試飛階段航空武器可靠性評估方法研究

摘 要：文章對航空武器的可靠性指標體系進行了梳理，并總結了一些常用的可靠性參數評估方法，對不同的方法進行了分析和比較，為開展航空武器的可靠性評估工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：航空武器；可靠性；評估

1 概述

隨著航空裝備的不斷發展，航空武器的可靠性已成為影響裝備作戰效能的關鍵因素之一。因此，開展航空武器的可靠性評估工作顯得尤為重要。

航空武器的可靠性評估是指處理、分析產品在試飛期間收集的可靠性數據，對航空武器是否達到規定的可靠性水平進行評估。由于試飛階段航空武器的使用環境為真實的使用環境，因此，在該階段進行航空武器的可靠性評估更能反映產品的真實水平，有必要對試飛階段的航空武器可靠性評估方法展開深入的分析和研究。

2 航空武器可靠性評估技術發展

我國早在上世紀80年代就開始對航空武器可靠性評估方法進行系統的研究。1987年發布的GJB376-1987《火工品可靠性評估方法》，對評估火工品的可靠性評估方法進行了規范；1994年發布的GJB 1909.8-1994《裝備可靠性維修性參數選擇和指標確定要求 火炮》、GJB 1909.9-1994《裝備可靠性維修性參數選擇和指標確定要求 彈藥》對火炮和彈藥的可靠性指標進行了規范，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》又增加了對彈道導彈的可靠性指標體系的規范；在2005年發布的GJB5489.13-2005《航空機槍試驗方法 第13部分：可靠性》規范了航空機槍的可靠性試驗方法。

雖然幾十年來航空武器的可靠性評估技術取得了不小的發展，但是對于試飛階段航空武器的可靠性評估，目前尚未形成一套有效、合理的評估方法。

3 航空武器常用可靠性指標體系及評估方法

3.1 航空武器分類及常用可靠性指標體系

航空武器按結構分為以下幾類：航空機炮（槍）、航空炸彈、航空火箭彈、空空導彈、空地導彈、航空魚雷和航空水雷。此外，還可按其他標準或要求，對航空武器進行分類。例如，按裝填物不同，分為常規與非常規航空武器；按有無制導，分為制導與非制導航空武器；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。

對于航空武器的可靠性研究來說，通常按照航空武器的結構和使用方式對其可靠性指標體系進行劃分。文章參考了GJB1909A-2009《裝備可靠性維修性保障性要求論證》等相關的國軍標和目前國內外常用的航空武器可靠性指標，對航空武器的可靠性指標體系進行了梳理，如表1所示。

由于航空武器的平均故障間隔時間、平均嚴重故障間隔時間等指標的可靠性評估方法可采用機載航空產品的可靠性評估方法，文章在此不再詳述，以下僅針對目前常用的航空武器特有的可靠性指標的評估方法進行介紹。

3.2 故障率

3.2.1 評估方法概述

對于航空機炮（槍）來說，故障率是其重要的可靠性指標之一。試飛階段對于故障率的外場評估應當制定航空機炮（槍）故障的判別準則和故障統計原則，并建立適用于外場的評估模型。

3.2.2 故障判定原則

航空機炮（槍）具體故障判定原則為：（1）由于被試航空機炮（槍）的原因而產生的故障；（2）零（部）件未達到規定壽命破損出現的故障；（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）在試驗過程中出現的炮（槍）管裂紋、自燃、炸殼、膛炸、待發時自行擊發、斷殼、卡彈、卡殼、掉彈等故障。

3.2.3 故障統計原則

航空機炮（槍）故障統計應遵循下列原則：（1）有備份件的零（部）件未達到規定壽命破損而頻繁出現的相同故障，如更換零件后可以排除，記為一次故障；（2）同一類故障現象未查出原因或同一類故障現象是由于多種原因誘發的，均記為一次故障；（3）因同一原因引起的同類故障，如采取措施后可以排除，記一次故障；（4）因零件已達到規定壽命未及時更換引起的故障不記；（5）因操作及裝配、調整不符合技術文件要求所引起的故障不記；（6）因維護不當而造成的故障不記。

3.2.4 評估模型

評估期間，收集航空機炮（槍）的可靠性數據，包括試驗中被試炮（槍）的射彈量、故障次數及零（部）件破損情況。采用公式（1）計算故障率：

航空機炮（槍）的故障率評估結論按以下原則給出：

（1）當故障數不為零時，按公式（2）計算故障率，與指標值進行比較后，給出評估結論；（2）當故障數為零時，給出達標結論。

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，主要是針對航空彈藥和彈道導彈而言的，包括作用可靠度、發射可靠度、飛行可靠度等。

由于航空彈藥和彈道導彈的相關試驗屬于成敗型試驗，在工程上通常采用計數法和計量法進行評定其可靠度。

3.3.2 計數法評定可靠度

當航空武器沒有一個明顯的、特定的示性參數決定其性能時，一般應采用計數法評定可靠度。采用技術發評定可靠度時，抽取一定的樣本進行真實條件下的試驗，根據抽樣試驗數n，失效數f以及給定置信度γ，計算出航空武器的可靠度。若批量總數N>10n，可按二項分布計算可靠度的置信下限

式中：F-失效數；RL-可靠度；n-試驗數；？酌-置信度。

若批量總數N≤10n，按超幾何分布計算RL：

經過對二項分布可靠性置信下限統計表和超幾何分布可靠性置信下限統計表比較可知，在n一定情況下，采用后一種方法評定得到的可靠度更加保守。

3.3.3 計量法評定可靠性

當航空武器的可靠性主要由某一性能參數決定時，并可以直接測量，可對該性能參數的觀測值作正態檢驗，若該性能參數服從正態分布，即可用正態分布統計容許限計算其可靠度，即采用計量法評定航空武器的可靠性。

根據樣本統計值n、x、s，由給定的容許上限LU，或下限LL，按下式計算正態容許限系數KU或KL。

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

3.3.4 兩種評定方法的對比

對上述兩種方法進行對比分析可知，計數法運用的原理最為明了、簡單。該方法考慮了可能影響產品可靠性的所有因素，試驗條件也最接近真實條件，因此采用該方法能最真實地反映出產品的可靠性水平。但該方法的缺點是需要的樣本數量太多，當可靠性指標較高時，所耗費的成本和時間往往難以接受。

與計數法相比，計量法提出了一個假設，即產品的可靠性水平是由單一因素所確定的，其他影響產品可靠性水平的因素可以被忽略。但實際情況下，影響產品可靠性的因素很多，只是通過分析認為這些因素的影響較小而不予考慮。因此，與計數法相比，計量法評定出的可靠性風險要大一些。

4 結束語

航空武器的可靠性是其重要的技術指標之一，在試飛階段開展航空武器的可靠性評估工作，應當結合試飛工作實際，盡量選取評估風險較小，工程上又易于實現的評估方法。文章對航空武器的可靠性指標體系進行了梳理，總結了一些常用的參數評估方法，為型號開展航空武器的可靠性評估工作提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]GJB 376-1987.火工品可靠性評估方法[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.航空機槍試驗方法 第13部分：可靠性[S].

作者簡介：蘇明（1986-），男，工程師，從事“五性”評估工作。

劉 萍（1989-），女，助理工程師，從事飛機改裝工作。