影響武器裝備機(jī)械系統(tǒng)可靠性的因素

北方機(jī)械有限責(zé)任公司 |梁笛

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影響武器裝備機(jī)械系統(tǒng)可靠性的因素

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本文就國(guó)內(nèi)常規(guī)武器裝備機(jī)械系統(tǒng)可靠性較差的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，列舉某型火炮的機(jī)械系統(tǒng)組成及其特點(diǎn)，針對(duì)此研究分析其整個(gè)設(shè)計(jì)、研發(fā)、試制、使用等各個(gè)階段對(duì)其機(jī)械系統(tǒng)可靠性影響的相關(guān)因素。并對(duì)其影響因素提出改善意見和措施以提高機(jī)械系統(tǒng)可靠性。關(guān)鍵詞：武器裝備；機(jī)械系統(tǒng)；可靠性

可靠性的定義及其發(fā)展：武器可靠性是指武器裝備在規(guī)定的時(shí)間和使用條件下，無(wú)故障的完成特定功能的能力。有關(guān)可靠性最早的提出是1952年美國(guó)工業(yè)、軍事等部門成立的”AGREE”小組，以討論當(dāng)時(shí)電子設(shè)備突顯的可靠性問題，并在1957年發(fā)表〈〈電子設(shè)備可靠性報(bào)告〉〉闡明其相關(guān)理論和研究方向。此后成為各國(guó)對(duì)其尖端技術(shù)項(xiàng)目的一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，武器裝備已經(jīng)由最簡(jiǎn)單、原始的長(zhǎng)矛盾牌逐漸演變成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中集機(jī)、電、液（氣）等多系統(tǒng)于一體的自動(dòng)化武器，能完成各種作戰(zhàn)環(huán)境下的指揮、偵查、通信、快速反應(yīng)等作戰(zhàn)流程，實(shí)施高精度的目標(biāo)打擊。而保證這些的重要因素則是武器裝備機(jī)械系統(tǒng)的工作可靠性。武器裝備的機(jī)械系統(tǒng)工作可靠性還直接影響到裝備的故障率和維修性，因而武器裝備的機(jī)械系統(tǒng)工作可靠性也成為考核裝備質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

一般的武器裝備都是由基本的機(jī)械系統(tǒng)、液壓（氣動(dòng)）系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，而機(jī)械系統(tǒng)的工作是否可靠、穩(wěn)定則是保證裝備基本功能與其他輔助系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵要素。它直接影響裝備的工作性能。而影響機(jī)械系統(tǒng)工作可靠性的因素與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造精度、使用環(huán)境、維修保養(yǎng)等都由較直接的關(guān)系。

例舉某型火炮的機(jī)械系統(tǒng)組成如下：火炮反后坐裝置（由炮身、助退復(fù)進(jìn)機(jī)、炮閂和炮口裝置等組成），操瞄裝置（由高低機(jī)、方向機(jī)等組成），供輸彈裝置（由彈倉(cāng)，選彈機(jī)構(gòu)、送彈機(jī)構(gòu)等組成）。上述裝置的功能各有不同，但都是通過原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪傳動(dòng)、杠桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等）完成特定的功能動(dòng)作。各裝置的可靠度需在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行大量的有關(guān)機(jī)械可靠性相關(guān)的基礎(chǔ)性計(jì)算，如有關(guān)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、可靠性工程及可靠性管理等一系列的綜合性設(shè)計(jì)。且還要根據(jù)其各裝置在系統(tǒng)中的組合方式確定其可靠性分配度及系統(tǒng)性能、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、成本造價(jià)、使用壽命等多重因素所帶來(lái)的影響。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)武器裝備的研發(fā)為了縮短研制周期，基本上是仿制國(guó)外的一些先進(jìn)系統(tǒng)并自己加以修改來(lái)完成的。這就使系統(tǒng)的可靠性在設(shè)計(jì)階段就被忽視。而系統(tǒng)的可靠性方面的問題則在試制階段甚至是裝備投入使用時(shí)被發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，裝備試驗(yàn)、試制周期長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得經(jīng)驗(yàn)后再重復(fù)改進(jìn)。而現(xiàn)代裝備的科研試制階段的實(shí)驗(yàn)及模擬是不能全面預(yù)測(cè)到實(shí)戰(zhàn)時(shí)裝備的工作可靠性的。從而導(dǎo)致裝備實(shí)際作戰(zhàn)時(shí)的工作可靠性依然不穩(wěn)定，因此提高裝備初期設(shè)計(jì)時(shí)的各裝置可靠性預(yù)測(cè)與分析是十分重要的。

裝備的制造精度也嚴(yán)重制約系統(tǒng)可靠度。武器裝備的機(jī)械系統(tǒng)由多套部件組成，而每組部件又由數(shù)個(gè)零配件組成。單個(gè)零配件的制造精度及產(chǎn)品裝配精度、調(diào)試精度等直接影響裝備機(jī)械系統(tǒng)可靠性。近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)科技水平的不斷發(fā)展，裝備的一些關(guān)鍵制造、加工技術(shù)已經(jīng)得到很大的提升，極大的減輕了武器裝備在裝配、調(diào)試過程中的繁復(fù)的修配、調(diào)整工作。但是如果當(dāng)系統(tǒng)的零配件制造精度在其允許公差范圍的極限值時(shí)將影響整個(gè)部件及系統(tǒng)的尺寸鏈，并影響與其相關(guān)的各部件的機(jī)械性能 。這種因素影響機(jī)械系統(tǒng)可靠性常常是偶發(fā)的，且是批量產(chǎn)品中最常體現(xiàn)的一種因素。其次如果在產(chǎn)品裝配、調(diào)試時(shí)采用的裝配方法不合理或裝配質(zhì)量不穩(wěn)定也會(huì)造成部件或系統(tǒng)的工作可靠性降低。例舉火炮的供輸彈裝置，由于其工作頻率較高，輸彈速度快，就要求組成其部件的零配件加工精度極高，材質(zhì)要耐磨且高頻工作強(qiáng)度好，不易疲勞，同一型號(hào)配件可完全互換；其次部件的裝配過程中如果裝配精度不穩(wěn)定，也會(huì)造成部件工作狀態(tài)下出現(xiàn)卡滯、松脫的現(xiàn)象導(dǎo)致零配件過度磨損從而影響其工作可靠性。如不遵循上述設(shè)計(jì)或裝配原則，或降低其在系統(tǒng)中的重要性就會(huì)破壞整個(gè)供輸彈裝置的可靠度。使其固有可靠性會(huì)大幅降低。而這種因素引起的裝備系統(tǒng)可靠性不穩(wěn)定對(duì)其影響則是很嚴(yán)重的，且其故障概率大大升高，系統(tǒng)安全系數(shù)降低。這樣一來(lái)便對(duì)裝備后期使用時(shí)的系統(tǒng)故障模式與影響分析帶來(lái)極大的影響和困難。因此系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)此類關(guān)重部件的系統(tǒng)可靠性分配著重考慮并評(píng)估，并嚴(yán)格控制其重要工藝環(huán)節(jié)的工藝監(jiān)測(cè)。

武器裝備投入使用及后期保養(yǎng)維護(hù)也嚴(yán)重制約系統(tǒng)的使用可靠性。眾所周知，由于現(xiàn)代武器裝備系統(tǒng)的信息化程度的提高和繁復(fù)性，對(duì)其整個(gè)壽命的各個(gè)階段的使用可靠性的要求就越來(lái)越高。這也就要求裝備的使用者在各個(gè)使用階段（磨合階段、正常磨損階段、劇烈磨損階段等）要正確使用、操作武器裝備并根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)使用情況對(duì)裝備進(jìn)行全面有效的保養(yǎng)維護(hù)以降低其機(jī)械系統(tǒng)的故障率，提高工作可靠性。同時(shí)需要裝備設(shè)計(jì)者與使用者更全面的進(jìn)行技術(shù)溝通，讓設(shè)計(jì)者更多的了解裝備的實(shí)戰(zhàn)需要，了解使用者對(duì)裝備的實(shí)際需求；讓使用者更全面的了解裝備的自身特點(diǎn)、特性（高沖擊、高震動(dòng)、高頻次、高輻射等）和戰(zhàn)場(chǎng)的各種惡劣環(huán)境（溫度環(huán)境、氣候環(huán)境、地形環(huán)境、感應(yīng)環(huán)境 等）等因素給裝備機(jī)械系統(tǒng)的帶來(lái)的損害，從而縮短有效使用期，降低可靠性。如較高或較低的極限溫度；極度潮濕或干旱；生化戰(zhàn)場(chǎng)的腐蝕、毒害等等都會(huì)使機(jī)械系統(tǒng)因屈服強(qiáng)度、塑性、蠕變強(qiáng)度等的變化而產(chǎn)生機(jī)械疲勞甚至失效從而降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況不斷的完善并改進(jìn)影響其可靠性的不良點(diǎn)或缺陷，提高零部件的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；并需要裝備的使用者根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)使用情況更加系統(tǒng)的對(duì)裝備進(jìn)行全面的維修保養(yǎng)管理。由此降低裝備因自身特點(diǎn)及各種環(huán)境所帶來(lái)的零部件磨損、失效所引起的系統(tǒng)劣化。延長(zhǎng)有效使用周期，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，

保證系統(tǒng)工作可靠性。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，為了更進(jìn)一步適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)的不斷變化，軍方對(duì)裝備的使用要求、維護(hù)要求及成本控制等方面更加嚴(yán)苛，如要求裝備操作更加方便、簡(jiǎn)潔；減輕使用人員的體力強(qiáng)度；系統(tǒng)零部件較高的免維護(hù)性，較強(qiáng)的維修性等等，這便賦予武器裝備機(jī)械系統(tǒng)的工作可靠性更多、更廣、更高的含義。使裝備在使用階段要有更高的工作可靠性。這也要求設(shè)計(jì)者必須在產(chǎn)品的研發(fā)過程中就要進(jìn)行全過程的、綜合性的可靠性預(yù)測(cè)、分析。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)結(jié)合模擬仿真技術(shù)更加全面、準(zhǔn)確的進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)總體及各部件的計(jì)算、評(píng)估和驗(yàn)證，提高系統(tǒng)各部件安全系數(shù)及使用壽命；減少?gòu)?fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，根據(jù)可靠性分配原則提高關(guān)鍵、重要部件、配件的可靠度；試制環(huán)節(jié)要更貼近實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境，多方法、多時(shí)機(jī)、多條件下的可靠性數(shù)據(jù)判定及方案驗(yàn)證以提高機(jī)械系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性；使用環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)、及時(shí)的提供相關(guān)作戰(zhàn)參數(shù)及裝備狀況，積累足夠的相關(guān)數(shù)據(jù)提供給設(shè)計(jì)者用以比對(duì)和分析問題點(diǎn)，逐步完善、解決影響其系統(tǒng)可靠性的不良點(diǎn)以降低故障率；提高操作人員對(duì)裝備的認(rèn)識(shí)，全面、系統(tǒng)的培訓(xùn)相關(guān)裝備技術(shù)性能及參數(shù)保證其正確的操作、使用武器裝備，降低人為因素引起的裝備故障；維修保養(yǎng)環(huán)節(jié)要進(jìn)行全面、系統(tǒng)的管理，及時(shí)準(zhǔn)確的記錄填寫裝備履歷，備案相關(guān)問題及解決方案，提供裝備詳盡的維修保養(yǎng)數(shù)據(jù)以便故障數(shù)據(jù)分析。提高維修保養(yǎng)人員的專業(yè)技能，避免“欠保養(yǎng)，過保養(yǎng)”等不良現(xiàn)象的發(fā)生，保障裝備處于良好的技術(shù)狀態(tài)從而提高系統(tǒng)的可靠性。多方面、多渠道的處理裝備所產(chǎn)生的故障。預(yù)防為主、戰(zhàn)時(shí)保障的原則提高裝備戰(zhàn)時(shí)有效性。