淺析方艙質量故障與可靠性保證的具體措施

劉尚軍

（西安長峰機電研究所，陜西 西安 710065）

1.引言

對于方艙的使用具有相對較好的方便性，而且能夠很好地適應多種運輸方式，因此其作為地面設備中重要的裝載平臺，在智慧系統、衛星通信和電子對抗等領域中具有相對良好的應用。而當前隨著方艙設計和制造技術的不斷發展，其質量得到了較大的提升，裝備品種也相對較多，但其在使用過程中仍存在一些問題，急需采取可靠性保證措施，有效解決其質量故障，提高應用水平。

2.方艙產品概述

方艙作為一種適用于多種運輸形式的掩蔽體，除了艙內所裝載的專用設備以外，一般是由機械和配電兩大部分構成。其中機械部分包括升降機構、天線升降支架、油機吊具等艙體及附件；配電部分則包括接地組件、電源配置以及電磁屏蔽等[1]。

3.方艙質量故障類型

現階段方艙質量故障問題是影響其使用質量的重要因素，通過整理我國某方艙生產廠在2019 年進行的售后服務業務，發現維修檢測方艙、指揮系統方艙以及雷達方艙等產品中存在諸多問題，涉及質量故障產品多達93 個。但其中無嚴重質量問題和致命質量故障，具體問題匯總可如表1 所示。

表1 方艙質量故障匯總表

綜合表中所示方艙質量故障，其具體表現可如下所述。

3.1 設計質量故障

設計質量決定著方艙產品的固有質量。當前設計質量問題發生主要原因是結構設計以及電氣設計人員的專業技術水平有待提升。比如對方艙可靠性設計考慮不周全、設計經驗不足、選用器材不合理等，致使方艙設計存在一定缺陷[2]。另外設計人員與用戶溝通不足也是導致設計質量故障出現的重要因素，造成技術接口缺乏協調性、設計與實際使用相脫節。例如方艙系吊組件設計，注重發揮吊裝、牽引和空中運輸等作用，忽視了地面公路和鐵路運輸的固定功能，而且缺乏螺旋扣對松緊度的調節，從而造成方艙在運輸使用過程中，存在較大的故障和問題。

3.2 出廠質量故障

方艙的生產對質量具有較大的影響，如果生產者的責任心不強，采用違規操作方法，未按照設計圖紙要求等開展生產施工等。比如在出廠前開展電氣設備布線作業時，出現導線損壞，并與線槽發生直接接觸，就會出現短路現象、引發跳閘。再比如存在工具箱密封條脫膠情況，發生漏雨漏水、電氣設備安裝、調試不到位等現象。雖然在一定程度上，方艙出廠安裝改進了工藝手段，但實際質量水平沒有得到提升[3]。

3.3 器材質量故障

器材故障問題包括日光燈閃爍、不亮、箱門鎖出現失靈、電源開關和斷路器連接不良等。其中日光燈質量故障一般是由于電子鎮流器不穩定而導致的，當方艙使用油機進行供電時，出現電壓不穩或者電壓峰值瞬間升高，就會損壞電子鎮流器[4]。同時方艙的照明時間較長，燈源所發出的熱量很難散發到燈罩的外側，可能會對日光燈的使用壽命產生影響。另外箱門鎖通常是用于手機柜以及配電箱門的抽屜部位，當期出現失靈狀況時，就會因間隙較大而出現振動。同時由于方艙在運輸過程中，不可避免地會發生振動以及頻繁使用等情況，就會導致箱門鎖內部零件損壞，引發質量故障。

3.4 維護、使用不當質量故障

方艙質量故障還包括使用和維護不當等，但其故障發生頻次所占比重較小，部分問題是因用戶操作不當而導致的，也有部分質量故障是因生產單位對說明書的編制不全面、要領指導不正確而導致的。例如對方艙升降機構聯動桿裝入到升降器方孔內，這一維護操作要求的技術性較強，而且不能出現順序錯誤，為保障使用質量的良好，則應當描述為：將連動桿進行抬平，方便其兩端的方頭可有序插入到升降器方孔內，并對限位裝置進行鎖緊。同時部分方艙在使用和維護中，缺少必要的指示標識，增加用戶的使用和維護難度。

4.方艙質量可靠性保障具體措施

4.1 明確最佳可靠性方案

基于可靠性工程理論，為有效降低方艙的質量故障率，應當在前期進行良好的準備工作，明確最佳可靠性方案，從而為提高方艙質量奠定良好基礎。因此相關設計人員需要確定方艙的戰技性能指標以及可靠性指標，再開展綜合性分析，從而對方艙設計方案進行優化、注重技術成熟性和環境適應性，最大限度地滿足可靠性要求。然后對方艙的結構和各個部件進行細化設計，按照維修性指標和可靠性指標進行方案編制。在初步方案形成后，應進行設計評審并編制科學的論證報告，要包含滿足可靠性指標的優化處理方案、對可靠性產生影響風險的處理方案。比如針對方艙的質量故障可采取的具體可靠性保證措施有以下幾點：對于設計質量故障中存在的問題，應當在設計工作開展前，對相關人員進行專業技術提高和更新，積極開展交流活動，促使設計人員之間相互學習、相互分享，減少出現設計疏漏，避免出現質量隱患，增強其可靠性。并且設計人員要與用戶加強溝通聯系，積極協調技術接口，盡可能滿足用戶實際需求，實現標準化、通用化和系列化設計。最后則是要強化設計圖紙會審和評定，促使其具有全面性和完善性，盡可能地減少設計差錯。

針對出廠質量故障的靠性保證措施是增強生產人員的責任心，加強各部門之間的協調配合、完善各項規章制度等。具體措施是在方案中確定產品入庫出廠前的清點、包裝以及產品交付檢測等，確保出廠質量符合我國相關標準以及用戶要求。制定嚴格的出廠質量安裝、調試操作規范，按照圖紙工藝和正確的檢查方法，對待出廠方艙產品進行全面質量檢查，避免在后續使用中出現質量故障。

對于器材質量故障采取可靠性保證措施有組織技術部門以及質量檢驗部門對常用器材和重要器材等進行綜合評價，同時可采用第三方質量體系審核的方法，保障器材質量的可靠性，要求采購部門嚴把質量關，對外購器材和代用器材進行復檢，如發現質量問題，及時反饋和解決，避免在后續使用中出現嚴重質量故障。

為確保方艙產品的正常使用和維護，應當合理編制說明書，對UPS 電源安裝、升降機構聯動桿裝入到升降器方孔等做出合理的操作指導，如圖1 所示，通過繪制方艙自動系統控制流程圖，可以為相關使用和維護工作提供參考。對UPS 電源的可靠性保證，需基于維修性角度采用導軌、滑板式安裝設計，將其布置在機柜或者是其他設備底層，避免出現質量故障，減少用戶使用或者維護不當而引發的問題。

圖1 方艙自動升降系統控制流程圖

4.2 采用可靠性定量設計方法

保障方艙產品的可靠性，需采用定量設計方法，以滿足各項性能指標。根據機械零部件的可靠性設計原理，為確保方艙設計符合客觀實際，應當注重應力和強度處理，通過提高極限強度大于所受應力發生的概率，保證方艙零部件的可靠性和穩定性，其可依據公式如下：R=P{r ≥s}≥[R]

其中R 為可靠度、P{r ≥s}代表強度為r 大于或者等于應力s 的概率，[R]則是許用可靠度。在具體設計實踐中，相關人員需要對方艙的零部件應力均值和標準差進行計算，明確零件結構、最佳工作狀態以及功能關系等，以便于發現零部件所受應力和分布關系。然后計算方艙材料的強度均值和標準偏差，其是按照材料的特性、零件工作條件、破壞形式等，確定材料強度的分布參數。再求出零部件結構尺寸均值、標準偏差。從而能夠計算最終可靠度，其公式如下：

其中ur及σr為材料極限強度的均值和標準偏差、us及σs為零部件應力的均值和標準偏差。由此可計算出可靠性系數Z，進而計算可靠度，其公式為：

而方艙系統的可靠度則是各零部件的可靠度之連乘積，因此將安全系數與可靠度、應力、強度等分布參數進行聯系，可以有效確定取值，進而為可靠性設計提供參考。

4.3 針對環境采用可靠性保證措施

首先對配電系統選擇具有耐高低溫性能的元件器材，能夠承受我國質量標準規定的力學環境和溫度環境等，并確保電纜電線采用固定裝置進行定位，實現電力接觸可靠性；其次，對于艙體結構和內部設備，應當在孔口間采用耐高低溫性能較好地填充化合物進行密封，對門窗等應用抗老化效果強的專用密封條。同時由于方艙本身具有一定的抗沖擊和抗震動能力，但為確保內部設備零部件的可靠性和安全性，仍需安裝多方位減震裝置，進一步提高抗震性能；再次，方艙的使用通常是處于比較惡劣的環境中，因此在可靠性防護設計過程中，還需對配電箱等采用整體性的密封措施，并設計三相電電路，避免出現缺相和斷相等情況；最后要對所有的緊固件進行防銹，可選用不銹鋼等材質，充分保證方艙系統的可靠性。

5.結語

當前隨著方艙產品在多個領域中的應用，促使其數量和類型不斷增多，雖然其技術已經相對成熟，很少發生嚴重質量問題，但其仍存在一些故障隱患。為加強其防護性能，則要對其采取可靠性保證措施，從設計方面入手，通過制定最佳可靠性方案、采用定量設計方案和針對環境采取可靠防護措施，以最大限度地提高方艙使用安全性，充分滿足國防建設以及戰備的需求。