新型火箭彈定期檢測周期優化研究*

范志鋒,徐敬青,崔 平,郭剛虎

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

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新型火箭彈定期檢測周期優化研究*

范志鋒1,徐敬青1,崔 平1,郭剛虎2

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

如何優化新型火箭彈的定期檢測周期是迫切需要解決的問題。在分析優化檢測周期可行性的基礎上,通過建立檢測周期的數學模型,根據搜集到的部隊實際檢測信息,計算得到檢測周期并提出了優化檢測周期的相關建議。結果表明,定期檢測周期由2年改為4年能夠確保在火箭彈儲存可靠度滿足要求的前提下大大降低保障資源。

火箭彈;檢測周期;優化方法;儲存可靠性

0 引言

為了提高射擊精度,某新型火箭彈內部含有控制部件?？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存性能,因此在部隊倉庫長期儲存過程中要求每兩年對該火箭彈進行一次定期電性能檢測,確保其戰備完好性。該新型火箭彈是目前通用彈藥中唯一一種需要進行定期檢測的彈藥。2年一次的定期檢測缺乏理論依據,具有一定的盲目性,而且對部隊來說,檢測周期過于頻繁。文中擬在搜集與分析該火箭彈歷年定期檢測信息的基礎上,通過建立檢測周期的數學模型,提出檢測周期的優化方法。

1 優化檢測周期的原因分析

1.1 頻繁的檢測消耗保障資源

從部隊反饋的檢測信息來看,每2年一次的定期檢測需要投入大量的人力、物力、財力等保障資源,部隊普遍認為,該火箭彈每兩年一次的檢測造成了保障資源的浪費,增加了壽命周期的費用。

1.2 頻繁的檢測不利于保持火箭彈的可靠性

一般來說,定期通電檢測可以利用通電過程中產生的熱量使檢測對象散發掉一些水分,這對環境濕度比較高的、有菌絲的檢測對象是很有必要的。但對于自身密封或密封包裝、內部干燥環境條件下的產品作用就不明顯了[1]。另外,每次檢測火箭彈都需要進行吊裝、搬運等操作,不可避免地要產生振動和沖擊,并且可能會有人為失誤,增加故障的概率,不利于保持火箭彈的可靠性。檢測過程是火箭彈內部電路的電激勵值從零上升到設計激勵值,然后又回到零值的過程。如果火箭彈內部沒有完善的瞬變抑制電路,則檢測過程的電源接通/斷開會對其可靠性造成災難性的影響[2]?？紤]到火箭彈內部電路一般能夠抗衡瞬變現象,但檢測過程中的電源接通/斷開仍會對火箭彈內部的電子部件造成影響,如感性器件、容性器件、開關器件等。

1.3 頻繁的檢測消耗火箭彈的工作壽命

研制方已經明確規定該火箭彈的檢測次數不能超過X次,超過X次其性能無法得到保證。另外,測試操作次數越多,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,頻繁檢測必然會消耗火箭彈個別部件的工作壽命,從而制約火箭彈的儲存壽命。

2 檢測周期與火箭彈電性能參數關系分析

2.1 實際檢測周期

由于各種客觀因素的影響,該火箭彈出廠后,沒有嚴格按照研制方的要求每兩年進行一定通電檢測。以k年生產的火箭彈為例,實際上第一次檢測與第二次檢測間隔44個月,第二次檢測與第三次檢測間隔28個月。

2.2 檢測周期與火箭彈電性能參數失效關系分析

以k年生產的火箭彈為例,m年檢測過程中,共發現6發火箭彈的電性能參數不合格。上述6發火箭彈經修理后繼續儲存。在n年的檢測過程中,共發現5發火箭彈的電性能參數不合格。具體失效模式及數量如表1所示。

表1 X年生產火箭彈歷年檢測的失效模式及數量

從表1中可以看出,m年檢測時距離上次檢測的平均檢測周期比n年檢測時距離上次檢測的平均檢測周期長很多,但火箭彈電性能參數不合格的概率基本相當,說明火箭彈電性能參數的整體失效概率與檢測周期沒有必然的聯系。

同時,可以看出,火箭彈電性能參數的兩種主要失效模式(加速度計Δf超標和電子時間裝置裝定誤差超標)在兩次不同檢測周期的檢測過程中發生的頻率基本相同,進一步說明了檢測周期與火箭彈電性能參數的失效之間沒有必然的聯系。

2.3 檢測周期與火箭彈退化敏感參數退化速度關系分析

在文獻[3]中已經分析得出了陀螺儀基準信號幅值和陀螺儀基準信號頻率兩個參數是該火箭彈的退化敏感參數。

計算k年生產火箭彈陀螺儀基準信號幅值和頻率均值前后兩次檢測的增量及退化速度,部分結果如表2、表3所示。

表2 k年生產的部分批次火箭彈陀螺儀基準信號幅值 均值前后兩次檢測的增量及退化速度

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

表3 k年生產的部分批次火箭彈陀螺儀基準信號頻率 均值前后兩次檢測的增量及退化速度

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

綜合實際檢測周期、表2和表3可以看出,前后兩次檢測的時間間隔長短與前后兩次檢測陀螺儀基準信號幅值和頻率均值的退化速度之間不存在絕對的聯系,部分批次火箭彈檢測時間間隔長,退化速度反而小。

3 檢測周期的數學模型

從前面的分析中可以看出,檢測周期的長短與火箭彈控制部件的失效以及退化敏感參數的退化速度之間沒有必然聯系,因此有理由認為研制方規定的2年一次的定期檢測周期可以進行優化。

圖1 定期檢測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)來表示:

(1)

按照非替換定時截尾壽命試驗失效時間不能確切測得情況下的計算公式[7],用獲得的火箭彈檢測信息可以計算以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次檢測與第(j+1)次檢測之間的時間間隔;rj為第j次檢測的火箭彈失效數;nj為第j次檢測的火箭彈的總數;F1-α(2rj+2,2nj-2rj)為F分布的下側分位數。

因此,從初始可靠度R0下降至R1(可接受的可靠度水平)的檢測周期τ1為:

(3)

4 檢測周期的計算結果和優化建議

這里以k年生產的火箭彈為對象,按照文中給出的檢測周期數學模型來計算火箭彈的檢測周期。

發往后方倉庫后平均經過44個月后進行了檢測,即τ1取44(月)。k年生產的火箭彈的總數為X發,n1取X(發)。失效火箭彈數量為6發,r1取6(發)。置信度1-α取0.95。

按照設計時可靠度分配要求,火箭彈控制部件的可靠度為0.975,即認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,計算得到檢測周期τ1為8年。

可見,在設計儲存壽命(10年)內,火箭彈儲存至第8年需要進行一次定期檢測。因此,現有規定2年一次的定期檢測周期可以適當延長。鑒于以往部分批次火箭彈接近4年檢測對火箭彈控制部件的失效和電性能變化沒有造成太大的影響,因此,建議火箭彈的檢測周期由2年改為4年。

5 結論

定期檢測是確保含有控制部件的新型火箭彈儲存可靠性的重要手段。但頻繁的定期檢測給部隊造成繁重的負擔,也不利于保持火箭彈的可靠性,同時會消耗火箭彈的工作壽命。文中通過分析實際檢測周期與火箭彈電性能參數失效關系以及退化敏感參數退化速度關系,認為優化檢測周期是可行的。通過建立檢測周期的數學模型,根據搜集到的部隊實際檢測信息,提出了優化檢測周期的相關建議。按照文中給出的檢測周期進行檢測,能夠在確保火箭彈儲存可靠度滿足要求的前提下大大降低保障資源。同時,文中給出的定期檢測周期優化方法對科學確定類似新型火箭彈檢測周期具有一定的借鑒作用。

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[2] 張金春, 劉超. 定期檢測對導彈武器系統貯存可靠性的影響分析 [J]. 戰術導彈技術, 2008(1): 44-47.

[3] 范志鋒, 崔平, 文健, 等. 基于退化敏感參數的彈藥控制系統儲存壽命評估 [J]. 彈箭與制導學報, 2013, 33(5): 109-111.

[4] 孫亮, 徐廷學, 代瑩. 基于定期檢測的導彈貯存可靠性預測模型 [J]. 戰術導彈技術, 2004(4): 16-19.

[5] 徐廷學. 基于定期檢測的導彈貯存可靠性研究 [J]. 彈箭與制導學報, 2008, 28(1): 248-250.

[6] 劉超, 張金春. 定期檢測對導彈武器系統非工作可靠性的影響分析 [J]. 戰術導彈技術, 2008(3): 25-28.

[7] 劉春和, 陸祖建. 武器裝備可靠性評定方法 [M]. 北京: 中國宇航出版社, 2009: 82-83.

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:信息化彈藥技術保障研究。

TJ410

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