艦載深彈武器裝載可靠度試驗(yàn)方法

馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊(duì)， 遼寧 大連， 116041）

艦載深彈武器裝載可靠度試驗(yàn)方法

馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊(duì)， 遼寧 大連， 116041）

針對(duì)艦載深彈鑒定試驗(yàn)中裝載可靠度驗(yàn)證考核不充分的問題， 分析了艦艇環(huán)境對(duì)艦載深彈武器的影響因素， 論證了環(huán)境試驗(yàn)考核的邊界條件， 提出了模擬艦艇環(huán)境試驗(yàn)平臺(tái)的新考核方法， 旨在解決考核試驗(yàn)條件受限，艦艇保障難以實(shí)施以及考核不充分的難題， 為靶場(chǎng)試驗(yàn)保障能力建設(shè)和鑒定試驗(yàn)提供了理論依據(jù)。

艦載深彈； 裝載可靠度； 鑒定試驗(yàn)； 考核

0 引言

艦載深彈武器屬于長期貯存、一次使用的武器裝備， 為保障隨時(shí)發(fā)射， 實(shí)施對(duì)敵攻擊［1］， 艦載深彈武器必須具有較高的可靠性。其裝載可靠度［2］任務(wù)剖面是將規(guī)定數(shù)量的深彈武器裝載在艦艇平臺(tái)開放的發(fā)射管中， 經(jīng)歷規(guī)定時(shí)間周期的氣候、海況等環(huán)境使用條件， 檢驗(yàn)其可靠性水平［3］。艦載深彈裝載可靠度是衡量艦載深彈保持戰(zhàn)斗力的一個(gè)非常重要的可靠性指標(biāo)［4］。

現(xiàn)行裝載可靠度試驗(yàn)方法是在一定時(shí)間周期內(nèi)， 將少量艦載深彈武器裝載在作戰(zhàn)平臺(tái)上，期間隨艦艇執(zhí)行各類任務(wù)， 試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)艦載深彈武器進(jìn)行技術(shù)檢查或發(fā)射試驗(yàn)。同時(shí)根據(jù)裝載可靠性與工作可靠性之間的關(guān)系［5］， 利用Bayes、灰色理論等裝載可靠度評(píng)估方法［6-7］對(duì)裝載可靠度進(jìn)行綜合評(píng)估。

隨著技術(shù)進(jìn)步和部隊(duì)需求提升， 邊界條件和實(shí)戰(zhàn)化考核成為武器裝備定型試驗(yàn)考核重點(diǎn)， 同時(shí)也是科研、試驗(yàn)中的難點(diǎn)［8］。由于現(xiàn)行考核評(píng)估方法存在試驗(yàn)周期長、協(xié)調(diào)難度大、存在安全隱患、邊界條件考核不足和可靠性驗(yàn)證不夠充分等不足。因此急需分析艦艇實(shí)戰(zhàn)使用時(shí)深彈使用環(huán)境， 明確考核指標(biāo)（要素）及其邊界條件， 根據(jù)艦載深彈武器的實(shí)際特點(diǎn)， 研究新的試驗(yàn)方法。

1 實(shí)際使用環(huán)境

艦載深彈武器裝載在作戰(zhàn)平臺(tái)上， 要保證艦載深彈武器戰(zhàn)備狀態(tài)， 就是要求艦載深彈武器能夠耐受環(huán)境變化影響， 電氣性能正常。

針對(duì)艦艇作戰(zhàn)平臺(tái)特點(diǎn)， 結(jié)合艦載深彈值班時(shí)為非密封狀態(tài)的實(shí)際， 在艦艇處于停泊狀態(tài)時(shí)，深彈武器使用環(huán)境包括高溫、低溫、淋雨、濕熱、鹽霧、積冰/凍雨等環(huán)境； 當(dāng)艦艇處于航行狀態(tài)時(shí)，深彈武器使用環(huán)境增加了振動(dòng)等環(huán)境［9-10］。

根據(jù)試驗(yàn)加嚴(yán)和邊界考核的原則， 艦載深彈武器最嚴(yán)酷使用環(huán)境為艦艇在酷熱或高寒海域，在高海況條件下高速航行。假設(shè)艦載深彈武器發(fā)射管數(shù)為 n， 按作戰(zhàn)使用要求， 在一個(gè)戰(zhàn)備任務(wù)期間， 有 n發(fā)彈是在發(fā)射管內(nèi)， 處于隨時(shí)可發(fā)射狀態(tài)， 當(dāng)艦艇在酷熱海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環(huán)境包括高溫、淋雨、濕熱、鹽霧和振動(dòng)環(huán)境等； 當(dāng)艦艇在高寒海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環(huán)境包括低溫、鹽霧、振動(dòng)和積冰/凍雨環(huán)境等。

2 新型試驗(yàn)方法

2.1 現(xiàn)行試驗(yàn)方法

現(xiàn)行裝載可靠度試驗(yàn)方法是結(jié)合海軍現(xiàn)狀的貼近實(shí)戰(zhàn)條件的考核， 不能滿足未來的使用需求。主要存在以下不足: 1） 試驗(yàn)周期長； 2） 在現(xiàn)役艦艇上進(jìn)行實(shí)航試驗(yàn)協(xié)調(diào)難度大； 3） 產(chǎn)品未定型， 且產(chǎn)品容易受試驗(yàn)人員及設(shè)備影響， 存在安全隱患， 危及艦艇安全； 4） 現(xiàn)役艦艇有其本身使命任務(wù)， 不能因?yàn)檠b載可靠度試驗(yàn)航行至特定海區(qū)， 邊界條件考核不足； 5） 部隊(duì)?wèi)?zhàn)備任務(wù)較重，平時(shí)需要攜帶戰(zhàn)斗彈藥值班， 保障試驗(yàn)較為困難，即便部隊(duì)支持新武器試驗(yàn)， 能夠保障的存放位置數(shù)量也較為有限， 使得可靠性驗(yàn)證不夠充分， 使現(xiàn)行試驗(yàn)方法不能適應(yīng)未來對(duì)武器性能需求。為了滿足未來全球作戰(zhàn)的需求， 需要制定一套更科學(xué)、更全面的裝載可靠度試驗(yàn)方法。

2.2 新型試驗(yàn)方法

根據(jù)艦艇環(huán)境對(duì)艦載深彈武器裝載可靠度的影響分析， 結(jié)合我國深彈實(shí)際特點(diǎn)， 提出 2種改進(jìn)試驗(yàn)方法: 實(shí)際自然環(huán)境條件試驗(yàn)方法和模擬自然環(huán)境試驗(yàn)方法。

方法一， 實(shí)際自然環(huán)境條件試驗(yàn)方法: 選擇在南海島嶼等極熱地點(diǎn)建立高溫環(huán)境試驗(yàn)基地，完成裝載可靠度試驗(yàn)高溫、淋雨、濕熱、鹽霧等條件考核； 選擇在南極或西藏等極寒地點(diǎn)建立低溫環(huán)境試驗(yàn)基地， 裝載可靠度試驗(yàn)低溫條、積冰/凍雨條件考核。同時(shí)建設(shè)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)施， 同步完成相應(yīng)試驗(yàn)考核。

方法二， 模擬自然環(huán)境條件試驗(yàn)方法: 選擇在海中近岸處建設(shè)一個(gè)試驗(yàn)基地， 模擬高溫環(huán)境和低溫環(huán)境， 既能夠完成裝載可靠度試驗(yàn)高溫條件考核， 也能夠完成裝載可靠度試驗(yàn)低溫條件考核。同時(shí)建設(shè)淋雨、濕熱、鹽霧、振動(dòng)和積冰/凍雨等試驗(yàn)設(shè)施， 同步完成相應(yīng)試驗(yàn)考核。

3 新型考核方法

3.1 實(shí)際自然環(huán)境條件考核

1） 南海島嶼

全年大部分時(shí)間， 南海島嶼均處在高溫、高濕、高鹽條件， 滿足試驗(yàn)邊界考核要求， 不需要安裝相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備； 全年降水較多， 但不能保證在試驗(yàn)期間滿足試驗(yàn)需求； 需要安裝振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備， 完成振動(dòng)試驗(yàn)。

2） 南極或西藏

冬季時(shí)間較長， 滿足低溫試驗(yàn)邊界考核要求，不需要安裝相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備； 由于氣溫低， 積冰/凍雪條件容易實(shí)現(xiàn)； 需要安裝鹽霧、振動(dòng)等試驗(yàn)設(shè)備， 完成鹽霧、振動(dòng)等試驗(yàn)。

3.2 模擬自然環(huán)境條件考核

試驗(yàn)環(huán)境均不處于邊界條件， 所有環(huán)境條件均需要模擬， 需要安裝溫度、濕度、鹽霧、振動(dòng)、積冰/凍雪和淋雨等全部試驗(yàn)設(shè)備， 完成溫度、濕度、鹽霧、振動(dòng)、積冰/凍雪和淋雨等試驗(yàn)。

3.3 對(duì)比分析

1） 氣候影響

實(shí)際自然環(huán)境條件考核方法中的自然氣候在滿足試驗(yàn)需求時(shí)， 有其不利的方面: 一是對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的影響， 高溫、高濕和高鹽容易損壞試驗(yàn)設(shè)備， 臺(tái)風(fēng)、低溫、積雪等也容易造成設(shè)備損壞； 二是極端天氣可能對(duì)試驗(yàn)進(jìn)程和試驗(yàn)設(shè)備造成影響。

2） 實(shí)用性

模擬自然環(huán)境條件建設(shè)前期花費(fèi)較大， 但在此基礎(chǔ)上可以統(tǒng)籌建設(shè)其他試驗(yàn)場(chǎng)所， 降低成本。實(shí)際自然環(huán)境條件前期建設(shè)花費(fèi)低， 但地處偏遠(yuǎn)且環(huán)境惡劣， 后續(xù)維護(hù)保障開支較大， 完成試驗(yàn)任務(wù)時(shí)， 大量試驗(yàn)人員及裝備需要到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)， 試驗(yàn)開支大。但模擬自然環(huán)境條件試驗(yàn)實(shí)施方便， 后續(xù)實(shí)用性較好。

3） 試驗(yàn)保障

實(shí)際自然環(huán)境條件考核方法受自然條件限制，可能會(huì)出現(xiàn)在試驗(yàn)周期內(nèi)因條件不能滿足要求而不能完成試驗(yàn)的情況， 導(dǎo)致試驗(yàn)周期難以保證。

模擬自然環(huán)境條件考核方法特點(diǎn)是所有環(huán)境條件均需要模擬， 但這種考核方法的最大優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)條件受控， 試驗(yàn)保障有力。

綜合分析實(shí)際自然環(huán)境條件考核和模擬自然環(huán)境條件考核這 2種方法， 通過試驗(yàn)?zāi)康倪_(dá)到情況、試驗(yàn)效費(fèi)比等方面綜合評(píng)定， 可以確認(rèn)第2種方法， 即模擬自然環(huán)境條件考核方法是較為合理的考核方法。

4 考核方法實(shí)現(xiàn)

4.1 試驗(yàn)考核條件確定

1） 高溫條件

世界范圍內(nèi)熱氣候類型的高溫循環(huán)數(shù)據(jù)見圖1［9］。

圖1 高溫日循環(huán)Fig. 1 Curves of high temperature daily cycle for assessment condition

由圖1可知， 當(dāng)深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的高溫溫度范圍為33℃～71℃。

2） 低溫條件

世界范圍內(nèi)冷氣候類型的低溫循環(huán)數(shù)據(jù)見表1［9］。

由表1可知， 當(dāng)深彈武器在寒帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的低溫溫度范圍為-10℃～-51℃。

表1 低溫環(huán)境循環(huán)范圍Table 1 Circle range of low temperature environment

3） 濕熱條件

濕熱循環(huán)數(shù)據(jù)見圖2［9］。

圖2 濕熱循環(huán)控制圖Fig. 2 Curves of damp and heat circulation control for assessment condition

當(dāng)深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的濕度為 95%±5% RH， 高溫溫度范圍為30℃～60℃。

4） 鹽霧條件

海水鹽度變化曲線是雙峰曲線， 南北緯度20°～30°之間鹽度最高， 分別向赤道和南北兩極遞減， 平均鹽度3.5%， 鹽度最高值為7%～8%， 因此深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的鹽度范圍為7%～8%。

5） 淋雨條件

熱帶海域降雨多為陣雨， 短時(shí)間雨量較大，持續(xù)時(shí)間短， 同時(shí)深彈武器通常均進(jìn)行浸漬試驗(yàn)且安裝狀態(tài)沒有變化， 則在此不再考慮降雨對(duì)裝備的影響。

6） 傾斜搖擺條件

深彈武器均固定在艦船上， 不存在傾斜狀態(tài)，僅隨艦船在風(fēng)浪中搖擺， 其搖擺量值見表2［9］。

表2 水面艦艇搖擺量值Table 2 Swing value of surface ship

7） 振動(dòng)條件

振動(dòng)包含由于艦船航速、海況、艦船機(jī)動(dòng)等變化產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)， 還有艦船螺旋槳、往復(fù)機(jī)械及船體共振引起的周期振動(dòng)。船上運(yùn)輸貨物的振動(dòng)環(huán)境基本與安裝在船上的裝備相同［9］， 安裝在船上的振動(dòng)暴露量級(jí)分為隨機(jī)和正弦2個(gè)部分，試驗(yàn)量級(jí)見圖3和圖4。

圖3 隨機(jī)部分試驗(yàn)量級(jí)Fig. 3 Test magnitude of random part

圖4 正弦部分試驗(yàn)量級(jí)Fig. 4 Test magnitude of sine part

8） 積冰/凍雨條件

積冰/凍雨主要是艦船在寒冷海域航行時(shí)由于降雨或海水濺沫形成積冰/凍雨環(huán)境， 當(dāng)艦艇航行過程中， 由于發(fā)射管帶有口蓋， 深彈武器處于受保護(hù)狀態(tài)， 因此可以不考慮積冰/凍雨影響。

綜合上述8個(gè)方面的分析， 深彈武器裝載可靠度試驗(yàn)需要考慮高溫、低溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)6種因素。

4.2 試驗(yàn)考核方法

通過試驗(yàn)考核條件分析， 結(jié)合影響因素的自然規(guī)律， 可以將裝載可靠度試驗(yàn)分為 2個(gè)部分考核。一是高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)考核， 二是低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)考核。為了達(dá)到考核目的， 需要選擇適當(dāng)近岸海域， 利用海水和海上大氣條件， 人工建設(shè)溫度、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備， 在海中建設(shè)形成一試驗(yàn)平臺(tái)， 平臺(tái)可分為熱帶環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和寒區(qū)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室， 熱帶環(huán)境實(shí)驗(yàn)室可建立高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境， 寒區(qū)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室可建立低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境，將一定數(shù)量的深彈武器裝入試驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)射管中，進(jìn)行一定時(shí)間周期的實(shí)驗(yàn)室裝載試驗(yàn)， 試驗(yàn)完成后， 通過發(fā)射平臺(tái)向海中發(fā)射深彈武器， 檢驗(yàn)深彈武器的技術(shù)狀態(tài)。

5 結(jié)束語

國內(nèi)單項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)非常成熟， 將多個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)備集成在一個(gè)平臺(tái)內(nèi)， 綜合作用形成類似于實(shí)際艦艇使用環(huán)境的試驗(yàn)環(huán)境， 在同一時(shí)間段內(nèi)對(duì)一型裝備進(jìn)行大批量可靠性檢驗(yàn)， 在技術(shù)上是完全可行的。

通過分析表明: 采用模擬自然環(huán)境條件試驗(yàn)方法等效替代艦艇實(shí)戰(zhàn)條件下的實(shí)航試驗(yàn)進(jìn)行考核是可行的。模擬自然環(huán)境條件考核方法， 將影響裝載可靠度的全部因素及其邊界條件納入了考核條件， 該方法考核全面、合理， 安全性高， 且不需協(xié)調(diào)部隊(duì)的戰(zhàn)備值班， 實(shí)施簡便， 能進(jìn)行大量的專項(xiàng)裝載可靠度試驗(yàn)， 對(duì)裝載可靠度進(jìn)行充分驗(yàn)證， 使考核更充分。該試驗(yàn)方法和試驗(yàn)理論將不再因試驗(yàn)保障難而得不到實(shí)現(xiàn)， 使得今后試驗(yàn)更貼近于實(shí)戰(zhàn)化、邊界考核， 使得試驗(yàn)考核更加科學(xué)、全面。

文中以較為典型的深彈武器為例， 對(duì)裝載可靠度模擬自然環(huán)境試驗(yàn)方法進(jìn)行了闡述， 為同類型武器的環(huán)境試驗(yàn)提供參考。

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（責(zé)任編輯: 許 妍）

Assessment Method of Loading Reliability for Shipborne Depth Charge

MA Hao-wen， TIAN Shu-dong
（91439th， The People′s Liberation Army of China， Dalian 116041， China）

Aiming at the problem that the assessment of loading reliability is insufficient in shipborne depth charge evaluation test， the factors of warship environment influencing shipborne depth charge are analyzed， and the boundary condition of environment test is discussed. Then， a new assessment method via simulating the warship environment test platform is presented to solve the problems that the testing condition is limited， the warship support is difficult to be implemented， and the assessment is insufficient. This study may provide theoretical basis for support capability construction of range test and evaluation test.

shipborne depth charge； loading reliability； evaluation test； assessment

TJ650.6； TB114.3

A

1673-1948（2016）04-0299-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.011

2016-04-24；

2016-05-20.

馬浩文， （1978-）， 男， 工程師， 主要研究方向?yàn)樗斜髟囼?yàn)技術(shù).