魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法

邢國強, 孫常存, 梁 斌

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魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法

邢國強, 孫常存, 梁 斌

(中國人民解放軍91439部隊, 遼寧大連, 116041)

魚雷裝載可靠度是考核魚雷武器作戰(zhàn)使用最重要的指標(biāo)之一, 該指標(biāo)考核一直存在著試驗周期長、實裝平臺少、試驗樣本量大和評估風(fēng)險高的難題, 進(jìn)而影響部隊列裝進(jìn)度。為對該指標(biāo)進(jìn)行充分科學(xué)的考核, 采用多源試驗信息綜合評估方法, 提出了基于相似信息、引入環(huán)境折合系數(shù)的產(chǎn)品可靠性綜合評估方法, 在非實裝平臺和實裝平臺進(jìn)行有限裝載時間考核, 有效解決了對該指標(biāo)的考核過程中存在的諸多難題。該方法能夠較真實評估魚雷裝載可靠度指標(biāo)。

魚雷; 裝載可靠度; 綜合評估; 指數(shù)分布

0 引言

魚雷裝載可靠度是考核魚雷武器作戰(zhàn)使用最重要的指標(biāo)之一, 在該指標(biāo)考核過程中存在著產(chǎn)品試驗子樣數(shù)少、實裝平臺少的客觀實際問題, 由于試驗子樣數(shù)少使之試驗周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該指標(biāo)的實際使用期限, 不利于充分科學(xué)地評估該指標(biāo)的實際作戰(zhàn)使用性能, 實裝平臺少又意味著該型魚雷可能延遲交付列裝部隊。

文獻(xiàn)[1]、[2]和[3]均提出了在試驗子樣數(shù)少的客觀實際問題下, 可根據(jù)一些武器系統(tǒng)鑒定試驗成功的范例, 使用驗前信息, 如地面試驗、已有分系統(tǒng)的試驗、仿真試驗、陸湖試驗、相似系統(tǒng)等試驗數(shù)據(jù)作為驗前信息的來源, 專家打分的“主觀概率”及工程經(jīng)驗等也都可以考慮使用驗前信息, 這樣便能夠大大減少現(xiàn)場試驗次數(shù), 節(jié)省試驗產(chǎn)品, 縮短試驗周期。

為進(jìn)一步縮短試驗周期, 文獻(xiàn)[4]提出了開展陸上加速裝載試驗以增加裝載信息, 文獻(xiàn)[5]和[6]提出了研究裝載可靠度與工作可靠度的關(guān)系以增加裝載信息, 但這些增加的裝載信息, 實則都不是被試品在艦船上進(jìn)行實際裝載的信息, 被試品在海上裝載期間的經(jīng)歷不一定真實體現(xiàn), 因此,文中對裝載可靠度指標(biāo)考核中裝載天數(shù)部分采用了非實裝平臺裝載魚雷的作法, 即在某型運輸船上進(jìn)行裝載試驗, 這在以往魚雷裝載可靠度指標(biāo)考核中尚未使用。

針對魚雷裝載可靠度指標(biāo)的考核, 文中首先計算出考核該指標(biāo)的總累積裝載天數(shù), 并基于其要求使用多源試驗信息綜合評估方法, 以解決工程實際難題。

1 試驗評定方法

1.1 魚雷總體裝載可靠度分布類型的確定

魚雷是復(fù)雜的水下精確制導(dǎo)武器, 一般將魚雷裝載可靠度按指數(shù)分布處理[7-8]。

1.2 指數(shù)分布驗證方案

將魚雷裝載可靠度按指數(shù)分布處理后, 采用經(jīng)典的定時截尾可靠性評定方法, 考慮簡單假設(shè)檢驗情況, 設(shè)

其中

式中,為判決門限。

該算法需要的裝載時間長, 試驗周期大, 為減少試驗周期, 只考慮使用方接收該產(chǎn)品的概率不大于, 保證裝載可靠度不小于最低可接受值即可, 使用如下公式

2 試驗綜合評估方法

2.1 總體思路

根據(jù)1.2節(jié), 若采用式(5)算法, 試驗周期太長, 且試驗樣本量大, 不利于有效完成對裝載可靠度指標(biāo)的評定。為縮短試驗周期, 采用式(6)算法, 且該型魚雷在研制過程中借鑒了成熟的導(dǎo)彈和相關(guān)已定型的助飛反潛魚雷產(chǎn)品技術(shù), 可靠性較高, 由此確定了對該型魚雷裝載可靠度總體評定方法所需要進(jìn)行的總裝載天數(shù), 故障數(shù)應(yīng)為0。

首先, 確定收集和匯總該型魚雷采用的成熟的導(dǎo)彈和相關(guān)已定型的助飛反潛魚雷產(chǎn)品等相類似的裝載試驗信息, 經(jīng)分析和評估后使用, 確定出可用于該型魚雷裝載試驗的部分信息源, 故障數(shù)為0, 以此作為總裝載天數(shù)的評估數(shù)據(jù)源之一。

其次, 鑒于該型魚雷實裝平臺數(shù)量有限, 無法完全正常保障魚雷裝載試驗需求, 為縮短試驗周期, 可采用某型運輸船經(jīng)過加裝該型魚雷發(fā)射裝載裝置后, 經(jīng)分析和評估, 也可具備進(jìn)行實際裝載試驗的條件, 要求故障為0, 并確定裝載擱置時間, 以此作為總裝載天數(shù)的評估數(shù)據(jù)源之一。

最后鑒于實戰(zhàn)化考核要求, 還需要在該型魚雷實裝平臺上進(jìn)行一定的裝載試驗時間考核, 要求故障為0, 根據(jù)搜集、匯總類似型號裝載試驗信息、某型運輸船上進(jìn)行實際裝載試驗信息, 最終確定在實裝平臺上進(jìn)行試驗的裝載時間, 以此作為總裝載天數(shù)的評估數(shù)據(jù)源之一。

2.2 利用相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可靠性綜合評估方法

某型反潛助飛魚雷是在多種原型產(chǎn)品(導(dǎo)彈和魚雷)技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)型魚雷, 與原型產(chǎn)品有很強的繼承性, 在改進(jìn)型產(chǎn)品定型階段試驗數(shù)據(jù)較少的情況下, 可以考慮利用原型產(chǎn)品外場使用數(shù)據(jù)和改進(jìn)型產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù), 對改進(jìn)型產(chǎn)品進(jìn)行綜合評估, 以達(dá)到擴大樣本量, 減小評估風(fēng)險, 提高評估精度的目的。

該型助飛反潛魚雷分系統(tǒng)為成熟產(chǎn)品, 在各自原型產(chǎn)品實航發(fā)射中得到了有效驗證, 也經(jīng)歷了較長時間的擱置裝載試驗, 因此搜集分系統(tǒng)在原型產(chǎn)品中經(jīng)歷的裝載時間和故障數(shù), 由于各分系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng), 且故障數(shù)為0, 根據(jù)L-M (Levenberg-Marquardt)算法, 以此確定該型魚雷的裝載時間, 作為總裝載天數(shù)的評估數(shù)據(jù)源之一。

2.3 引入環(huán)境折合系數(shù)的可靠性綜合評估方法

采用某型運輸船進(jìn)行該型助飛反潛魚雷裝載試驗, 由于試驗的環(huán)境不同于實裝平臺, 數(shù)據(jù)不具有可比性, 因此需要引進(jìn)環(huán)境折合系數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行折合, 為了保證樣本數(shù)據(jù)來自同一母體, 在實裝平臺進(jìn)行裝載試驗時, 產(chǎn)品必須來自裝載過某型運輸船的產(chǎn)品。

環(huán)境折合系數(shù)可通過專家經(jīng)驗, 或根據(jù)相似產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù), 利用相應(yīng)的統(tǒng)計方法分析取得。

盡管有同類產(chǎn)品, 如某型助飛反潛魚雷試驗數(shù)據(jù), 由于該型魚雷未在運輸船上進(jìn)行裝載試驗, 且其實裝平臺不同, 不具有相同的環(huán)境經(jīng)歷, 另外相似產(chǎn)品法中要求故障數(shù)不能為0, 該型魚雷裝載試驗期間也未出現(xiàn)故障。因此在試驗數(shù)據(jù)缺乏的情況下, 可采用專家評分法。評分因素主要考慮: 溫度、濕度、振動(有無減搖裝置)、沖擊、艦船噸位、電磁干擾。限于篇幅, 專家評分法和相似產(chǎn)品法具體算法不作介紹, 可參考文獻(xiàn)[10]。

2.4 實裝平臺上裝載時間

根據(jù)2.2節(jié)和2.3節(jié)內(nèi)容, 已獲取該型助飛反潛魚雷部分裝載試驗數(shù)據(jù)源, 實際上, 2.3節(jié)中提到在運輸船上進(jìn)行裝載試驗時, 應(yīng)考慮預(yù)留出部分實裝平臺裝載時間, 以較為充分地在實裝平臺上進(jìn)行真正的“實戰(zhàn)化”考核。

2.5 綜合評估結(jié)論

3 算例分析

假設(shè)某型助飛反潛魚雷裝載可靠度指標(biāo)為在艦上裝載9個月, 置信度0.80條件下, 裝載可靠度目標(biāo)值不低于0.80, 最低可接受值0.70, 對該指標(biāo)值進(jìn)行綜合評估, 方法如下。

1) 根據(jù)式(6), 可得計算結(jié)果見表1。

表1 累積裝載時間計算參數(shù)

根據(jù)2.1節(jié)總體思路, 確定對該型魚雷裝載可靠度指標(biāo)的評定準(zhǔn)則, 即需要至少總裝載天數(shù)為1 219天, 故障數(shù)為0。

2) 利用相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評估

根據(jù)2.2節(jié), 收集及匯總該型魚雷相似分系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù), 見表2。采用L-M算法, 可用于該型魚雷裝載試驗的天數(shù)為460天, 故障為0。

3) 引入環(huán)境折合系數(shù)進(jìn)行綜合評估

以該型魚雷實裝平臺裝載試驗下的環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境, 通過性能試驗、例行試驗、環(huán)境試驗、可靠性試驗、現(xiàn)場(某型運輸船)試驗和實際(實裝平臺短暫裝載期間)使用等試驗數(shù)據(jù), 聘請相關(guān)專家人員不少于9人, 根據(jù)評分原則打分, 編制匯總表, 計算在非實裝平臺上的環(huán)境折合系數(shù)。

表2 分系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)由研制部門和靶場等單位提供的各試驗實際環(huán)境數(shù)據(jù), 以及專家打分結(jié)果, 計算可得該型運輸船上進(jìn)行該型助飛反潛魚雷裝載試驗的環(huán)境折合系數(shù)為1.01, 可近似等于1。

在該型運輸船上, 實際裝載魚雷總累積時間為523天, 故障為0; 根據(jù)環(huán)境折合系數(shù), 可得本次裝載試驗中在該型運輸船上魚雷裝載擱置總累積時間為523天, 故障為0。

4) 實裝平臺上裝載時間

由1)、2)和3)可知, 總裝載天數(shù)(1 219天)減去相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)(460天)和運輸船上實際裝載時間(523天), 則在該型魚雷實裝平臺上裝載總累積時間應(yīng)不少于236天, 故障為0。

5) 綜合評定

實際在該實裝平臺上對該型魚雷裝載擱置總累積時間達(dá)到了248天, 故障為0, 根據(jù)相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)(460天)、運輸船上實際裝載時間(523天)以及式(7), 在置信度0.8的條件下, 該型助飛反潛魚雷單側(cè)置信下限不低于0.703(由0.702 6四舍五入得), 滿足該指標(biāo)最低可接受值不低于0.70的要求, 判裝載可靠度最低可接受值指標(biāo)合格。

4 結(jié)束語

文中采用了魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法, 可有效解決試驗子樣少、實裝平臺少、試驗周期長的試驗鑒定難題, 提高了評估精度, 該方法能夠高效真實評估出魚雷裝載可靠度指標(biāo)。同時, 文章進(jìn)一步對環(huán)境折合系數(shù)進(jìn)行深入研究, 以便更貼合實際情形, 進(jìn)而可應(yīng)用到多個非實裝平臺的裝載可靠度指標(biāo)考核研究中。

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(責(zé)任編輯: 許 妍)

A Comprehensive Evaluation Method for Torpedo Loading Reliability Based on Multi-Source Test Information

XING Guo-qiang, SUN Chang-cun, LIANG Bin

(91439thUnit，The People′s Liberation Army of China, Dalian 116041, China)

Loading reliability is one of the key performance indexes in torpedo operational application evaluation. However, the evaluation of loading reliability faces the problems of long test period, insufficient equipment platform, large sample size and high risk, which significantly influence equipping schedule of a torpedo. In this study, to evaluate this index scientifically and comprehensively, the comprehensive evaluation method of multi-source test information was adopted, and a comprehensive evaluation method of product reliability based on similar information was proposed with introduction of the environmental equivalent coefficient. In addition, finite time loading tests were carried out on an equipment platform and a no-equipment platform, and the results indicated that the proposed method could effectively solve the problems mentioned above, and could give more accurate evaluation of torpedo loading reliability.

torpedo; loading reliability; comprehensive evaluation; index examination

邢國強, 孫常存, 梁斌. 魚雷裝載可靠度多源試驗信息綜合評估方法[J].水下無人系統(tǒng)學(xué)報, 2017, 25(4): 381-384.

TJ630; TB114.37

A

2096-3920(2017)04-0381-04

10.11993/j.issn.2096-3920.2017.04.013

2017-04-13;

2017-06-06.

邢國強(1970-), 高級工程師, 主要從事水中兵器試驗總體工作.