空空導彈掛飛壽命延壽方法應用研究

摘要： ? ? ?從空空導彈掛飛壽命的定義及內涵出發(fā)， 討論了空空導彈掛飛壽命剖面， 收集整理了國內外空空導彈掛飛壽命要求和驗證方法， 結合某型空空導彈延壽工作提出了空空導彈掛飛壽命延壽方法。 對掛飛壽命延壽流程和延壽方案進行研究， 指出了掛飛壽命延壽注意事項， 最后給出了空空導彈掛飛壽命及延壽工作的建議。

關鍵詞： ? ? 空空導彈; 掛飛壽命; 延壽; 壽命試驗

中圖分類號： ? ? TJ760.6+23文獻標識碼： ? ?A文章編號： ? ? 1673-5048（2019）02-0086-04

0引言

近三十年局部戰(zhàn)爭的經驗表明， 空空導彈作為空中對抗的主要武器已成為決定戰(zhàn)爭勝負的重要因素， 是各軍事強國優(yōu)先發(fā)展的武器裝備[1]。 隨著國防實力的不斷提高， 作為應對危機的主戰(zhàn)裝備， 空空導彈掛機巡邏和訓練的頻次急速增加， 頻繁的掛飛起落迅速消耗空空導彈的掛飛壽命， 多批空空導彈掛飛壽命已經或即將到壽， 嚴重影響部隊的戰(zhàn)斗力。 對于武器裝備貯存壽命延壽研究國內已有開展， 如李根成等對定延壽技術、 加速貯存壽命試驗技術、 貯存壽命評估方法進行了研究[2-6]， 但對于掛飛壽命延壽方法的研究還鮮有開展， 因此空空導彈掛飛壽命延壽方面的研究工作亟需開展。

1空空導彈掛飛壽命的定義及內涵

壽命是指在規(guī)定的使用維護條件下， 產品從制造完成到出現不修復的故障或不能接受的故障率時的壽命單位數。 其開始于早期故障期結束， 結束于耗損故障期開始， 即“浴盆曲線”盆底的平坦段， 如圖1所示。 ?“不修復”指不能修復或能修復但經濟上不劃算， “不能接受的故障率”即可靠度已不滿足要求。 經翻修后產品的故障率下降到可接受的水平， 可以延長產品的使用壽命。 在產品壽命期內， 其失效率越低則產品越可靠， 也就是說， 在產品的壽命期內是允許出故障的， 只是故障率要在可接受的范圍內。

壽命一般包括使用壽命和貯存壽命。 掛飛壽命屬于空空導彈的使用壽命指標， 與通電壽命共同構成導彈使用壽命要求， 二者相輔相成， 任何一項到壽導彈即到壽。 掛飛壽命在標準和相關書籍中沒有明確的定義， 結合掛飛壽命在多型空空導彈的使用情況， 可理解為“在規(guī)定的條件下， 按規(guī)定程序操作時， 空空導彈隨載機起飛、 降落的總次數”。 空空導彈的掛飛壽命是由設計、 工藝、 原材料、 元器件以及外場使用維護條件所決定， 是空空導彈使用期內所表現的壽命特征。 一旦導彈設計生產出來， 使用維護條件確定， 其掛飛壽命也就確定了， 無論是延壽或壽命評估都不能延長其固有掛飛壽命， 但通過延壽或壽命評估工作可以挖掘潛在的掛飛壽命余量， 發(fā)現影響掛飛壽命的薄弱環(huán)節(jié)， 通過更換薄弱環(huán)節(jié)達到提高空空導彈掛飛壽命的目的。

2空空導彈掛飛壽命要求及驗證方法

2.1掛飛壽命剖面

掛飛階段是空空導彈掛載在戰(zhàn)斗機上執(zhí)行任務的主要階段， 空空導彈掛飛壽命剖面從起飛前地面掛機自檢完成開始， 經過起飛、 巡航、 準備完

成到允許發(fā)射判斷完成（或帶彈著陸）為止。 在掛飛壽命剖面中可能經歷溫度、 濕熱、 淋雨、 砂塵、 鹽霧、 低氣壓、 掛飛振動、 沖擊、 機動加速度等應力， 但對空空導彈掛飛壽命影響較大的主要是掛飛振動、 起飛著陸沖擊以及機動抖振等應力。

2.2國內外空空導彈掛飛壽命要求

歐美和俄羅斯對空空導彈掛飛壽命的要求差異很大， 歐美主要提出工作壽命時間、 且指標很高， 不單獨對起落次數壽命提出要求， 如AIM-9X導彈供電狀態(tài)的工作壽命為1 000 h; 法國“米卡”導彈工作壽命為500 h; 歐洲“流星”導彈工作壽命為1 000 h。 俄羅斯則主要提出使用壽命（包括通電壽命和掛飛壽命）、 且指標較低， 如某導彈總工作時數為45 h， 其中在載機上掛飛時數為40 h; 在機場跑道上總著陸次數為40次， 其中在土跑道和金屬板面跑道上為15次。

國內空空導彈的掛飛壽命要求與俄羅斯接近， 一般包括掛飛架次和（或）通電時間要求， 二者共同構成導彈的工作壽命要求。 如某導彈的掛飛壽命要求為150架次， 且有通電壽命指標要求。

2.3空空導彈掛飛壽命驗證方法

采用真實的導彈隨飛機掛飛是驗證空空導彈掛飛壽命最直接有效的方法。 但由于費用昂貴、 周期較長， 一般較少采用。

國外確定空空導彈掛飛壽命主要通過兩種技術途徑： 美國主要采用跟蹤檢測， 前蘇聯主要采用加速試驗方法[7-8]。 國內導彈掛飛壽命驗證一般結合設計定型階段環(huán)境試驗中掛飛振動、 著陸沖擊等試驗考核[9-14]， 同時參考外場實際掛飛數據、 相似產品數據， 根據試驗結果和外場實際掛飛情況進行綜合分析評價。

3空空導彈掛飛壽命延壽方法

3.1掛飛壽命延壽流程

空空導彈掛飛壽命延壽主要是通過理論分析結合相應的壽命試驗充分挖掘在役導彈的掛飛壽命潛力， 掛飛壽命延壽主要包括數據收集、 理論分析、 試驗驗證、 壽命預估等工作， 延壽工作流程如圖2所示。

3.1.1收集數據

航空兵器2019年第26卷第2期王俊華： 空空導彈掛飛壽命延壽方法應用研究分析空空導彈各部件可能存在的掛飛壽命短板， 結合導彈在部隊使用過程中出現的故障數據進行分析， 找出故障率高、 容易出現問題的部件， 初步識別出掛飛壽命薄弱環(huán)節(jié)。

3.1.2理論分析

結合設計方案、 工作原理、 研制經驗等對產品進行理論分析。 針對影響導彈掛飛壽命的薄弱環(huán)節(jié)， 在保證安全性的前提下分析其掛飛壽命潛力， 同時對薄弱環(huán)節(jié)的可修復性、 修復方法、 修復成本等進行分析。

3.1.3試驗驗證

利用部隊裝備的即將到壽的空空導彈作為試驗件， 根據已確定的掛飛壽命薄弱環(huán)節(jié)的類型、 特點等， 結合延壽目標， 制定試驗大綱， 確定樣本數量、 試驗條件、 試驗時間、 檢測時機、 檢測參數等， 并依據試驗大綱開展延壽試驗。 對掛飛壽命有潛力或不確定但不涉及安全性的部件， 到規(guī)定壽命后可以隨全彈繼續(xù)開展延壽試驗; ?對掛飛壽命沒有潛力或潛力不大且影響安全性的部件， 到規(guī)定壽命后直接更換。

3.1.4壽命評估

根據設計分析和延壽試驗結果， 分析整理試驗數據， 利用數理統(tǒng)計法對試驗數據進行分析與處理， 預估導彈延壽后滿足的掛飛壽命以及為了滿足要求的掛飛壽命需開展的翻修工作。

3.2掛飛壽命延壽方案

空空導彈掛飛壽命延壽工作包括歷史掛飛數據統(tǒng)計、 全彈（不含火工品）掛飛壽命試驗、 發(fā)動機等火工品掛飛壽命、 環(huán)境試驗和安全性試驗等。

首先統(tǒng)計導彈從交付完成到試驗前的所有掛飛次數， 計算出導彈需開展的模擬掛飛試驗次數：

N=knT-n（1）

式中： N為需開展的模擬掛飛試驗次數; nT為掛飛壽命延壽目標; n為導彈已經歷的外場掛飛次數; k為經驗系數， 其值一般大于1.5， 具體由使用方和承制方協(xié)商確定。

然后開展掛飛壽命延壽試驗， 包括掛飛耐久振動、 機動飛振動、 橫向沖擊和縱向沖擊， 試驗條件為導彈設計定型時環(huán)境鑒定試驗使用的試驗條件， 振動時間和沖擊次數依據導彈需開展的模擬掛飛試驗次數計算。 試驗按周期進行， 如某型導彈掛飛壽命延壽試驗每個周期模擬需開展的試驗項目見表1， 每個周期結束后對導彈進行功能性能和性能全面檢測， 并針對影響掛飛壽命的結構進行詳細檢查， 如用X光檢查各艙段殼體端環(huán)焊縫、 楔塊安裝槽、 吊掛是否存在裂紋， 檢查結構是否有松動、 破壞等。

最后根據分析和試驗結果， 評估導彈的掛飛壽命是否滿足延壽要求， 同時給出為滿足導彈的掛飛壽命要求在導彈翻修時需更換的部件清單。

3.3掛飛壽命延壽注意事項

3.3.1延壽試驗的樣本量選取

盡量抽取在部隊服役時間較長、 掛飛壽命即將到壽的導彈， 在地域分布上盡量覆蓋南方、 北方、 沿海、 內陸等不同區(qū)域。

由于導彈造價高昂， 延壽工作不可能選取大量導彈進行試驗。 參考國內外延壽工作的做法[15]并結合空空導彈的實際情況， 延壽試驗參試樣品數量一般不少于2臺（套）， 全彈（不含火工品）掛飛壽命試驗每種狀態(tài)樣本量不少于2個， 火工品掛飛壽命試驗每種狀態(tài)樣本量不少于4個。

3.3.2延壽試驗中的合格判據

試驗過程中， 檢測結果不符合技術條件規(guī)定則為不合格， 當試驗樣本發(fā)生下列任何一種故障時， 則被認為不合格： a） 性能指標的偏離值超出了有關標準和技術條件規(guī)定的允許極限; b） 結構上的損壞影響了試驗樣本的功能; c） 不能滿足安全要求或出現危及安全的故障; d） 試驗樣本出現某些變化， 不能滿足維修要求。

試驗過程中出現不滿足合格判據的情況時， 應立即終止試驗， 組織試驗工作組進行故障分析， 對引發(fā)故障的根本原因必須進行深入分析， 根據故障分析的結果決定后續(xù)工作。

3.3.3延壽試驗中的故障分類

根據試驗數據處理的需要， 將故障分為偶發(fā)性故障和耗損性故障。 由隨機因素引起的故障定為偶發(fā)性故障; 而把老化、 疲勞、 腐蝕、 蠕變等因素引起的故障稱為耗損性故障。 對于偶發(fā)性故障， 應對故障原因進行分析， 修復故障后繼續(xù)試驗; 對于耗損性故障， 不僅應對故障原因進行分析， 修復故障后繼續(xù)試驗， 還要將該故障件確定為影響導彈掛飛壽命的薄弱環(huán)節(jié)， 在導彈翻修時考慮更換。

4結論與建議

上述空空導彈掛飛壽命延壽方法中的掛飛壽命延壽流程、 延壽方案已在某型空空導彈掛飛壽命延壽工作中得到應用， 通過開展一系列的工作， 某型空空導彈掛飛壽命指標實現翻倍， 有效地提高了其戰(zhàn)斗力。但也發(fā)現了空空導彈掛飛壽命與通電壽命指標不協(xié)調等多項問題， 建議如下：

（1） 對后續(xù)空空導彈型號進行指標論證時應注意掛飛壽命和通電壽命要相互協(xié)調;

（2） 進一步收集某型導彈外場使用信息， 與延壽結果進行對比分析， 對掛飛壽命延壽方法的有效性進行評價;

（3） 空空導彈具體型號掛飛壽命驗證與延壽試驗應結合可靠性試驗等統(tǒng)籌規(guī)劃實施。

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