魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法

邢國強, 孫常存, 梁 斌

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魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法

邢國強, 孫常存, 梁 斌

(中國人民解放軍91439部隊, 遼寧大連, 116041)

魚雷裝載可靠度是考核魚雷武器作戰使用最重要的指標之一, 該指標考核一直存在著試驗周期長、實裝平臺少、試驗樣本量大和評估風險高的難題, 進而影響部隊列裝進度。為對該指標進行充分科學的考核, 采用多源試驗信息綜合評估方法, 提出了基于相似信息、引入環境折合系數的產品可靠性綜合評估方法, 在非實裝平臺和實裝平臺進行有限裝載時間考核, 有效解決了對該指標的考核過程中存在的諸多難題。該方法能夠較真實評估魚雷裝載可靠度指標。

魚雷; 裝載可靠度; 綜合評估; 指數分布

0 引言

魚雷裝載可靠度是考核魚雷武器作戰使用最重要的指標之一, 在該指標考核過程中存在著產品試驗子樣數少、實裝平臺少的客觀實際問題, 由于試驗子樣數少使之試驗周期遠遠超出該指標的實際使用期限, 不利于充分科學地評估該指標的實際作戰使用性能, 實裝平臺少又意味著該型魚雷可能延遲交付列裝部隊。

文獻[1]、[2]和[3]均提出了在試驗子樣數少的客觀實際問題下, 可根據一些武器系統鑒定試驗成功的范例, 使用驗前信息, 如地面試驗、已有分系統的試驗、仿真試驗、陸湖試驗、相似系統等試驗數據作為驗前信息的來源, 專家打分的“主觀概率”及工程經驗等也都可以考慮使用驗前信息, 這樣便能夠大大減少現場試驗次數, 節省試驗產品, 縮短試驗周期。

為進一步縮短試驗周期, 文獻[4]提出了開展陸上加速裝載試驗以增加裝載信息, 文獻[5]和[6]提出了研究裝載可靠度與工作可靠度的關系以增加裝載信息, 但這些增加的裝載信息, 實則都不是被試品在艦船上進行實際裝載的信息, 被試品在海上裝載期間的經歷不一定真實體現, 因此,文中對裝載可靠度指標考核中裝載天數部分采用了非實裝平臺裝載魚雷的作法, 即在某型運輸船上進行裝載試驗, 這在以往魚雷裝載可靠度指標考核中尚未使用。

針對魚雷裝載可靠度指標的考核, 文中首先計算出考核該指標的總累積裝載天數, 并基于其要求使用多源試驗信息綜合評估方法, 以解決工程實際難題。

1 試驗評定方法

1.1 魚雷總體裝載可靠度分布類型的確定

魚雷是復雜的水下精確制導武器, 一般將魚雷裝載可靠度按指數分布處理[7-8]。

1.2 指數分布驗證方案

將魚雷裝載可靠度按指數分布處理后, 采用經典的定時截尾可靠性評定方法, 考慮簡單假設檢驗情況, 設

其中

式中,為判決門限。

該算法需要的裝載時間長, 試驗周期大, 為減少試驗周期, 只考慮使用方接收該產品的概率不大于, 保證裝載可靠度不小于最低可接受值即可, 使用如下公式

2 試驗綜合評估方法

2.1 總體思路

根據1.2節, 若采用式(5)算法, 試驗周期太長, 且試驗樣本量大, 不利于有效完成對裝載可靠度指標的評定。為縮短試驗周期, 采用式(6)算法, 且該型魚雷在研制過程中借鑒了成熟的導彈和相關已定型的助飛反潛魚雷產品技術, 可靠性較高, 由此確定了對該型魚雷裝載可靠度總體評定方法所需要進行的總裝載天數, 故障數應為0。

首先, 確定收集和匯總該型魚雷采用的成熟的導彈和相關已定型的助飛反潛魚雷產品等相類似的裝載試驗信息, 經分析和評估后使用, 確定出可用于該型魚雷裝載試驗的部分信息源, 故障數為0, 以此作為總裝載天數的評估數據源之一。

其次, 鑒于該型魚雷實裝平臺數量有限, 無法完全正常保障魚雷裝載試驗需求, 為縮短試驗周期, 可采用某型運輸船經過加裝該型魚雷發射裝載裝置后, 經分析和評估, 也可具備進行實際裝載試驗的條件, 要求故障為0, 并確定裝載擱置時間, 以此作為總裝載天數的評估數據源之一。

最后鑒于實戰化考核要求, 還需要在該型魚雷實裝平臺上進行一定的裝載試驗時間考核, 要求故障為0, 根據搜集、匯總類似型號裝載試驗信息、某型運輸船上進行實際裝載試驗信息, 最終確定在實裝平臺上進行試驗的裝載時間, 以此作為總裝載天數的評估數據源之一。

2.2 利用相似產品數據的可靠性綜合評估方法

某型反潛助飛魚雷是在多種原型產品(導彈和魚雷)技術基礎上的改進型魚雷, 與原型產品有很強的繼承性, 在改進型產品定型階段試驗數據較少的情況下, 可以考慮利用原型產品外場使用數據和改進型產品試驗數據, 對改進型產品進行綜合評估, 以達到擴大樣本量, 減小評估風險, 提高評估精度的目的。

該型助飛反潛魚雷分系統為成熟產品, 在各自原型產品實航發射中得到了有效驗證, 也經歷了較長時間的擱置裝載試驗, 因此搜集分系統在原型產品中經歷的裝載時間和故障數, 由于各分系統為串聯系統, 且故障數為0, 根據L-M (Levenberg-Marquardt)算法, 以此確定該型魚雷的裝載時間, 作為總裝載天數的評估數據源之一。

2.3 引入環境折合系數的可靠性綜合評估方法

采用某型運輸船進行該型助飛反潛魚雷裝載試驗, 由于試驗的環境不同于實裝平臺, 數據不具有可比性, 因此需要引進環境折合系數對數據進行折合, 為了保證樣本數據來自同一母體, 在實裝平臺進行裝載試驗時, 產品必須來自裝載過某型運輸船的產品。

環境折合系數可通過專家經驗, 或根據相似產品試驗數據, 利用相應的統計方法分析取得。

盡管有同類產品, 如某型助飛反潛魚雷試驗數據, 由于該型魚雷未在運輸船上進行裝載試驗, 且其實裝平臺不同, 不具有相同的環境經歷, 另外相似產品法中要求故障數不能為0, 該型魚雷裝載試驗期間也未出現故障。因此在試驗數據缺乏的情況下, 可采用專家評分法。評分因素主要考慮: 溫度、濕度、振動(有無減搖裝置)、沖擊、艦船噸位、電磁干擾。限于篇幅, 專家評分法和相似產品法具體算法不作介紹, 可參考文獻[10]。

2.4 實裝平臺上裝載時間

根據2.2節和2.3節內容, 已獲取該型助飛反潛魚雷部分裝載試驗數據源, 實際上, 2.3節中提到在運輸船上進行裝載試驗時, 應考慮預留出部分實裝平臺裝載時間, 以較為充分地在實裝平臺上進行真正的“實戰化”考核。

2.5 綜合評估結論

3 算例分析

假設某型助飛反潛魚雷裝載可靠度指標為在艦上裝載9個月, 置信度0.80條件下, 裝載可靠度目標值不低于0.80, 最低可接受值0.70, 對該指標值進行綜合評估, 方法如下。

1) 根據式(6), 可得計算結果見表1。

表1 累積裝載時間計算參數

根據2.1節總體思路, 確定對該型魚雷裝載可靠度指標的評定準則, 即需要至少總裝載天數為1 219天, 故障數為0。

2) 利用相似產品數據進行綜合評估

根據2.2節, 收集及匯總該型魚雷相似分系統的試驗數據, 見表2。采用L-M算法, 可用于該型魚雷裝載試驗的天數為460天, 故障為0。

3) 引入環境折合系數進行綜合評估

以該型魚雷實裝平臺裝載試驗下的環境為標準環境, 通過性能試驗、例行試驗、環境試驗、可靠性試驗、現場(某型運輸船)試驗和實際(實裝平臺短暫裝載期間)使用等試驗數據, 聘請相關專家人員不少于9人, 根據評分原則打分, 編制匯總表, 計算在非實裝平臺上的環境折合系數。

表2 分系統試驗數據

根據由研制部門和靶場等單位提供的各試驗實際環境數據, 以及專家打分結果, 計算可得該型運輸船上進行該型助飛反潛魚雷裝載試驗的環境折合系數為1.01, 可近似等于1。

在該型運輸船上, 實際裝載魚雷總累積時間為523天, 故障為0; 根據環境折合系數, 可得本次裝載試驗中在該型運輸船上魚雷裝載擱置總累積時間為523天, 故障為0。

4) 實裝平臺上裝載時間

由1)、2)和3)可知, 總裝載天數(1 219天)減去相似產品數據(460天)和運輸船上實際裝載時間(523天), 則在該型魚雷實裝平臺上裝載總累積時間應不少于236天, 故障為0。

5) 綜合評定

實際在該實裝平臺上對該型魚雷裝載擱置總累積時間達到了248天, 故障為0, 根據相似產品數據(460天)、運輸船上實際裝載時間(523天)以及式(7), 在置信度0.8的條件下, 該型助飛反潛魚雷單側置信下限不低于0.703(由0.702 6四舍五入得), 滿足該指標最低可接受值不低于0.70的要求, 判裝載可靠度最低可接受值指標合格。

4 結束語

文中采用了魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法, 可有效解決試驗子樣少、實裝平臺少、試驗周期長的試驗鑒定難題, 提高了評估精度, 該方法能夠高效真實評估出魚雷裝載可靠度指標。同時, 文章進一步對環境折合系數進行深入研究, 以便更貼合實際情形, 進而可應用到多個非實裝平臺的裝載可靠度指標考核研究中。

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(責任編輯: 許 妍)

A Comprehensive Evaluation Method for Torpedo Loading Reliability Based on Multi-Source Test Information

XING Guo-qiang, SUN Chang-cun, LIANG Bin

(91439thUnit，The People′s Liberation Army of China, Dalian 116041, China)

Loading reliability is one of the key performance indexes in torpedo operational application evaluation. However, the evaluation of loading reliability faces the problems of long test period, insufficient equipment platform, large sample size and high risk, which significantly influence equipping schedule of a torpedo. In this study, to evaluate this index scientifically and comprehensively, the comprehensive evaluation method of multi-source test information was adopted, and a comprehensive evaluation method of product reliability based on similar information was proposed with introduction of the environmental equivalent coefficient. In addition, finite time loading tests were carried out on an equipment platform and a no-equipment platform, and the results indicated that the proposed method could effectively solve the problems mentioned above, and could give more accurate evaluation of torpedo loading reliability.

torpedo; loading reliability; comprehensive evaluation; index examination

邢國強, 孫常存, 梁斌. 魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法[J].水下無人系統學報, 2017, 25(4): 381-384.

TJ630; TB114.37

A

2096-3920(2017)04-0381-04

10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.013

2017-04-13;

2017-06-06.

邢國強(1970-), 高級工程師, 主要從事水中兵器試驗總體工作.