試飛階段航空武器可靠性評估方法研究

摘 要：文章對航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理，并總結(jié)了一些常用的可靠性參數(shù)評估方法，對不同的方法進(jìn)行了分析和比較，為開展航空武器的可靠性評估工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：航空武器；可靠性；評估

1 概述

隨著航空裝備的不斷發(fā)展，航空武器的可靠性已成為影響裝備作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵因素之一。因此，開展航空武器的可靠性評估工作顯得尤為重要。

航空武器的可靠性評估是指處理、分析產(chǎn)品在試飛期間收集的可靠性數(shù)據(jù)，對航空武器是否達(dá)到規(guī)定的可靠性水平進(jìn)行評估。由于試飛階段航空武器的使用環(huán)境為真實的使用環(huán)境，因此，在該階段進(jìn)行航空武器的可靠性評估更能反映產(chǎn)品的真實水平，有必要對試飛階段的航空武器可靠性評估方法展開深入的分析和研究。

2 航空武器可靠性評估技術(shù)發(fā)展

我國早在上世紀(jì)80年代就開始對航空武器可靠性評估方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究。1987年發(fā)布的GJB376-1987《火工品可靠性評估方法》，對評估火工品的可靠性評估方法進(jìn)行了規(guī)范；1994年發(fā)布的GJB 1909.8-1994《裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定要求 火炮》、GJB 1909.9-1994《裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標(biāo)確定要求 彈藥》對火炮和彈藥的可靠性指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范，其后于2009年修訂的GJB 1909A-2009《裝備可靠性維修性保障性要求論證》又增加了對彈道導(dǎo)彈的可靠性指標(biāo)體系的規(guī)范；在2005年發(fā)布的GJB5489.13-2005《航空機(jī)槍試驗方法 第13部分：可靠性》規(guī)范了航空機(jī)槍的可靠性試驗方法。

雖然幾十年來航空武器的可靠性評估技術(shù)取得了不小的發(fā)展，但是對于試飛階段航空武器的可靠性評估，目前尚未形成一套有效、合理的評估方法。

3 航空武器常用可靠性指標(biāo)體系及評估方法

3.1 航空武器分類及常用可靠性指標(biāo)體系

航空武器按結(jié)構(gòu)分為以下幾類：航空機(jī)炮（槍）、航空炸彈、航空火箭彈、空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、航空魚雷和航空水雷。此外，還可按其他標(biāo)準(zhǔn)或要求，對航空武器進(jìn)行分類。例如，按裝填物不同，分為常規(guī)與非常規(guī)航空武器；按有無制導(dǎo)，分為制導(dǎo)與非制導(dǎo)航空武器；按彈道形式，分為彈道式、巡航式、半彈道式航空武器；按殺傷機(jī)理，分為硬殺傷和軟殺傷武器；按使用方式，分為航空射擊武器和轟炸武器。

對于航空武器的可靠性研究來說，通常按照航空武器的結(jié)構(gòu)和使用方式對其可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行劃分。文章參考了GJB1909A-2009《裝備可靠性維修性保障性要求論證》等相關(guān)的國軍標(biāo)和目前國內(nèi)外常用的航空武器可靠性指標(biāo)，對航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理，如表1所示。

由于航空武器的平均故障間隔時間、平均嚴(yán)重故障間隔時間等指標(biāo)的可靠性評估方法可采用機(jī)載航空產(chǎn)品的可靠性評估方法，文章在此不再詳述，以下僅針對目前常用的航空武器特有的可靠性指標(biāo)的評估方法進(jìn)行介紹。

3.2 故障率

3.2.1 評估方法概述

對于航空機(jī)炮（槍）來說，故障率是其重要的可靠性指標(biāo)之一。試飛階段對于故障率的外場評估應(yīng)當(dāng)制定航空機(jī)炮（槍）故障的判別準(zhǔn)則和故障統(tǒng)計原則，并建立適用于外場的評估模型。

3.2.2 故障判定原則

航空機(jī)炮（槍）具體故障判定原則為：（1）由于被試航空機(jī)炮（槍）的原因而產(chǎn)生的故障；（2）零（部）件未達(dá)到規(guī)定壽命破損出現(xiàn)的故障；（3）因加工誤差而造成的故障；（4）因彈鏈等供彈具造成的故障；（5）在試驗過程中出現(xiàn)的炮（槍）管裂紋、自燃、炸殼、膛炸、待發(fā)時自行擊發(fā)、斷殼、卡彈、卡殼、掉彈等故障。

3.2.3 故障統(tǒng)計原則

航空機(jī)炮（槍）故障統(tǒng)計應(yīng)遵循下列原則：（1）有備份件的零（部）件未達(dá)到規(guī)定壽命破損而頻繁出現(xiàn)的相同故障，如更換零件后可以排除，記為一次故障；（2）同一類故障現(xiàn)象未查出原因或同一類故障現(xiàn)象是由于多種原因誘發(fā)的，均記為一次故障；（3）因同一原因引起的同類故障，如采取措施后可以排除，記一次故障；（4）因零件已達(dá)到規(guī)定壽命未及時更換引起的故障不記；（5）因操作及裝配、調(diào)整不符合技術(shù)文件要求所引起的故障不記；（6）因維護(hù)不當(dāng)而造成的故障不記。

3.2.4 評估模型

評估期間，收集航空機(jī)炮（槍）的可靠性數(shù)據(jù)，包括試驗中被試炮（槍）的射彈量、故障次數(shù)及零（部）件破損情況。采用公式（1）計算故障率：

航空機(jī)炮（槍）的故障率評估結(jié)論按以下原則給出：

（1）當(dāng)故障數(shù)不為零時，按公式（2）計算故障率，與指標(biāo)值進(jìn)行比較后，給出評估結(jié)論；（2）當(dāng)故障數(shù)為零時，給出達(dá)標(biāo)結(jié)論。

3.3 航空武器的可靠度

3.3.1 概述

航空武器的可靠度是航空武器可靠性的概率度量，主要是針對航空彈藥和彈道導(dǎo)彈而言的，包括作用可靠度、發(fā)射可靠度、飛行可靠度等。

由于航空彈藥和彈道導(dǎo)彈的相關(guān)試驗屬于成敗型試驗，在工程上通常采用計數(shù)法和計量法進(jìn)行評定其可靠度。

3.3.2 計數(shù)法評定可靠度

當(dāng)航空武器沒有一個明顯的、特定的示性參數(shù)決定其性能時，一般應(yīng)采用計數(shù)法評定可靠度。采用技術(shù)發(fā)評定可靠度時，抽取一定的樣本進(jìn)行真實條件下的試驗，根據(jù)抽樣試驗數(shù)n，失效數(shù)f以及給定置信度γ，計算出航空武器的可靠度。若批量總數(shù)N>10n，可按二項分布計算可靠度的置信下限

式中：F-失效數(shù)；RL-可靠度；n-試驗數(shù)；？酌-置信度。

若批量總數(shù)N≤10n，按超幾何分布計算RL：

經(jīng)過對二項分布可靠性置信下限統(tǒng)計表和超幾何分布可靠性置信下限統(tǒng)計表比較可知，在n一定情況下，采用后一種方法評定得到的可靠度更加保守。

3.3.3 計量法評定可靠性

當(dāng)航空武器的可靠性主要由某一性能參數(shù)決定時，并可以直接測量，可對該性能參數(shù)的觀測值作正態(tài)檢驗，若該性能參數(shù)服從正態(tài)分布，即可用正態(tài)分布統(tǒng)計容許限計算其可靠度，即采用計量法評定航空武器的可靠性。

根據(jù)樣本統(tǒng)計值n、x、s，由給定的容許上限LU，或下限LL，按下式計算正態(tài)容許限系數(shù)KU或KL。

如要求同時滿足容許上限和下限，則分別用LU和LL計算可靠度RU和RL，然后按下式計算可靠度R：

3.3.4 兩種評定方法的對比

對上述兩種方法進(jìn)行對比分析可知，計數(shù)法運用的原理最為明了、簡單。該方法考慮了可能影響產(chǎn)品可靠性的所有因素，試驗條件也最接近真實條件，因此采用該方法能最真實地反映出產(chǎn)品的可靠性水平。但該方法的缺點是需要的樣本數(shù)量太多，當(dāng)可靠性指標(biāo)較高時，所耗費的成本和時間往往難以接受。

與計數(shù)法相比，計量法提出了一個假設(shè)，即產(chǎn)品的可靠性水平是由單一因素所確定的，其他影響產(chǎn)品可靠性水平的因素可以被忽略。但實際情況下，影響產(chǎn)品可靠性的因素很多，只是通過分析認(rèn)為這些因素的影響較小而不予考慮。因此，與計數(shù)法相比，計量法評定出的可靠性風(fēng)險要大一些。

4 結(jié)束語

航空武器的可靠性是其重要的技術(shù)指標(biāo)之一，在試飛階段開展航空武器的可靠性評估工作，應(yīng)當(dāng)結(jié)合試飛工作實際，盡量選取評估風(fēng)險較小，工程上又易于實現(xiàn)的評估方法。文章對航空武器的可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行了梳理，總結(jié)了一些常用的參數(shù)評估方法，為型號開展航空武器的可靠性評估工作提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]GJB 376-1987.火工品可靠性評估方法[S].

[2]GJB 1909A-2009.裝備可靠性維修性保障性要求論證[S].

[3]GJB 5489.13-2005.航空機(jī)槍試驗方法 第13部分：可靠性[S].

作者簡介：蘇明（1986-），男，工程師，從事“五性”評估工作。

劉 萍（1989-），女，助理工程師，從事飛機(jī)改裝工作。