基于相似產(chǎn)品法的某發(fā)射箱端蓋可靠性預(yù)計

柯賢朝

（上海材料研究所，上海 200437）

引言

發(fā)射箱端蓋是發(fā)射箱重要組成部分，平時與發(fā)射箱一起實現(xiàn)發(fā)射箱系統(tǒng)密封，為導(dǎo)彈貯存提供適宜的環(huán)境，延長導(dǎo)彈的貯存壽命。戰(zhàn)時或?qū)棸l(fā)射時，后端蓋在發(fā)動機燃氣流作用下被吹破，形成導(dǎo)流通道，從而降低發(fā)射箱和導(dǎo)彈承受的壓力，保證導(dǎo)彈順利出箱；前端蓋被燃氣流脹破或被導(dǎo)彈彈頭頂破，形成發(fā)射通道，不影響導(dǎo)彈出箱。因此，端蓋在導(dǎo)彈系統(tǒng)中作用很大，導(dǎo)彈系統(tǒng)對端蓋提出了可靠性要求，開展端蓋的可靠性研究具有重要意義。

以端蓋可靠性為主題進行檢索，文獻較少。2020年，劉龍濤等[1]基于性能參數(shù)對某發(fā)射箱前蓋進行了可靠性評估，但文中僅對性能參數(shù)（文中為開蓋壓力）單側(cè)控制限的端蓋可靠性進行了研究，實際工程應(yīng)用中，端蓋單側(cè)控制限情況很少，該論文涉及的可靠性評估方法不具備普適性，因此需要尋找更多端蓋可靠性評估方法。除上述文獻外，未查閱到其他專門評估端蓋可靠性的文獻。此外，端蓋已經(jīng)發(fā)展多年，積累了一定的行業(yè)經(jīng)驗，因此，新型端蓋研制和生產(chǎn)過程均會或多或少參考和吸取相似端蓋積累的經(jīng)驗，因此可靠性評估也應(yīng)充分利用已有信息。

作者所在單位研究發(fā)射箱端蓋多年，積累了大量數(shù)據(jù)，很多新型號端蓋參照已有型號進行研制或改進，因此基于類似產(chǎn)品法對發(fā)射箱端蓋進行評估具有通用性，也更能利用好積累的數(shù)據(jù)。本文基于類似產(chǎn)品法對某發(fā)射箱端蓋的可靠性進行了評估。

1 相似產(chǎn)品法原理

相似產(chǎn)品法一般針對改型或仿制產(chǎn)品[2]，根據(jù)已知的原產(chǎn)品失效率，對基本故障率進行修正，對于非電子產(chǎn)品可考慮降額因子D和環(huán)境因子K對故障率λ的影響[3].新產(chǎn)品的工作故障率為：

若新產(chǎn)品和已有類似產(chǎn)品使用環(huán)境等環(huán)境因素一致，則ki=1，此時

降額因子D一般通過對比新老產(chǎn)品在組成結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境、原材料、元器件水平、制造工藝水平等方面的差距，通過專家評審給出[4,5]。其表達式為：

Di=ki1·ki2·ki3···kij（j=1，2，3…m，m為 分 析差異要素個數(shù)，差異要素個數(shù)及類別可根據(jù)工程實際進行選擇，kij為第i個組成單元在差異要素j的修正系數(shù)）

假設(shè)產(chǎn)品只處于故障和正常工作兩種狀態(tài)，則有可靠性和故障率之和為1，即Ri=1-λi，Ri*=1-λi*

可靠性基本模型為串聯(lián)模型，因此產(chǎn)品的可靠性R*是：

R*=R1·R2·R3···Ri（i=1，2，3…n，n為 產(chǎn) 品組成單元數(shù)）

2 某型端蓋可靠性預(yù)計

后蓋由蓋體、蓋框、壓板、擋火板、螺釘、密封膠以及密封圈組成。可靠性框如圖1所示。由圖1可知，n=8。該端蓋與已有型號端蓋相比，外形均為正方形，僅在外形尺寸上有差別（外形尺寸之比為1.3），使用環(huán)境要求一樣，基本技術(shù)要求（氣密性能、承壓性能和開蓋性能要求差距不大），因此可充分利用類似方形端蓋積累的數(shù)據(jù)，對新型端蓋可靠性進行預(yù)計。

圖1 端蓋可靠性框圖

由于改進型號端蓋與參考端蓋型號在環(huán)境因素方面影響基本一致，此時環(huán)境因素對新老端蓋影響一致，不再考慮環(huán)境因子，端蓋故障率僅與降額因子有關(guān)。根據(jù)端蓋實際工況，選定原材料、基礎(chǔ)工業(yè)水平、工藝水平、結(jié)構(gòu)和設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗等5個方面評估，由此可知j=5。對第i個部件，第j個因素給出一個修正系數(shù)kij（j=1，2，3，4，5），降額因子Di可以表示為：?

式中：

ki1—原材料之間的差距；

ki2—基礎(chǔ)工業(yè)水平之間的差距；

ki3—生產(chǎn)廠現(xiàn)有工藝水平與原產(chǎn)品工藝水平的差距；

ki4—生產(chǎn)廠在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面的經(jīng)驗與原產(chǎn)品的差距；

ki5—生產(chǎn)廠在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)方面的經(jīng)驗與原產(chǎn)品的差距。

專家對端蓋各組成單元的各個因素進行評估，給出各因素的修正系數(shù)kij（kij數(shù)值越大，代表其對故障率影響越大），并由此計算出各部件的降額因子Di，修正系數(shù)和降額因子見表1。

表1 降額因子表

根據(jù)歷史經(jīng)驗統(tǒng)計，后蓋各組成部分類似部件的可靠性見表2。故障率λi*=Di·λ，可靠性Ri*=1-λi*，后蓋各組成部分可靠性見表2。

在后蓋結(jié)構(gòu)中，8個零件為串聯(lián)，所以后蓋結(jié)構(gòu)的可靠性R=∏R*i為0.999 936，滿足發(fā)射箱系統(tǒng)分配給端蓋的可靠性指標0.999 92。由表2可知，構(gòu)成蓋體的環(huán)氧樹脂體和彈性體是端蓋可靠性的短板，這與工程實際經(jīng)驗一致，其他組成單元均采用機加工或貨架產(chǎn)品，蓋體為自研產(chǎn)品，由環(huán)氧樹脂和彈性體及其他材料復(fù)合而成，復(fù)合材料制件其性能波動性比金屬件大，對性能被限制在某一區(qū)間的端蓋而言，蓋體可靠性確實是端蓋的短板。因此，提高蓋體的可靠性即可提高端蓋的可靠性，在新型號端蓋研制過程中應(yīng)關(guān)注蓋體的質(zhì)量和可靠性提高，綜合考慮可靠性與成本，選擇合理的改進措施。

表2 可靠性匯總表

3 結(jié)論

本文基于相似產(chǎn)品法對端蓋可靠性進行了評估，評估結(jié)果顯示端蓋可靠性為0.999 936，滿足可靠性指標。在可靠性評估過程中，發(fā)現(xiàn)蓋體是端蓋可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，在研制過程中應(yīng)予以重點關(guān)注。采用相似產(chǎn)品法評估可靠性，充分利用已有研制經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可行性好，對參考已有型號端蓋研制的發(fā)射箱端蓋的可靠性評估具有普適性。