海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件建設(shè)方案研究

洪亮，胡小國，崔旭濤

（1.海軍航空工程學(xué)院，山東煙臺264001；2.海軍裝備部，北京100841）

裝備的環(huán)境適應(yīng)性問題長期困擾著各國軍隊。由于裝備環(huán)境適應(yīng)性差而造成裝備難以形成戰(zhàn)斗力的例子不勝枚舉，環(huán)境適應(yīng)性和可靠性差的裝備常常會導(dǎo)致意想不到的事故，造成巨大的軍事和經(jīng)濟損失。美國國防部在20世紀60年代進行的專門調(diào)查表明，環(huán)境造成的武器裝備損壞，占整個使用過程中損壞的50%以上，超過了作戰(zhàn)損壞；在庫存期，環(huán)境損壞占整個使用過程中損壞的60%。縱觀武器裝備的發(fā)展歷史，可以說，具有優(yōu)良質(zhì)量和高可靠性的武器裝備能夠加倍提高軍隊戰(zhàn)斗力。環(huán)境適應(yīng)性是武器裝備的重要質(zhì)量特性，事實上已成為制約裝備性能發(fā)揮、影響戰(zhàn)爭進程甚至決定戰(zhàn)爭勝負的重要因素[1]。擬就海軍導(dǎo)彈型號研制中環(huán)境試驗條件的建設(shè)方案提出初步的構(gòu)想。

1 環(huán)境適應(yīng)性與環(huán)境適應(yīng)性試驗

GJB 4239《裝備環(huán)境工程通用要求》中對裝備環(huán)境適應(yīng)性的定義是，裝備在其壽命期預(yù)計可能遇到的各種環(huán)境作用下能實現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一[2]。從定義中可知，環(huán)境適應(yīng)性是一種能力，這種能力與壽命期、環(huán)境、預(yù)定功能和性能這幾個重要的參數(shù)密切相關(guān)。

從裝備環(huán)境工程出發(fā)，環(huán)境適應(yīng)性工作貫穿了海軍導(dǎo)彈的論證、研制、生產(chǎn)和使用的全過程。產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性試驗作為驗證和評價產(chǎn)品質(zhì)量特性的重要手段，是其它各種試驗的前提和基礎(chǔ)，貫穿于產(chǎn)品研制和生產(chǎn)的全過程。如果試驗不充分，產(chǎn)品在未來運輸、貯存和使用中適應(yīng)各種環(huán)境的能力就得不到保證，可靠性就會失去基礎(chǔ)，戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標就會成為空談。因此，環(huán)境適應(yīng)性試驗在產(chǎn)品研制、定型和生產(chǎn)中具有重要的意義[3—5]。

如圖1所示，依據(jù)試驗?zāi)康?、試驗場所和試驗條件提供方式的不同，環(huán)境適應(yīng)性試驗分為實驗室試驗和現(xiàn)場試驗兩大類[6]。

圖1 環(huán)境適應(yīng)性試驗分類Fig.1 Classification ofenvironmentalworthiness test

2 海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗現(xiàn)狀

隨著環(huán)境工程概念在廣大工程技術(shù)人員和管理人員中的逐漸普及，人們對環(huán)境適應(yīng)性對現(xiàn)代武器裝備重要性的認識在不斷提高。特別是隨著海軍艦艇執(zhí)行出訪、演習(xí)、打擊海盜、人道主義救援等行動任務(wù)日益頻繁，遠海長航趨于常態(tài)化，海軍導(dǎo)彈歷經(jīng)“三高”（高溫、高濕、高鹽霧）甚至超出設(shè)計使用環(huán)境條件的時間更長，因此開展海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件建設(shè)相關(guān)研究的需求十分迫切。

環(huán)境適應(yīng)性的要求已作為導(dǎo)彈裝備的重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，納入研制要求和研制合同中。按照航空軍工產(chǎn)品定型的規(guī)定，環(huán)境鑒定試驗一般應(yīng)在取得相應(yīng)資格的實驗室進行。然而，由于種種原因，目前產(chǎn)品定型中，環(huán)境鑒定試驗一般都是在研制該產(chǎn)品的單位進行[6]。由于工業(yè)部門的工作重點放在導(dǎo)彈的任務(wù)飛行可靠性，其環(huán)境試驗中心主要是開展“導(dǎo)彈飛行環(huán)境模擬與驗證試驗”，而針對導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性研究較少。因此，工業(yè)部門在設(shè)備配置、試驗方法、試驗技術(shù)水平、試驗過程以及試驗的理念上往往不能保證圓滿地完成環(huán)境適應(yīng)性試驗任務(wù)。另外，軍方對試驗條件建設(shè)投入不夠，沒有基于科學(xué)試驗驗證基礎(chǔ)上的技術(shù)支撐，無法對導(dǎo)彈研制工業(yè)部門給出的導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗結(jié)果進行有效監(jiān)督和評價。

鑒于種種原因，有必要在軍內(nèi)科研院所開展海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件建設(shè)，加快推進導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗研究。可對研制生產(chǎn)部門開展環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)試驗和研究給予共性基礎(chǔ)技術(shù)指導(dǎo)，驗證評估生產(chǎn)部門提出的環(huán)境適應(yīng)性指標，對研制階段開展的可靠性增長等試驗形成有益的補充。

3 海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件建設(shè)方案

3.1 建設(shè)目標

海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件建設(shè)的總體目標是，建成試驗手段先進、運行平臺可靠、模型數(shù)據(jù)齊備、試驗設(shè)計合理、評定方法科學(xué)、分析結(jié)果可靠的綜合、完備的科研試驗條件；形成覆蓋部隊技術(shù)保障、實彈射擊訓(xùn)練、環(huán)境適應(yīng)性評估模型以及環(huán)境適應(yīng)性鑒定試驗標準體系等一體化集成信息資源庫，形成任務(wù)服務(wù)軍方、技術(shù)軍地通用、管理規(guī)范開放的試驗平臺；建立一支海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性研究專業(yè)人才隊伍。

3.2 建設(shè)原則

按照“需求牽引、支撐轉(zhuǎn)型、特色鮮明、系統(tǒng)配套、突出優(yōu)勢”的建設(shè)總要求，堅持“資源優(yōu)化、優(yōu)勢互補”的建設(shè)原則。資源優(yōu)化，就是緊扣海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈服役環(huán)境特點和環(huán)境適應(yīng)性試驗技術(shù)要求，選購硬件設(shè)備、精選軟件工具、優(yōu)化軟硬配套，形成完備的試驗、驗證、評估研究資源整體優(yōu)勢。優(yōu)勢互補，就是堅持“有所為、有所不為”的辯證思路，突出海軍導(dǎo)彈服役環(huán)境特色，突出導(dǎo)彈彈上電子、機電設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性的試驗、驗證、評估研究，體現(xiàn)“有所為”；充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的試驗?zāi)芰驮囼灄l件，不重復(fù)建設(shè)，體現(xiàn)“有所不為”。

3.3 建設(shè)思路

通過對海軍導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)特點以及使用環(huán)境應(yīng)力分析[4]，可知影響海軍導(dǎo)彈可靠性的主要環(huán)境應(yīng)力包括溫度、濕度、鹽霧、霉菌、振動等。由于結(jié)構(gòu)、材料的差異，導(dǎo)彈各分機的失效機理有所不同，不同應(yīng)力類型對導(dǎo)彈各分系統(tǒng)影響不同。在進行海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗時，針對導(dǎo)彈受環(huán)境應(yīng)力影響的特點，選取以上單應(yīng)力或復(fù)合應(yīng)力作為環(huán)境應(yīng)力，開展導(dǎo)彈的環(huán)境適應(yīng)性試驗。

3.3.1 硬件條件建設(shè)思路

根據(jù)運行功能需求和未來擴展需要，硬件條件的建設(shè)遵循“技術(shù)先進、配置合理、功能齊全”的建設(shè)思路；同時，貫徹“有所為、有所不為”的方針，既考慮到自身科研條件建設(shè)，又能夠借鑒國內(nèi)合作單位試驗條件。構(gòu)建具備環(huán)境適應(yīng)性試驗設(shè)計、試驗、試驗評估和信息綜合管理能力的硬件條件，做到規(guī)劃布局合理、設(shè)備運行高效，確保實驗室的各項功能指標都得到充分的發(fā)揮。

3.3.2 軟件工具建設(shè)思路

軟件工具主要包括標準軟件、非標準軟件和特殊功能軟件等3類。軟件工具的建設(shè)將按照“采購標準軟件、訂購非標準軟件和自研特殊軟件”相結(jié)合的方式進行，搭建環(huán)境適應(yīng)性試驗設(shè)計、試驗測控、結(jié)果評估、信息管理等軟件環(huán)境，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，并能方便擴展。

3.3.3 方法模型建設(shè)思路

按“具備功能、邊建邊用、逐步完善”的思路開展導(dǎo)彈可靠性理論、試驗設(shè)計、環(huán)境適應(yīng)性分析評估技術(shù)的方法模型建設(shè)。一是依托國內(nèi)相關(guān)科研單位多年的海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性研究的成果積累，二是與導(dǎo)彈研制單位、可靠性工程技術(shù)研究部門等合作研發(fā)相關(guān)方法和模型，三是采用“專項研究、不斷積累”的方式逐步完善方法模型建設(shè)。

3.3.4 數(shù)據(jù)工程建設(shè)思路

按照“前伸后延、統(tǒng)一標準、集中管理”的思路，建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)工程。“前伸”就是將導(dǎo)彈設(shè)計、研制和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)工程管理的范疇；“后延”就是建立導(dǎo)彈服役環(huán)境數(shù)據(jù)采集、匯總機制。“統(tǒng)一標準”就是統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分發(fā)和使用的標準規(guī)范，與信息化標準體系一致?！凹泄芾怼本褪墙ｉT的信息管理中心，集中管理海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性工作基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

3.3.5 人才隊伍建設(shè)思路

按照“立足自我、引進吸納”的思路，加快形成海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性研究專家隊伍?！傲⒆阕晕摇本褪前l(fā)揮軍內(nèi)科研機構(gòu)專業(yè)齊全，專家教授熟悉裝備、熟悉保障的優(yōu)勢，形成具有海軍特色的環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)專家隊伍；利用送學(xué)深造、部隊和科研院所代職，進一步加強中、青年專家隊伍建設(shè)；“引進吸納”就是引進2～3名軍內(nèi)外知名專家擔(dān)任客座專家，優(yōu)化環(huán)境適應(yīng)性研究專家隊伍。

3.4 功能組成和硬件、軟件建設(shè)方案

海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件，按功能劃分為4個分室和1個中心，總體規(guī)劃分室、試驗設(shè)計分室、環(huán)境應(yīng)力試驗分室、試驗結(jié)果評估分室和信息管理中心，由局域網(wǎng)絡(luò)連接形成一個整體，如圖2所示。

圖2 海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗條件組織結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of navalmissiles environmentalworthiness test condition

3.4.1 總體規(guī)劃分室

總體規(guī)劃室是海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗的總體技術(shù)牽頭部門，其功能是項目管理、技術(shù)管理、質(zhì)量管理和行政管理等，硬件由高性能PC機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及部分外設(shè)構(gòu)成，軟件由網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)據(jù)庫軟件等構(gòu)成。

3.4.2 試驗設(shè)計分室

試驗設(shè)計分室是海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗的設(shè)計部門，其功能是試驗項目論證和確定、試驗方案確定和試驗大綱編制等。硬件由高性能PC機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及部分外設(shè)構(gòu)成，軟件由導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)分析程序、環(huán)境應(yīng)力分布仿真分析程序、加速壽命試驗過程生成程序以及霉菌鹽霧試驗設(shè)計程序構(gòu)成。

3.4.3 環(huán)境應(yīng)力試驗分室

環(huán)境應(yīng)力試驗分室是環(huán)境適應(yīng)性試驗的實施部門，承擔(dān)海軍導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性試驗與測試、關(guān)鍵部件與關(guān)鍵材料的理化性能與失效分析試驗。硬件由振動臺、溫度沖擊試驗箱、三綜合試驗箱、四綜合試驗箱、復(fù)合鹽霧試驗箱、霉菌試驗箱以及桁吊、電磁防輻射系統(tǒng)等構(gòu)成，軟件由試驗設(shè)備控制、測試控制、數(shù)據(jù)分析、失效機理分析軟件模塊等構(gòu)成。

3.4.4 試驗結(jié)果評估分室

試驗結(jié)果評估分室是環(huán)境適應(yīng)性試驗結(jié)果的鑒定部門，其功能是試驗過程和數(shù)據(jù)的鑒定、導(dǎo)彈環(huán)境適應(yīng)性評估等。硬件由高性能PC機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及部分外設(shè)構(gòu)成，軟件由FMECA，F(xiàn)RACAS，F(xiàn)TA，ETA，F(xiàn)HA，LCC，O&MTA，RTDA Pro，CFSWCA，ABAQUS和Fluent等各種專用軟件工具構(gòu)成。

3.4.5 信息管理中心

信息管理中心是導(dǎo)彈設(shè)計、研制、生產(chǎn)、靶試等研制信息，以及導(dǎo)彈庫存、轉(zhuǎn)級、戰(zhàn)斗值班、運輸、維護、維修服役信息等綜合管理服務(wù)部門，其功能是導(dǎo)彈研制信息管理、導(dǎo)彈服役信息管理、試驗信息管理、試驗?zāi)Ｐ蛶旃芾?、試驗標準庫管理、國?nèi)外環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)資料與案例管理等。硬件由高性能計算機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、磁盤陣列、圖形工作站、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、加密機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等構(gòu)成，軟件由網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)據(jù)庫軟件等構(gòu)成。

4 結(jié)論

環(huán)境適應(yīng)性是裝備的重要質(zhì)量特性之一，實驗室環(huán)境試驗是驗證適應(yīng)性設(shè)計的重要手段。進行科學(xué)合理的試驗條件建設(shè)并取得相應(yīng)資質(zhì)后，實驗室能夠?qū)?dǎo)彈型號研制環(huán)境適應(yīng)性試驗提供試驗條件和技術(shù)支撐。

[1]王連杰，蔡建，黎明.現(xiàn)代武器裝備對軍品包裝的要求及質(zhì)量控制[J].包裝工程，2005，26（6）：196—197.

[2]GJB 4239—2001，裝備環(huán)境工程通用要求[S].

[3]羅天元.裝備環(huán)境適應(yīng)性的定量化表征技術(shù)探討[J].裝備環(huán)境工程，2010，7（6）：150—152.

[4]洪亮，張福光，崔旭濤.海軍導(dǎo)彈服役環(huán)境對導(dǎo)彈壽命的影響及防護包裝對策的研究[J].包裝工程，2011，32（23）：1—4.

[5]邱莎莎，蔡建，張恒翔.導(dǎo)彈緩沖包裝設(shè)計與選材[J].包裝工程，2011，32（9）：44—46.

[6]王志忠，車全科.環(huán)境適應(yīng)性試驗若干問題探討[J].可靠性與環(huán)境試驗技術(shù)及評價，2003，12（6）：34—39.