魚雷RMS學術與型號工程中相關問題的探討與澄清

孟慶玉, 蔣 濤, 杜 軍

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【編者按】武器裝備的質量與可靠性是衡量一支軍隊是否“能打仗, 打勝仗”的重要因素, 由于其自身的復雜性, 一直以來都是我國軍工難以徹底解決的問題之一。針對本世紀初在魚雷可靠性、維修性與保障性(RMS)領域出現并一直延續至今的一些做法, 已逾耄耋之年的原海軍工程大學孟慶玉教授作為一位從事魚雷RMS相關工作近40年的資深專家, 認為有必要也有責任對此進行深入分析和探討, 由此親自撰寫《魚雷RMS學術與型號工程中相關問題的探討與澄清》及《魚雷戰備保證期的合理制定》2篇文章, 以期作為引玉之磚, 引起業界的充分重視。孟慶玉教授自1980年起從事該方面的研究及教學工作, 先后參與《魚雷可靠性工程基礎》、《魚雷作戰效能分析》、GJB531-1988與GJB531A-1996《魚雷通用規范》、GJBz20189-1993《魚雷可靠性維修性參數與指標確定》等專著、國軍標的編制工作, 從業期間主持完成了專題科研項目十余項, 撰寫并發表學術論文30余篇。

接到投稿后, 編輯部非常重視, 先后聘請魚雷行業來自軍方、工程院所、高校、使用方等多個單位的專家對此兩篇論文進行雙盲同行評議。在審稿過程中, 部分專家還就文中所述內容, 在小范圍內組織了討論, 編輯部也與參與評審的部分專家就文中所述問題進行了面對面的交流。通過認真評閱, 各位專家從不同角度對文中所提觀點及論述內容提出了自己的看法及意見, 其中不乏分歧意見。編輯部分別就2篇文章作者想探討與澄清的問題, 以及來自科研和使用方一線的多位專家的審稿意見加以歸納, 試圖提煉出雙方對文章所述內容中分歧的焦點, 定有不到之處, 旨在倡導學術爭鳴。

1.《魚雷RMS學術與型號工程中相關問題的探討與澄清》一文,作者對目前裝備定型指標考核工作中就RMS工程出現的指標理解等概念性問題提出了自己的見解, 其主要分歧點集中在: 1) 理論上講, 魚雷的儲存可用度或儲存戰備完好率是魚雷可靠性、維修性及保障性的綜合特性參數而非表征魚雷保障性的特性參數是顯而易見的,“在工程實踐中將戰備完好率作為綜合保障的驗證考核參數提出, 而并非強調是保障性參數”。綜合保障工程完全不同于保障性, 其相關指標要求應從綜合保障工程實施角度加以考慮, 并在原有保障性指標基礎上“根據需要增補”, 但應注意其定義及概念的準確性; 2) 魚雷RMS合同參數的選定應滿足各方經全面考慮的各項要求, 并對其提出定量指標與驗證考核要求, 其中儲存戰備完好率、儲存可用度、任務成功率可否作為魚雷RMS合同參數還是只能作為部隊的使用參數和指標要求? 3) 在以往“部分魚雷型號RMS相關定量要求中, 確實存在可靠性指標界面劃分不合理、指標不協調等問題, 但是在后續型號論證中逐步改正過來了”, 而“僅僅是文字表達不嚴謹”; 4) 部分型號魚雷裝載可靠度合同指標與其儲存可靠度和實航可靠度合同指標不協調匹配, 有意見認為:“提出儲存可靠性和裝載可靠性兩個指標必要性本身就受質疑, 因為二者都屬于非工作狀態下的基本可靠性, 實際驗證考核時也主要以裝載可靠性指標為主, 而儲存可靠性以評估為主, 并沒有分開獨立驗證”, 這兩個指標制定合理與否, 一般只存在“理論上的學術換算, 工程上指標的協調性并不受關注”。

2.《魚雷戰備保證期的合理制定》一文, 主要分歧點體現在: 1) 戰備保證期是可靠性指標已無須爭辨, 然而魚雷戰備保證期的概念和定義在行業內目前并未完全達成共識, 作者從理論上給出了儲存戰備保證期和裝載戰備保證期的定義和數學模型, 而當前使用方從維修保障規劃角度依據經驗和習慣“借用”了戰備保證期的概念, “但無法給出可接受的用于換算裝載戰備保證期的最低可靠性值; ” 2) 針對當前研制或已交付使用的各型魚雷“保障性要求”技術文件及教材中, 對技術保障陣地儲存的1~3級戰雷規定的戰備保證期分別為~6(或5)年, 作者通過理論計算認為：如果各級戰雷按此規定執行, 將很有可能貽誤戰機。對于儲存戰備保證期, 作者依據理論計算給出了1, 2, 3級戰雷的相應值為3個月、半年、1年。“部隊使用時最關心不同等級魚雷的儲存允許期限, 1級戰雷在平臺上裝載多長時間必須更換, 以便規劃維修保障任務; ” 3) “魚雷戰備保證期就是產品保修期, 對其的確定不僅與可靠性有關, 而且與產品制造和維修成本等因素密切相關, 不能簡單用文中公式(1)確定;” 4) 作為部隊的使用指標, 需求牽引不容忽略, 目前需要基于理論和概念, 結合部隊需求, “給出解決部隊所需的1, 2, 3級雷的儲存使用期以及1級雷裝載值班時間等的標準名詞和定義, 同時解決部隊用于換算裝載戰備保證期的最低可靠性值。”

編輯部作為溝通的橋梁, 第一時間將審稿意見反饋給作者, 經過與作者和審稿專家的反復溝通, 以及作者的認真修改, 雖仍存在一定爭議, 但本著活躍學術氛圍, 提倡百家爭鳴的態度, 我刊決定在本期專辟“學術爭鳴”欄目全文刊登這2篇文章, 希望借此使更多的科研人員能夠關注文中所涉及的相關學術問題, 歡迎業內廣大科研人員就所述問題展開討論。

魚雷RMS學術與型號工程中相關問題的探討與澄清

孟慶玉1, 蔣 濤1, 杜 軍2

(1. 海軍工程大學 兵器工程學院, 湖北 武漢, 430033; 2. 海軍裝備部, 北京, 100841)

針對近十幾年魚雷可靠性、維修性、保障性(RMS)技術文件與教材中, 關于RMS參數之間的關系、壽命剖面的階段劃分、可靠性合同指標的定義以及可靠性合同指標的協調方面所存在的學術與工程應用現狀, 依據裝備可靠性基本理論和對國內外關于魚雷可靠性的軍用標準、技術資料及大量數據事實的分析論證, 指出其中存在的問題, 并通過實例論證, 提出了針對這些問題應采取的正確做法。文中研究旨在厘清魚雷RMS學術與工程應用問題, 為魚雷武器的研制使用提供更有力的保障。

魚雷; 可靠性、維修性、保障性(RMS); 壽命剖面

0 引言

可靠性、維修性及保障性(reliability, maintainability and supportability, RMS)工程在魚雷界先后被提出與廣泛開展已有30多年歷史。自21世紀初以來, 在魚雷界的一些學術研究報告、已定型魚雷的正式技術文件及相關教材中, 關于RMS參數之間的關系、壽命剖面中三大典型狀態(儲存、裝載與實航)的劃分界面、可靠性合同指標的定義以及可靠性合同指標的協調性等重要方面, 均出現了一些不符合GJB531-1988~ GJB531B-2012《魚雷通用規范》3個版本一貫的規定與要求。對這些長期存在的問題, 魚雷界至今尚未予以充分認識與澄清。這些問題的存在與沿續發展, 不僅直接影響魚雷RMS工程沿著裝備學術理論正確方向的發展, 也勢必影響魚雷在部隊的作戰與訓練使用。為此, 文中依據裝備可靠性基本理論、國內外關于魚雷可靠性軍用標準、技術資料及大量數據事實, 對這些觀點、定義與規定內容進行充分分析與澄清。

1 有關魚雷RMS參數的關系問題

1.1 RMS關系問題

2) 在魚雷RMS學術與型號工程中, 保障性比可靠性、維修性更重要, 保障性是魚雷最重要的特性追求目標。

1.2 對上述問題的分析與澄清

對于上述問題, 從以下2個方面予以考察分析, 即可建立正確的學術與工程應用觀點。

首先, 分析國軍標GJB451A-2005《可靠性維修性保障性術語》。該軍標在其第2.5參數條款中, 對綜合參數共定義了11個參數術語; 對可靠性共定義了19個參數術語; 對維修性(含測試性)共定義了18個參數術語; 而對保障系統定義了4個參數術語(第2.5參數條款中只有“保障系統”條款, 并無“保障性”條款); 并且該軍標非常明確地將“可用度”和“戰備完好率”歸屬在RMS的綜合特性參數范疇內[1]。

不難看出以下2個事實:

通過以上分析, 對魚雷可靠性、維修性及保障性之間的關系問題, 可以給出以下結論:

2) 魚雷可靠性、維修性與保障性之間有一定的相對獨立性, 各自有表征自己的特性參數, 但可靠性、維修性與保障性之間是密切相關, 相互滲透、交互影響的。其中, 可靠性對維修性和保障性的影響最大: 可靠性表征了魚雷出現故障的項目、頻度與其危害程度; 它直接決定了維修的項目、內容、工作頻數及備品備件的種類和數量, 也直接影響了對維修級別與場所的要求, 對維修保障的設施、設備、工具、技術資料, 以及維修人員的數量、專業技術水平、維修保障費用等需求。總之, 魚雷可靠性影響并決定了魚雷的維修性與保障性, 應該樹立以可靠性為中心的魚雷維修決策思想和以可靠性為中心的魚雷綜合保障決策思想, 而不應作出以保障性為中心的決策思想。

3) 從國內外學科發展看, 裝備維修工程來源于可靠性工程發展, 并在此基礎上獨立發展形成。保障性工程來源于維修性工程和可靠性工程發展, 而后獨立發展形成。早在1995年, 著名學者北京航天航空大學楊為民教授就提出將這3個密切相關的工程學融合為一個完整的系統工程——“裝備可靠性系統工程”, 對裝備“三性”進行整體規劃統籌研究[3]。如此, 魚雷界亦應提出“魚雷可靠性系統工程”這一系統工程概念, 統籌分析研究魚雷的RMS工程問題。

以美國MK 48線導魚雷可靠性提高對其綜合保障資源需求的影響為例, 旁證上述學術觀點。美國1968年開始研發MK 48-0型線導魚雷。在研發初期, 美國海軍對MK 48-0型項目制定了統一的后勤保障原則, 將其后勤保障資源規劃納入MK 48-0型魚雷的開發研制計劃之中, 要求此雷服役壽命為30年, 預算總費用20億美元, 其中25%作為后勤保障資源建設款項。當時該雷在潛艇上擱置壽命設計為90天, 為保證該雷的正常使用與維修, 需要在國內外建設9個陸上修理工廠, 在海上建10艘供應船車間。1971年改進為MK 48-I型, 擱置壽命提高到180天。到1976年共生產了1 068條魚雷交付美海軍使用。該雷服役后, 通過改進使擱置壽命又提高到400天。為此, 美國海軍決定將陸上修理廠由9個削減為5個, 10艘海上供應船車間削減為4艘, 大大節省了MK 48-I型魚雷的后勤保障資源及使用成本。

1.3 儲存戰備完好率(或儲存可用度)規定為魚雷RMS合同參數問題

關于魚雷RMS參數方面的問題, 在2017~ 2018年間XX制定的《ＸＸＸＸ研制總要求、鑒定定型試驗總方案論證中的通用質量特性要求模板》中, 明確地將“戰備完好率”、“儲存可用度”、“任務成功率”規定為魚雷研制總要求中的合同參數。

由于該技術文件是一個要求魚雷界各相關單位必須按其規定貫徹執行的強制性標準模板, 因此, 討論“戰備完好率”、“儲存可用度”、“任務成功率”作為魚雷RMS合同參數是否正確合理的問題, 應該引起魚雷界和水中兵器領域各相關單位(尤其是設計與試驗單位)重視, 對于這一問題的分析探討也十分有必要。

由裝備RMS基本理論可知, 魚雷RMS參數分為使用參數與合同參數兩大類。

使用參數是部隊根據平時和戰時魚雷的使用特點與要求, 所提出的一系列諸多現場使用需求的RMS參數。這些參數共同描述反映了魚雷武器在計劃使用與保障環境中的RMS要求。另外, 從廣義的角度講, 使用參數是直接與魚雷RMS分析、作戰效能和全壽命周期費用分析相關聯的, 在魚雷武器的論證、方案設計、研制生產、使用、維修及其保障資源管理、費用管理等過程中需要涉及到的一系列RMS參數。這些參數互相關聯, 共同構建成一個系統完整的魚雷RMS參數體系。

依據國軍標GJB451A《可靠性維修性保障性術語》、GJB450A《裝備可靠性工作通用要求》、GJB368A《裝備維修通用大綱》、GJB3872《裝備綜合保障通用要求》及GJB531B《魚雷通用規范》的有關規定, 緊密結合魚雷的使命任務、作戰與訓練使用特點, 以及魚雷壽命剖面中倉庫儲存、發射平臺的裝載及發射實航攻擊三大典型狀態的特點和對RMS的表征需求, 分析提出在研究解決魚雷RMS工程問題時, 所需涉及到的主要使用參數與其模型, 以及使用參數間的量化關系。魚雷RMS參數體系應包括: 與魚雷戰備完好性有關的RMS參數; 與魚雷任務成功性有關的RMS參數; 與魚雷使用及維修人力、保障資源、費用有關的RMS參數。對此, 筆者經過長期分析研究認為: 在當下的學術研究與工程實踐條件下, 魚雷RMS參數體系應包括不少于60個使用參數, 其中可靠性參數約20個、維修性(含測試性)參數約13個、保障性參數約13個、RMS綜合參數約9個、費用參數約6個。

RMS合同參數是在魚雷研制總要求(或合同)中, 表征訂購方對魚雷RMS定量要求的參數。合同參數定量指標是承制方進行魚雷RMS設計、研制及試驗評估的依據, 亦是定型試驗時必須對魚雷進行驗證考核的定量指標。因此, 并不是RMS參數體系中的任意一個使用參數均可作為合同參數, 只有同時滿足以下要求的使用參數才可選定為魚雷RMS合同參數, 而列入型號魚雷研制總要求中, 并對其提出定量指標與驗證考核方法要求。

1) 受部隊關注的, 能直接反映魚雷壽命剖面三大典型狀態RMS特征最根本的、基礎性的參數;

2) 在魚雷作戰效能評估模型中出現的, 與魚雷的儲存可用性(戰備完好率)、任務可信性以及維修保障資源、人力、費用直接相關聯的參數;

3) 所選定參數的指標是可以直接預計分析的, 可通過魚雷RMS設計直接賦予的;

4) 在魚雷的設計與工程研制過程中, 對所選定參數的指標可通過RMS分析和試驗, 予以直接監控的;

5) 定型(或交驗)試驗時, 對所選定參數的指標可通過相應的試驗方法與統計模型予以驗證考核; 可以從驗證試驗得到的可靠性統計評估值直接計算得到該狀態(儲存、裝載、實航或飛行)下的魚雷故障率數值。

由于在型號魚雷定型試驗時, 對每一個RMS合同參數都要逐一進行驗證考核, 勢必要在魚雷的設計研制、生產與各種試驗過程中投入必要的人力、物力、財力予以保證。因此, 要求列入魚雷研制總要求中的RMS合同參數應做到“不多不少, 恰到好處”。

1)《可靠性維修性保障性總論》2.2.2節中明文指出: “可靠性參數……, 根據使用場合的不同, 可分為使用參數與合同參數兩類。前者是反映裝備使用要求的參數, 一般不直接用于合同……。而合同參數則是在合同或研制任務書中用以表述訂購方對裝備可靠性要求的, 并且是承制方研制與生產過程中能夠控制的參數”。其5.1.2節又明文指出: “……, 1991年新頒布的美國國防部文件DODI5000.2就明確規定: 要以戰備完好性指標來導出相應的可靠性指標。裝備的戰備完好性是由其R&M&S共同保證的……。”[3]

2)《可靠性設計與分析》專著中1.3.1節明文指出“使用參數反映了使用方對裝備的戰備完好性、任務成功、維修人力費用和保障資源費用4個方面要求。對這些使用參數的跟蹤和統計, 可為裝備的作戰、使用、維修和新裝備的論證等提供管理和決策信息。一般不能直接用于合同。合同參數是可以由承制方控制的, 用于產品設計的可靠性參數。它是由使用參數按一定規律轉換而來的, 經使用和承制雙方協商納入合同的參數。”[4]

基于以上論述, 可理解以下事實: 迄今為止, 美國、英國、法國、意大利、瑞典以及俄羅斯這些主要的魚雷生產國家中, 沒有一個國家是將綜合使用參數“儲存戰備完好率”(或儲存可用度)、任務成功率作為魚雷的合同參數提出。

2 魚雷壽命剖面的階段劃分及可靠性合同指標定義問題

2.1 存在的問題

1) 將魚雷在技術保障陣地轉為一級戰雷的時刻作為魚雷在發射平臺上裝載階段的起始時刻, 即對魚雷裝載階段規定為“魚雷經技術準備轉為一級戰雷開始到魚雷發射或到達戰備服役期卸載解除武裝為止, 這段時間所經歷的全部事件與環境時序的描述, 包括技術保障陣地存放、運輸、吊裝雷架儲存、管內儲存、發射前檢查與參數設定”。例如, 某型反艦(潛)魚雷、某型聲自導+線導魚雷、某型助飛魚雷等都是這樣定義和要求的。

3) 將魚雷在艦(潛)艇上或飛機上裝載階段劃入魚雷任務剖面(實航攻擊或飛行+實航階段)中, 對魚雷任務剖面的規定是“魚雷經過個月的艦(潛)艇上裝載進入作戰程序, 從魚雷發射前檢查合格, 經過“發射預備”、“發射準備”等一系列動作, 自“管發射”口令后, 魚雷供電轉換開始, 到魚雷發射出管, 正常航行工作到命中目標或者航行終結這段時間所經歷的全部事件和環境的描述”。所經歷的事件:“管發射后的供電轉換、魚雷出管入水、初始彈道、線導+制導搜索, 自導跟蹤攻擊、再搜索再攻擊、命中毀傷目標或者航行終了”。

4) 對合同指標實航可靠度的定義與要求是“在艦(潛)艇上裝載月, 經艦(潛)艇上通電檢查合格后, 并按正常程序發射成功, 直至命中目標, 其規定值%, 最低可接受值%。”這里需注意的是: 由于艇上射前檢查只能對制導及其相關系統進行正常與否的檢查判斷, 而對全雷其他系統不可能進行檢查, 作出正常與否的判斷; 其次, 最后要求的事件是命中目標。因此, 從統計意義上講, 所提出的實航可靠度合同指標實際已成為

2.2 對上述問題分析與澄清

對上述問題, 可以從以下4個方面進行分析, 闡明其不妥的理由, 予以澄清糾正。

2.2.1 從學術理論上予以分析澄清

對于上述第3)、4) 這2個問題而言, 由于客觀上存在以下4個事實, 即可說明其提法的不正確性:

1) 魚雷在發射平臺上裝載是處于非工作狀態, 魚雷實航攻擊是處于工作狀態, 且二者所處環境條件完全不同, 其故障機理更是完全不同。

2) 魚雷裝載可靠性屬于基本可靠性(與維修人力、保障資源及費用相關), 其故障雷的判別依據是包括輕度故障在內的一切故障; 而魚雷實航可靠性(或飛行+實航可靠性)屬于任務可靠性(與實航攻擊任務成功與否相關), 其故障雷的判別依據只包括致命故障。這2個狀態不僅故障機理不同, 故障判別依據不同, 而且其故障統計的范疇更是不同。

2.2.2 從國外先進魚雷可靠性資料予以分析澄清

從20世紀80年代初收集整理的國外有關魚雷可靠性的報道資料中發現, 美國與英國、意大利等西歐國家均對魚雷岸上儲存、艦(潛)艇裝載和實航攻擊三大典型狀態, 分別單獨提出表征其可靠性要求的定量指標, 具體歸納如下[5-8]。

Ⅰ. 儲存可靠性

1) 美國軍標規定魚雷的零部件保證儲存5年性能正常;

2) 美國MK 46魚雷在儲存狀態下, 6年進行1次B級維修, 2次B級維修之間只進行1次A維維修(A級維修只是一種有限度的系統檢驗);

3) 美國MK48魚雷武器系統的服役壽命為30年;

4) 英國規定魚雷所有零部件壽命為6年, 6年之內從倉庫提取魚雷, 不更換零件, 立即可用。魚雷壽命為20年;

5) 英國“鯆魚”魚雷儲存壽命為20年;

6) 意大利A244/S魚雷在－18℃～+45℃溫度下, 在雷箱內存放2年, 只要12個月進行1次保養(指其B級維修), 魚雷就符合本規格書; 每2年應進行1次全面保養(指其C級維修); 第4年進行1次全面校正, 更換損壞部件(指其D級維修);

7) 瑞典TP427型魚雷的庫存壽命計算值為20年, 但正常的維修還是需要的。海軍倉庫儲存時, 每隔12±3個月進行1次年度檢查, 每隔12±3年進行1次大修。

Ⅱ. 裝載可靠性

1) 美國MK46魚雷戰雷(在武器系統中或在供應艦儲存), 3年內可發射使用, 仍是3年執行A級維修, 6年執行B級維修;

2) 英國“虎魚”(MK24)魚雷在潛艇上可儲存18個月(儲存溫度–10℃~+50℃), 在發射管內也可存放3個月, 能保持良好狀態, 該雷的無故障發射概率可達80%;

3) 美國MK48魚雷在必須運回維修車間進行修理之前可儲存的周期: MK48-0型最初按90天的擱置壽命設計, 而MK48-1型魚雷的設計方案具有180天的擱置壽命, 服役后延長到了400天;

4) 英國“鯆魚”魚雷從軍械庫領出后, 如處于特定環境下, 15個月內可使用概率為90%;

5) 意大利A244/S戰雷在艦艇發射管內6個月的可靠度為95%, 白頭公司推薦的維修周期是6個月; 此外, 有關文獻又指出: 裝在發射管內或裝載在反潛飛機上的魚雷, 時間不超過3個月的, 則進行A級維修(除更換“O”形圈外, 其他只作清洗、維護保養);

6) 瑞典規定戰雷儲存在艦艇或飛機上, 每隔3個月更換魚雷, 并把換下來的魚雷送往檢修所;

7) 瑞典TP61大型魚雷裝管以后, 管內灌水, 1年內不作檢修, 魚雷可立即發射;

8) 澳大利亞的“依卡拉”火箭助飛魚雷可在艦上保存2年。

Ⅲ. 實航可靠性

1) 美國MK 46魚雷在完成1次合格的操演航行后, 應在1個星期內進行檢修性維修, 而在第5次操演航行后, 執行初步試驗規程及系統試驗規程;

2) 英國“虎魚”(MK24)發射后, 96%的魚雷能正常航行;

3) 意大利A244/S魚雷每次按有關規定發射后, 對魚雷就要進行組裝、測試和保養, 這樣魚雷可工作6個海上試驗周期, 每個周期為6次海上試驗; 每6次海上試驗后, 應對魚雷進行維修保養, 魚雷的整個壽命至少是3個周期, 經過更換故障部件、臨界部件或損壞部件后, 魚雷仍可使用;

4) 瑞典TP427實習魚雷操演10次應更換電池組, 操演25次進行1次大修。

除上述資料外, 20世紀80年代末和90年代初, 筆者又相繼收集到意大利A244/S魚雷和俄羅斯魚雷亦是按岸倉庫儲存、艦(潛)艇裝載和實航攻擊三大典型狀態, 分別獨立給出其相應可靠性指標。

縱觀筆者30余年積累的科研資料[5-11]及上文列出的國外魚雷可靠性資料數據, 可以得出以下學術與工程應用觀點: 美國、西歐以及俄羅斯均將魚雷壽命剖面劃分為岸基倉庫儲存、艦(潛)艇裝載和實航攻擊三大典型狀態, 分別獨立制定提出其可靠性合同參數與指標, 并且是針對這三大合同指標分別而獨立地進行可靠性驗證試驗與統計評估, 才能得到供作戰部隊、技術保障陣地以及魚雷認證與設計研制單位所需要的可靠性、維修性及保障性的基礎數據, 如圖1所示。

2.2.3 部隊作戰要求不應直接作為魚雷可靠性合同指標

在一些型號魚雷可靠性正式技術文件中制定的如2.1節所述的可靠性指標要求, 可以作為解釋的理由無非是根據海軍作戰部隊海戰需求而提出的。盡管作為海軍作戰部隊根據魚雷海上作戰需求, 對魚雷研制和使用提出這樣的可靠性使用指標是可理解的, 無可厚非, 但這樣的制定思想與觀點是不全面的, 有不妥之處。我海軍從事魚雷RMS的專業技術人員和業務管理部門應依據可靠性基本理論和國內元器件失效率實際水平、各列裝魚雷可靠性實際水平以及魚雷可靠性設計、生產與質量管理現實水平, 進行綜合論證分析, 同時將作戰部隊提出的可靠性作戰使用要求轉換為能分別反映魚雷儲存、裝載、實航攻擊三大典型狀態可靠性要求, 設計時可直接預計分配, 研制生產時可直接監控, 定型(交驗)試驗時可直接驗證考核且能直接給出該狀態(儲存或裝載或實航攻擊)下魚雷故障率評估值, 合理可行的儲存、裝載及實航攻擊可靠性合同參數的定義與指標要求, 才是正確的方法。

圖1 魚雷壽命剖面三大典型狀態可靠性合同指標

顯然, 上述型號工程的做法未能正確貫徹執行GJB531-1988~GJB531B-2012《魚雷通用規范》3個版本的一貫規定, 將部隊提出的作戰要求直接作為可靠性合同參數的定義與指標要求是不妥當的。

2.2.4借鑒國外潛載導彈可靠性規定予以分析澄清

考慮到潛載導彈與魚雷的作戰使命、訓練使用有較大的相似性, 通過對我國軍事技術裝備可靠性標準化技術委員會1989年3月列出的美國潛載導彈的壽命剖面及其階段劃分示意圖[4, 12]分析, 進一步說明上述存在問題的不正確性。

1) 導彈在潛艇上裝載階段是不應該包括其岸基倉庫或技術保障陣地儲存時間段的;

2) 導彈的任務階段是從導彈發射開始的, 即指導彈的發射與空中飛行段, 任務階段不應包括其在潛艇上的裝載時間段;

3) 美國潛載導彈是按岸基倉庫儲存、發射平臺裝載及任務階段(發射飛行)分別單獨提出可靠性定量指標的, 即岸基儲存壽命、裝載可靠壽命、發射可靠度和飛行可靠度。

通過以上4個方面的剖析, 可得出如下結論:

1) 美國、英、意西歐國家和俄羅斯均將魚雷壽命剖面劃分為岸基倉庫(技術保障陣地)儲存、艦(潛)艇裝載及實航攻擊三大典型狀態階段, 分別單獨提出相應的可靠性合同指標。

為了糾正和避免以后再出現此類問題, 2012年發布實施的 GJB531B-2012《魚雷通用規范》中專門給出“魚雷壽命剖面三大典型狀態階段劃分與特點”示意圖(參見圖2), 并在該軍標的第3.8.1.3條款和第6.2.1~6.3.5條款中分別做出如下明確規定:

各階段界面劃分驗收合格包裝儲存開始艦(潛)艇裝載開始進入尚可逆轉的動作進程為止進入不可逆轉的發射動作進程開始末彈道導向目標或航行終結 階段岸基倉庫(或技術保障陣地儲存)艦(潛)艇裝載對目標實施發射攻擊 魚雷狀態非工作狀態非工作狀態工作狀態 狀態與過程的時間特點長期儲存(以年計), 其中包含短暫的運輸(僅以小時計))和短暫的維修和保養(通電時間僅以小時計)較長期裝載(以月或年計), 其中包含極短的射前檢查(通電時間僅幾分鐘)。工作時間較短(僅以分鐘或小時計)。 環境條件充氮密封包裝箱內, 倉庫或工房的儲存條件; 短暫的運輸振動艦(潛)艇海上錨泊及巡航惡劣氣象條件(包括高溫、低溫、潮濕、霉菌及振動); 潛艇裝載又分管內注水或不注水; 艦艇裝載尚需承受直升機降的沖擊與振動(時間以小時計)海上實航、空投或飛行的全天候氣象條件以及強烈的沖擊與振動。 維修特點可實施規定范圍的預防性維修與修復性維修只能實施艦(潛)艇級的維護保養, 不能進行任何級別的維修不能進行維護保養及任何級別的維修; 操雷打撈回收后可送至保障部隊技術陣地進行清洗、調試或規定級別維修, 并可進行多次發射。 可靠性、維修性與保障性的最終目標(指標)要求儲存可靠度或平均故障間隔儲存時間;儲存戰備保證期、平均預防維修間隔時間、備件數量等。裝載可靠度: 裝載戰備保證期: 實航可靠度;助飛魚雷還應增加飛行可靠度或任務可靠度。

1) 裝載可靠度定義中的起始時間是“從裝艦(潛)艇或飛機之日起”, 任務可靠度(實航可靠度或飛行可靠度)定義中的起始時間是“從進入射前準備不可逆轉的動作進程開始”;

3 魚雷可靠性合同指標協調性問題

3.1 存在的問題

魚雷儲存可靠性、艦(潛)艇裝載可靠性及實航可靠性三大合同指標之間不協調, 彼此矛盾。下面予以具體介紹。

1) 輕型反潛聲自導魚雷規定的合同指標

2) 線導+聲自導魚雷和反艦反潛通用魚雷規定的合同指標完全一樣, 均為

3.2 計算結果與分析

為了便于計算與分析比較, 對裝載可靠性與儲存可靠性均取其最低可接受值進行計算與分析。

1) 輕型反潛聲自導魚雷計算

2) 線導+聲自導魚雷反艦反潛通用魚雷計算。

即該兩型魚雷的裝載故障率等于其在岸基倉庫(技術保障陣地)儲存故障率。

顯然, 此規定的數據結果也是不合理的, 理由同上。同樣, 可以用國軍標GJBz108A-2006中“潛艇艙內”與“普通室內”條件下元器件非工作基本失效率的比值統計予以證實。總之, 對于這2個潛載大型魚雷而言, 其裝載可靠度合同指標不僅提法不妥, 而且指標定得太高、不合理, 與其儲存可靠度和實航可靠度合同指標不協調匹配。

部隊巡航使用的現場數據亦證實了上述計算與分析結論。

綜上所述, 正是為了避免出現上述不妥現象, 早在1993年編制的GJBz2018《魚雷可靠性維修性參數與指標確定要求》中, 就明確規定“在確定可靠性、維修性指標時, 應根據指標間的相關性和綜合性進行均衡, 以確保各項指標互相協調而無矛盾; 訂購方要求的使用可靠性、維修性在進入研制任務書和合同前, 亦必須進行相關性檢查”。而且, 針對近十幾年中出現的上述不正確的指標提法, 在2012年修訂編制的GJB531B-2012《魚雷通用規范》中, 又再次強調修改為如下內容: “論證制定魚雷可靠度合同指標時, 必須根據其儲存、裝載、實航及飛行可靠度指標間的相關性(即各狀態下全雷固有故障率間的量化規律)進行均衡, 確保各項指標相互匹配協調”。遺憾的是, 這些重要條款的規定要求, 至今沒有引起相關部門的重視與貫徹執行。

4 結束語

文中依據裝備可靠性基本理論, 對可靠性軍用標準、技術資料以及國內外大量魚雷數據進行理論分析, 并結合實例進行論證, 針對目前國內普遍存在于魚雷RMS學術及工程應用中的幾點問題, 逐一分析, 指出其存在的不妥之處, 并提出相應的正確做法。文章旨在厘清魚雷RMS學術與工程應用觀點, 為魚雷武器裝備的研制使用提供更可靠的保障。但文中所見畢竟是一家之言, 恐有欠全面不妥之處。希望能夠拋磚引玉, 盼各方專家共同探討。

[1] 中國人民解放軍總裝備部電子信息基礎部. GJB451- 2005可靠性維修性保障性術語[S]. 中國人民解放軍總裝備部, 2005.

[2] 中國人民解放軍總裝備部. GJB531B-2012魚雷通用規范[S]. 中國人民解放軍總裝備部, 2012.

[3] 楊為民, 阮鐮. 可靠性維修性保障性總論[M]. 北京: 國防工業版社, 2001: 243-251

[4] 陳廷孝, 何國偉. 可靠性設計與分析[M]. 北京: 國防工業出版社, 1995: 7-8

[5] 孟慶玉. 海軍研究報告: 美國MK46與國產×-×魚雷可靠性水平及其維修制度分析論證[R]. 武漢: 海軍工程學院科研部, 1988: 3-40

[6] 高卡, 孟慶玉. 海軍研究報告: 魚-×魚雷后勤保障系統規劃方案[R]. 武漢: 海軍工程學院科研部, 1988: 1-46, 61-78.

[7] 孟慶玉, 周徐昌. 魚雷可靠性工程基礎[M]. 武漢: 海軍工程學院, 1989: 282-283

[8] 孟慶玉, 周徐昌. 海軍研究報告: 魚雷可靠性指標論證方法與程序[R]. 武漢: 海軍工程學院, 1992: 6-21, 36-80.

[9] 孟慶玉. 艦艇武器裝備可靠性工程基礎[M]. 北京: 兵器工業出版社, 1993: 282-297.

[10] 孟慶玉, 張靜遠. 海軍科技報告.潛艇魚雷武器系統作戰效能評估模型與軟件系統[R]. 武漢: 海軍工程學院, 1998: 20-24.

[11] 孟慶玉, 張靜遠, 宋保維. 魚雷作戰效能分析[M]. 北京: 國防工業出版社, 2003: 22-38.

[12] 佚名. GJB450《裝備研制與生產可靠性通用大綱》實施指南[M]. 北京: 全國軍事技術裝備可靠性標準委員會, 1989.

The Issues Needed to be Explored and Clarified in Torpedo RMS Academic and Engineering

MENG Qing-yu1, JIANG Tao1, DU Jun2

(1. College of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 2. Naval Armament Department, Beijing 100841, China)

Aiming at the issues in the technical documents and teaching materials of torpedoes’ reliability, maintenance and supportability (RMS) in the past dozen years, which concern the relationship among RMS parameters, the phase division of life profile, the definition of reliability contract specification, and the problems of academic and engineering application in coordination of the reliability contract specification, the authors analyze and demonstrate the military standards, technical data and a large number of data facts about torpedo reliability from home and abroad, point out the existing problems according to the basic theory of equipment reliability, and put forward corresponding measures to solve these problems through demonstration of examples. The purpose of this study is to clarify RMS academic and engineering application of a torpedo, and to provide a more effective support to the development and usage of torpedo weapon.

torpedo; reliability, maintenance and supportability(RMS); life profile

孟慶玉, 蔣濤, 杜軍. 魚雷RMS學術與型號工程中相關問題的探討與澄清[J]. 水下無人系統學報, 2019, 27(1): 97-107.

TJ630.7

A

2096-3920(2019)01-0097-11

10.11993/j.issn.2096-3920.2019.01.017

2017-10-11;

2018-10-13.

孟慶玉(1937- ) , 男, 教授, 主要研究方向為魚雷RMS工程、裝備作戰效能分析.

(責任編輯: 許 妍)