與評估。另一方面，由于沒有專職管理機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致極限邊界條件考核工作缺乏政策、法規(guī)引導(dǎo)，相關(guān)要求零散、不成體系；技術(shù)研究基礎(chǔ)薄弱，系統(tǒng)性不夠，嚴(yán)重制約了我國裝備研制和作戰(zhàn)使用。

(2) 考核方法不合理，與國外存在較大差距

與國外不同的是，國內(nèi)對武器裝備極限和邊界條件的考核，主要是結(jié)合日常性能試驗(yàn)，采用在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行，從試驗(yàn)結(jié)果來看，這種考核方式主要存在以下薄弱環(huán)節(jié)：一是環(huán)境模擬單一化、理想化，不能完全考核武器裝備在各種不同環(huán)境、不同條件下的真實(shí)性能；二是重性能，輕效能，試驗(yàn)過程中，往往注重的是武器裝備的性能試驗(yàn)，即重點(diǎn)考核裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)度，確認(rèn)其是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可否交付部隊(duì)使用，對于作戰(zhàn)、保障效能試驗(yàn)，由于試驗(yàn)結(jié)果極易受到操作者個(gè)人因素、裝備戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法等影響，關(guān)注過少，有的甚至不予關(guān)注[9]；三是試驗(yàn)時(shí)間有限，難以考核武器裝備在不同地理、氣候條件下長時(shí)間使用所帶來的機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣環(huán)境的變化；四是針對一些大型的、體系化的武器裝備，只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行單項(xiàng)的環(huán)境試驗(yàn)，無法進(jìn)行整個(gè)武器系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)，影響對武器系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性結(jié)果的評定。

(3) 試驗(yàn)條件手段欠缺

目前，國內(nèi)對武器裝備極限邊界條件的考核都是依托國內(nèi)現(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)芰Α⑺?、手段等進(jìn)行的，因此對于同一項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目，不同的產(chǎn)品研制單位往往會(huì)根據(jù)地理位置與試驗(yàn)條件選擇對自己有利的試驗(yàn)場所進(jìn)行，造成試驗(yàn)條件不統(tǒng)一、試驗(yàn)方法不統(tǒng)一、測試項(xiàng)目不統(tǒng)一、結(jié)果評估方法不統(tǒng)一，試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有縱向及橫向可比性，得不到充分利用。另外由于現(xiàn)有試驗(yàn)條件的局限性，導(dǎo)致有些極限與邊界條件指標(biāo)難以考核，例如某型戰(zhàn)斗部提出了抗過載能力應(yīng)達(dá)到50 000g的要求，由于現(xiàn)有試驗(yàn)條件的局限性，該指標(biāo)根本無法考核。另外對于大型武器裝備的高低溫環(huán)境試驗(yàn)，由于現(xiàn)有條件的局限，無法在真實(shí)的高低溫環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，只能采取對其彈藥進(jìn)行保溫、在自然溫度條件下射擊的方法進(jìn)行考核，試驗(yàn)結(jié)果往往與武器裝備在真實(shí)高低溫環(huán)境下性能差距較大。

(4) 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)滯后，難以滿足新型武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)考核的需求

由于歷史的原因和裝備發(fā)展階段的限制，國內(nèi)極限邊界條件試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于武器裝備技術(shù)發(fā)展，一是標(biāo)準(zhǔn)體系中單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)較多，綜合指標(biāo)較少，部分標(biāo)準(zhǔn)相互之問不配套，有重復(fù)、交義、前后不一致的地方；二是軍用標(biāo)準(zhǔn)修訂和補(bǔ)充不及時(shí)，與武器裝備的發(fā)展結(jié)合不緊密；三是在標(biāo)準(zhǔn)化文件實(shí)施過程中，標(biāo)準(zhǔn)化工作浮于表面，存在不同程度的“重規(guī)范、輕標(biāo)準(zhǔn)”現(xiàn)象[10-11]。由于極限邊界條件試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的缺失，進(jìn)行極限邊界條件試驗(yàn)時(shí)，往往借鑒其他的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，給試驗(yàn)的組織和管理帶來很大的困惑。如近幾年發(fā)展較快的制導(dǎo)火箭彈，目前一般都是采用無控火箭彈或地地戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的試驗(yàn)與評估方法[12]，沒有相應(yīng)的制導(dǎo)火箭彈試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，不能有效進(jìn)行邊界極限條件試驗(yàn)考核，難以滿足武器裝備鑒定試驗(yàn)需求。

(5) 試驗(yàn)考核彈性大

很多武器裝備都提出了極限邊界條件下的試驗(yàn)考核要求，但卻沒有明確的考核指標(biāo)，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)無法參與到結(jié)果的評定中。例如很多型號武器裝備都提出了高、低、常溫環(huán)境下射擊精度試驗(yàn)要求，但往往只給出常溫環(huán)境下的精度指標(biāo)，所以高、低溫條件下精度試驗(yàn)只能成為兼測項(xiàng)目，試驗(yàn)數(shù)據(jù)無法參與到結(jié)果的評定中，造成對高低溫環(huán)境下的射擊精度指標(biāo)考核不到位的現(xiàn)象。還有一些武器裝備雖然有極限與邊界條件考核指標(biāo)，但因考核指標(biāo)太模糊，試驗(yàn)結(jié)果受操作者經(jīng)驗(yàn)或主觀判斷因素影響較大。如很多裝備都提出了高原試驗(yàn)海拔高度為3 000～4 500 m的要求，試驗(yàn)中往往只進(jìn)行3 000 m海拔高度的試驗(yàn)(即指標(biāo)下限)，對于4 500 m 考核上限條件不予考核，造成對邊界條件考核不到位。

(6) 缺乏實(shí)戰(zhàn)化的復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)條件及考核標(biāo)準(zhǔn)

復(fù)雜電磁環(huán)境是未來戰(zhàn)場的典型特征之一，對武器裝備進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)條件下復(fù)雜的電磁環(huán)境考核是未來武器裝備試驗(yàn)的重要方向[13]。然而目前我國在此方面仍存在2個(gè)根本性的欠缺:其一是現(xiàn)有靶場普遍缺乏實(shí)戰(zhàn)化的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建能力，例如，如何確定實(shí)際電磁威脅與虛擬電磁威脅所占的比例以及如何利用替代品和模擬器來有效與被試品交戰(zhàn)等問題，成為開展此類試驗(yàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)；其二，目前尚無可行且得到廣泛認(rèn)可的復(fù)雜電磁環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使得靶場在試驗(yàn)考核中缺乏依據(jù)。

4 解決當(dāng)前極限邊界條件試驗(yàn)考核問題主要對策

提高武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)考核水平，已成為武器裝備試驗(yàn)工作目前亟待加強(qiáng)改進(jìn)的緊迫難題。

(1) 健全極限邊界條件試驗(yàn)考核管理機(jī)制

借鑒美軍的作法，在武器裝備試驗(yàn)鑒定中，專門設(shè)立極限試驗(yàn)項(xiàng)目，全面考核武器裝備處于設(shè)計(jì)極限狀態(tài)或極端條件下的性能，摸清武器裝備在各種設(shè)計(jì)極限狀態(tài)和邊界條件下的真實(shí)能力，評估其在邊界和極限條件下是否仍然能夠保持令人滿意的性能，為發(fā)現(xiàn)武器裝備設(shè)計(jì)缺陷、改進(jìn)提升裝備性能、確保裝備實(shí)戰(zhàn)適用性和有效性提供重要依據(jù)。同時(shí)，設(shè)立專職極限邊界條件試驗(yàn)考核管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)極限邊界條件試驗(yàn)考核政策、法規(guī)研究，負(fù)責(zé)極限邊界條件試驗(yàn)考核領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)管工作等。

(2) 開展極限邊界試驗(yàn)條件建設(shè)研究，完善極限邊界條件考核條件和手段

考核武器裝備的極限與邊界條件試驗(yàn)，需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支撐，由于現(xiàn)有試驗(yàn)條件的局限，導(dǎo)致有些極限與邊界條件指標(biāo)難以考核。因此，急需研究、建設(shè)，補(bǔ)充完善相關(guān)實(shí)戰(zhàn)化極限邊界條件考核設(shè)施和條件，急需對相應(yīng)試驗(yàn)測試手段與方法、試驗(yàn)指揮通信等保障條件進(jìn)行深入研究。例如研究并補(bǔ)充建設(shè)曲線火箭橇滑軌、大型激波管、沖擊波熱效應(yīng)、毀傷三維立體評估等設(shè)施，為武器裝備的極限邊界條件提供條件保障。

(3) 開展裝備極限與邊界條件相應(yīng)試驗(yàn)方法與標(biāo)準(zhǔn)研究，完善極限邊界條件考核標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

根據(jù)現(xiàn)有武器裝備自身特性及使用地區(qū)的地理?xiàng)l件、氣候環(huán)境特點(diǎn)等，應(yīng)大力開展武器裝備實(shí)戰(zhàn)化極限和邊界條件試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)的研究，補(bǔ)充完善極限邊界條件試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如：熱區(qū)環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、高原環(huán)境適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)、沙漠地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)及寒區(qū)環(huán)境適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)等。建立基于實(shí)戰(zhàn)化考核的極限與邊界條件試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)走向標(biāo)準(zhǔn)化軌道，解決我國武器裝備極限邊界條件試驗(yàn)過程中標(biāo)準(zhǔn)不全面、標(biāo)準(zhǔn)水平滯后，跟不上新型武器裝備、體系化武器裝備試驗(yàn)極限及邊界條件試驗(yàn)考核需求等問題。

(4) 明確武器裝備極限邊界條件下戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，解決實(shí)戰(zhàn)化極限邊界條件考核指標(biāo)不明確等問題

在武器裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)論證時(shí)，應(yīng)充分考核裝備可能處于的極限狀態(tài)或極端條件，系統(tǒng)分析、科學(xué)論證、合理確定極限邊界條件考核指標(biāo)；在裝備研制過程中，研制單位應(yīng)圍繞極限與邊界條件系統(tǒng)地開展研制工作，合理分解指標(biāo)，從設(shè)計(jì)源頭上把好裝備的極限與邊界條件設(shè)計(jì)關(guān)；在進(jìn)行武器裝備鑒定試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)首先明確極限邊界條件試驗(yàn)方法、試驗(yàn)設(shè)施、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理原則及試驗(yàn)結(jié)果評定準(zhǔn)則等，同時(shí)將武器裝備的極限邊界條件的試驗(yàn)鑒定內(nèi)容，納入到武器裝備指標(biāo)評價(jià)體系中，保證指標(biāo)考核的全面性。

(5) 開發(fā)、完善模擬電磁環(huán)境生成設(shè)備和方法

以具有通用特點(diǎn)的特定型號防空武器系統(tǒng)為研究對象，分析其作戰(zhàn)對象和使用背景，確定其防空復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)成要素、信號密度及強(qiáng)度，調(diào)研學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)，選擇典型條件，模擬敵方武器型號并逐步累加驗(yàn)證其構(gòu)成要素、功率密度、強(qiáng)度的邊界條件，逐步建立針對紅外、雷達(dá)、激光等的復(fù)雜干擾環(huán)境參數(shù)，具體包括：干擾樣式、信號內(nèi)容、覆蓋范圍、強(qiáng)度、時(shí)頻等特性參數(shù)及相關(guān)規(guī)范[14]，在我國綜合性試驗(yàn)靶場，營造接近于實(shí)戰(zhàn)條件下的背景和威脅電磁環(huán)境，形成外場試驗(yàn)考核能力。

(6) 開展多武器平臺(tái)聯(lián)合作戰(zhàn)模式下武器系統(tǒng)極限邊界條件試驗(yàn)方法研究

在靶場開展聯(lián)合作戰(zhàn)模式下武器系統(tǒng)極限邊界條件試驗(yàn)方法的研究，建立聯(lián)合作戰(zhàn)模式下武器系統(tǒng)試驗(yàn)方式，從目標(biāo)信息的獲取、情報(bào)傳遞、分析決策到發(fā)射[15]，在接近于實(shí)際使用條件下，對整個(gè)武器系統(tǒng)的極限與邊界條件相關(guān)指標(biāo)、性能進(jìn)行考核，解決現(xiàn)有聯(lián)合作戰(zhàn)模式下武器裝備極限邊界條件考核的試驗(yàn)方法無規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可依的難題。

5 結(jié)束語

本文從目前陸軍武器裝備實(shí)戰(zhàn)化邊界條件考核現(xiàn)狀和差距出發(fā)，對目前國內(nèi)外武器裝備實(shí)戰(zhàn)化極限邊界條件試驗(yàn)考核現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真分析，提出了開展聯(lián)合作戰(zhàn)模式下武器系統(tǒng)極限邊界條件試驗(yàn)的思路和方法，為提升裝備綜合作戰(zhàn)性能，促進(jìn)武器裝備極限邊界條件考核向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展提供參考。當(dāng)然，武器裝備邊界極限條件考核是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，涉及到武器裝備從基礎(chǔ)研究到投入使用之前的各個(gè)過程和方方面面，還需要武器裝備研制和生產(chǎn)過程中的各個(gè)層面機(jī)構(gòu)及人員綜合研究探討。