艦載空空導(dǎo)彈不同測試模式影響分析

王麗麗，佘保民

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引 言

艦面上特有的高濕、高鹽霧、強太陽輻射、傾斜搖擺、顛振、攔阻著艦等因素使得空空導(dǎo)彈在艦上的使用條件與陸基差異較大。艦上環(huán)境惡劣使得導(dǎo)彈上艦后使用維護方式與陸基有很大不同。為保證空空導(dǎo)彈上艦后具有較高的使用可靠度，除良好的設(shè)計外，利用合理的檢測手段按合適的檢測周期進行檢測是保障導(dǎo)彈具有高使用可靠度的關(guān)鍵［1－2］。不同的檢測手段決定了不同的測試模式和故障檢測率，而不同的測試模式恢復(fù)的導(dǎo)彈可靠度不同，并對值班周期、檢測周期、保障資源及作戰(zhàn)效能有不同的影響。本文就全面測試、簡化測試和不測試三種測試模式對以上因素的影響進行分析。

1 艦載導(dǎo)彈測試模式及保障流程

1.1 全面測試及保障流程

全面測試指在艦上武器測試艙內(nèi)，采用導(dǎo)彈全面測試設(shè)備對貯存、待發(fā)及擔(dān)負戰(zhàn)斗值班的導(dǎo)彈進行的全面測試。這種測試可以保證艦載導(dǎo)彈在貯存到期和掛飛到期時能夠進行檢測，剔除故障導(dǎo)彈，提高導(dǎo)彈的使用可靠度。全面測試設(shè)備可在一個平臺上完成導(dǎo)彈參數(shù)的測試，測試范圍廣、項目全，經(jīng)過全面測試后可確保導(dǎo)彈使用安全和功能正常。其保障流程如圖1 所示。

圖1 全面測試時艦載導(dǎo)彈保障流程

1.2 簡化測試及保障流程

簡化測試指在滿足高溫、高濕、高鹽霧等嚴酷的露天海洋氣候及強電磁環(huán)境的測試環(huán)境下，為簡化艦載測試環(huán)節(jié)、減少測試項目、場地、設(shè)備、人員、時間等需求，在艦面上采用便攜式檢測設(shè)備對導(dǎo)彈進行的測試。這種測試僅對被測對象進行功能判定而不測試性能指標(biāo)的具體值，大大縮短了測試時間。用簡化測試對導(dǎo)彈進行掛機前檢測時，可確保掛機導(dǎo)彈處于正常狀態(tài)，同時也能夠進行貯存到期和掛飛架次到期的導(dǎo)彈檢測，剔除不合格導(dǎo)彈，一定程度上保證了艦載導(dǎo)彈的使用可靠度。其保障流程如圖2 所示。

圖2 簡化測試時艦載導(dǎo)彈保障流程

1.3 不測試及保障流程

不測試是指對艦載導(dǎo)彈不做任何測試，艦上也不設(shè)置武器測試艙，所有技術(shù)準(zhǔn)備工作在岸上技術(shù)陣地進行，艦上不配測試設(shè)備、不設(shè)測試崗位。這種模式的優(yōu)點是在導(dǎo)彈上艦后保障工作量少，極少占用艦上資源，缺點是掛機導(dǎo)彈正常與否僅在導(dǎo)彈掛機自檢時才能得知，更換故障導(dǎo)彈會影響載機的再次出動能力，同時由于掛機自檢對導(dǎo)彈的故障檢測能力有限，不利于保證所有掛機自檢通過的導(dǎo)彈都具有高的使用可靠度。

在艦載導(dǎo)彈不測試的模式下，可以將整個導(dǎo)彈保障流程看作與導(dǎo)彈在陸基使用時的相同。導(dǎo)彈在艦上貯存、轉(zhuǎn)運、裝卸、外觀檢查和維護等工作全部視為外場保障。其保障流程如圖3 所示。

圖3 不測試時艦載導(dǎo)彈保障流程

2 不同測試模式影響分析

2.1 對值班周期的影響

在戰(zhàn)斗值班狀態(tài)下，導(dǎo)彈隨飛機停放停機坪并有蒙布遮蓋，可避免直接雨淋日曬，但環(huán)境條件仍比倉庫惡劣，隨著時間推移，材料被腐蝕、器件老化等問題使導(dǎo)彈的使用可靠度降低。為確保導(dǎo)彈的使用可靠度就必須對導(dǎo)彈進行檢測。

空空導(dǎo)彈是成敗型產(chǎn)品，其壽命服從指數(shù)分布。在預(yù)估導(dǎo)彈的可靠度時可用下式計算:

若導(dǎo)彈戰(zhàn)斗值班可靠度要求不低于0.9，假設(shè)某導(dǎo)彈戰(zhàn)斗值班10 天的可靠度為0.94，滿足不低于0.9 的要求。由公式(1)可知戰(zhàn)斗值班20 天時其可靠度降為0.88，不能滿足要求。

2.1.1 全面測試與簡化測試

全面測試對導(dǎo)彈的故障檢測率較高，修復(fù)后導(dǎo)彈可靠度相對較高。簡化測試對導(dǎo)彈的故障檢測率較低，修復(fù)后導(dǎo)彈可靠度相對較低。全面測試與簡化測試對導(dǎo)彈可靠度的影響如圖4 所示。

圖4 故障檢測率不同時維修后的可靠度

簡化測試和全面測試的理想情況都是經(jīng)過測試維修后的導(dǎo)彈可靠度可恢復(fù)到最初的設(shè)計值，但實際上很難做到［3］。每次維修對裝配結(jié)構(gòu)件都有不同程度的損傷，而且維修次數(shù)越多，能恢復(fù)的可靠度越有限，修復(fù)后可靠度呈下降趨勢。由圖4可知，簡化測試時導(dǎo)彈可靠度比全面測試時下降得快。

2.1.2 不測試

以2.1 節(jié)中導(dǎo)彈戰(zhàn)斗值班為例，由公式(1)可知，在不測試的情況下，戰(zhàn)斗值班17 天內(nèi)，導(dǎo)彈可靠度能保持在0.9 以上，滿足設(shè)計要求;戰(zhàn)斗值班17 天后導(dǎo)彈可靠度就降到0.9 以下，不測試的情況下不能確定導(dǎo)彈是否可用。若戰(zhàn)斗值班以10天為周期，可保證導(dǎo)彈的使用可靠度達0.9 以上;若采用20 天的值班周期，則在后3 天的使用中存在風(fēng)險。

2.1.3 結(jié)果分析

首先做以下假設(shè):

(1)導(dǎo)彈初始可靠度為1;

(2)全面測試時故障檢測率為95%;

(3)簡化測試時故障檢測率為70%。

導(dǎo)彈經(jīng)過檢測維修后其可靠度有所降低。假設(shè)導(dǎo)彈的可靠度與故障檢測率及維修次數(shù)有關(guān)，則由測試維修引起的可靠度下降表示如下:

假設(shè)導(dǎo)彈失效率為常數(shù)，其基本可靠度下降函數(shù)為

則導(dǎo)彈整體在k 次測試維修后的可靠度函數(shù)為

其中:λ 為導(dǎo)彈失效率，認為是常數(shù);τ 為檢測間隔時間，這里假設(shè)為10 天;k 為維修次數(shù);α 為故障檢測率。

若艦載導(dǎo)彈需要值班3個月(90 天)，且假設(shè)檢測間隔時間為10 天，則不同測試模式可靠度下降到0.9 的時間以及是否滿足值班3個月的需求，如表1 所示。

表1 測試模式對值班周期的影響

2.2 對檢測周期影響

為了使空空導(dǎo)彈保持較高的可靠性和戰(zhàn)備完好率，必須進行定期檢測，以恢復(fù)空空導(dǎo)彈整批的可靠性。同時過多的檢測也會增加導(dǎo)彈系統(tǒng)的失效率，從而影響整批導(dǎo)彈的使用可靠度［4－5］。

若要保證導(dǎo)彈始終維持在一定的可靠性水平，則全面測試和簡化測試的測試間隔時間不同。如圖5 所示，若上次維修采用全面測試，則按照上文假設(shè)，下次測試可安排在16 天后;若上次采用簡化測試，則下次測試可安排在14 天后。

圖5 故障檢測率不同時維修后的可靠度

若導(dǎo)彈在艦上使用的3個月(90 天)全部用于戰(zhàn)斗值班，則在90 天的使用時間內(nèi)，全面測試模式下，需在艦上進行5 次測試，才能保證導(dǎo)彈滿足可靠度要求;簡化測試模式下需更換1 次導(dǎo)彈，使用期為106 天(53 ×2 =106 天)，且每枚導(dǎo)彈在使用過程中需測試3 次;不測試模式下需換5 次導(dǎo)彈，使用期為102 天(17 ×6 =102 天)。

若采用可靠度下降到0.9 后進行測試、維護的方案，簡化測試模式下艦上使用期為53 天，仍不能滿足艦上值班90 天的要求;而全面測試模式下艦上使用期可達322 天，滿足艦上值班要求。如果艦上彈庫足夠大，可準(zhǔn)備掛機所需導(dǎo)彈數(shù)量的6 倍的導(dǎo)彈，不測試時輪換使用;在彈庫容量有限時，可采用全面測試的方式，裝艦導(dǎo)彈數(shù)量即可按照實際需求準(zhǔn)備。在90 天的值班周期內(nèi)，不同測試模式對備彈數(shù)量及平均測試間隔時間的影響如表2所示。表中平均測試間隔時間是指在掛機值班90天內(nèi)，測試間隔周期為10 天且可靠度維持在0.9以上時的平均測試間隔天數(shù)。

表2 測試模式對載彈量及平均測試間隔時間的影響

2.3 對保障資源影響

不同測試模式對保障資源的影響見表3?？芍?，全面測試對人員、測試保障設(shè)備、保障設(shè)施等要求最高，工作量最大，相應(yīng)的消耗品或輔助材料需求量大;簡化測試因存在檢測環(huán)節(jié)，也增加了整個保障工作時間、工作量及艦載測試設(shè)備品種、數(shù)量，相應(yīng)地也增加了上艦人員數(shù)量;而不測試模式下不需要在艦上設(shè)立測試崗位，不需測試保障設(shè)備、測試人員等，上艦后導(dǎo)彈保障工作量少。

2.4 對作戰(zhàn)效能的影響

GJB1364－92《裝備費用－效能分析》中對作戰(zhàn)效能的定義為在預(yù)期或規(guī)定的作戰(zhàn)使用環(huán)境以及所考慮的組織、戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、生存能力和威脅等條件下，由有代表性的人員使用該裝備完成規(guī)定任務(wù)的能力。評估武器裝備的作戰(zhàn)效能側(cè)重于三大特性，即可用性、可信性、能力［6］?？湛諏?dǎo)彈作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

表3 測試模式對保障資源的影響

圖6 作戰(zhàn)效能評估指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)圖

作戰(zhàn)能力是導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)性能的集中體現(xiàn)，不同測試模式下導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力一樣。導(dǎo)彈整體的維修率、故障率、可靠度和平均壽命不同，而這些指標(biāo)會進一步影響導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。

維修率是維修度、修復(fù)率和平均修復(fù)時間的函數(shù)，與測試模式無關(guān)。這里假設(shè)不同測試模式下的導(dǎo)彈平均壽命一樣，則影響作戰(zhàn)效能的指標(biāo)就是故障率和可靠度。而故障率是可靠性的一種基本參數(shù)，一般意義上導(dǎo)彈的故障率越低，導(dǎo)彈的使用可靠度越高。這里僅從不同測試模式下導(dǎo)彈使用可靠度方面來探討對作戰(zhàn)效能的影響。

不同測試模式經(jīng)過檢測修復(fù)后導(dǎo)彈可靠度不同。經(jīng)過全面測試修復(fù)后整批導(dǎo)彈的使用可靠度最高，簡化測試次之，不測試最低。若僅從使用可靠度考慮，則在滿足一定可靠度要求的前提下，全面測試模式下作戰(zhàn)效能最高。為保障導(dǎo)彈具有較高的作戰(zhàn)效能，要求導(dǎo)彈必須具有很高的可靠度，有資料［7－8］表明當(dāng)導(dǎo)彈可靠度達到一定高度后，隨機性因素對導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的影響占主導(dǎo)地位。另一方面，任何武器裝備都有它的使用條件和適用范圍，把握好使用條件和適用范圍，合理使用武器裝備才能充分發(fā)揮其作戰(zhàn)效能。況且導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能是多因素綜合作用的結(jié)果，這里僅從單因素角度考慮對作戰(zhàn)效能的影響，且不考慮各因素之間的相互作用，因此在多因素的相互影響下，不同測試模式對作戰(zhàn)效能的影響還有待進一步驗證。

3 結(jié) 論

不同測試模式對艦載空空導(dǎo)彈值班周期、檢測周期、保障資源及作戰(zhàn)效能的影響不同。若便攜式測試設(shè)備具有與導(dǎo)彈全面測試設(shè)備相近的故障檢測率，且能滿足值班周期的需求，在艦上保障資源有限的情況下，簡化測試可取代全面測試。美軍艦上所用測試設(shè)備多為便攜式，目前艦載測試設(shè)備也需小型化。綜合分析可知，艦載導(dǎo)彈測試模式應(yīng)優(yōu)先考慮簡化測試。

總之，實際應(yīng)用中還應(yīng)根據(jù)艦載空空導(dǎo)彈技術(shù)要求和艦船實際條件合理選擇測試模式。

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