地空導彈武器裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗現(xiàn)狀與未來發(fā)展

朱愛紅，孫 亮，李 明，姜德勝，溫慧博

（1. 中國人民解放軍95983 部隊，酒泉 732750； 2. 中國人民解放軍93293 部隊，遼源 136300）

0 引言

地空導彈武器裝備（以下簡稱地導裝備）作為信息化條件下防空、防天作戰(zhàn)體系中重要的攔截打擊武器，具有抗擊各種型號飛機、彈道導彈、巡航導彈等不同空、天來襲目標的能力，還可發(fā)展為對天基目標實施打擊的進攻性武器，在保障國家或地區(qū)重要目標空天安全任務(wù)中的作用至關(guān)重要，而地導裝備對貯存、運輸、使用等各種環(huán)境的適應(yīng)能力是其功能、性能發(fā)揮的基礎(chǔ)。從組成和工作原理來看，地導裝備既包括地面設(shè)備又包括空中設(shè)備，分系統(tǒng)類型多，對戰(zhàn)場感知依賴程度高，用頻設(shè)備覆蓋頻譜寬，故環(huán)境適應(yīng)性有其自身特點，除通用的溫度、太陽輻射、淋雨、濕熱、霉菌、鹽霧、砂塵等環(huán)境外，還有其特有的空中氣象因素和地形地貌等；從作戰(zhàn)使用角度來看，地導裝備除用于要地（點）防空外，還用于野戰(zhàn)防空及伴隨防御，其任務(wù)剖面還包括在全國范圍進行演習演練及輪防，涉及快速投送和機動轉(zhuǎn)場，因而除須適應(yīng)全國的自然環(huán)境外，還須適應(yīng)水路運輸、空運和鐵路運輸環(huán)境。

本文從鑒定系統(tǒng)級裝備環(huán)境適應(yīng)性目的出發(fā)，著重探討地導裝備使用環(huán)境試驗和實驗室環(huán)境鑒定試驗。

1 地導裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗特點

1.1 試驗種類、資源多樣

地導裝備須適應(yīng)的環(huán)境種類包括自然環(huán)境、運輸環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境。我國幅員遼闊，氣候及地理環(huán)境復雜多樣，典型嚴酷自然環(huán)境涵蓋了濕熱海洋環(huán)境、濕熱環(huán)境、濕熱雨林環(huán)境、高原環(huán)境、干熱沙漠環(huán)境、寒冷環(huán)境，地導裝備需在全國所有要地、要點部署，要求能適應(yīng)所有的環(huán)境種類，因此試驗需構(gòu)建多種自然環(huán)境。對于運輸環(huán)境，目前還沒有能開展整車模擬運輸試驗的大型振動臺，對于整車運輸環(huán)境試驗還需調(diào)用大型運輸機、貨輪等。

1.2 試驗專業(yè)性強

地導裝備試驗需在環(huán)境實驗室或?qū)I(yè)靶場實施。實驗室環(huán)境試驗方法涉及數(shù)學、物理、化學、計算機仿真等專業(yè)，目前已建立了較完備的理論體系和標準體系。地導裝備靶場試驗需在專業(yè)靶場進行，靶場的建設(shè)不僅要考慮所選地域環(huán)境的典型性，還要考慮導彈飛行和靶標飛行所需的地域、空域、天域和頻域，建設(shè)完備的公路、電力、營房、陣地、測控網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施。

1.3 試驗成本高

在靶場開展地導裝備使用環(huán)境試驗時，必須采用檢飛試驗、攔截試驗等動態(tài)試驗方式：檢飛試驗需配試飛機、無人機等在空中模擬典型目標來襲；攔截試驗需消耗靶標、導彈。另外，靶場試驗的組織和評定還需測控設(shè)備陪試以獲取數(shù)據(jù)等，所需費用很高。在實驗室開展環(huán)境鑒定試驗的二級、三級產(chǎn)品數(shù)量多，試驗種類多，兩者疊加后需開展的試驗項目數(shù)量呈幾何級數(shù)增長，而且單項試驗成本高，例如：以車輛為載體的產(chǎn)品需在步入式環(huán)境實驗室進行，每24 h 的使用費達4 萬元，僅一項高溫貯存試驗，如果選擇168 h 循環(huán)方案需28 萬元。

1.4 轉(zhuǎn)場規(guī)模大

地導裝備是一個相對來說較完整的系統(tǒng)，具備獨立作戰(zhàn)功能，其組成包括導彈、指揮控制通信系統(tǒng)、目標搜索跟蹤系統(tǒng)、地面制導設(shè)備、發(fā)射系統(tǒng)、技術(shù)支援保障設(shè)備，裝備車輛基本都在10 輛以上，試驗專業(yè)涵蓋試驗總體設(shè)計、測控通信、導彈測試、制導發(fā)射、電子測量、光學測量、靶標與電子對抗等。參試人員和設(shè)備眾多，若要在其他典型環(huán)境靶場開展環(huán)境適應(yīng)性試驗，需將數(shù)量眾多的車輛、人員和機動設(shè)備進行轉(zhuǎn)場，轉(zhuǎn)場規(guī)模很大。

2 地導裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗現(xiàn)工作模式

地導裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗是一項系統(tǒng)工程，需綜合考慮可以利用的試驗手段和試驗信息，對全壽命周期所需的試驗與評定進行統(tǒng)一規(guī)劃。按照目前的模式，由研制方和使用部隊負責性能驗證試驗和在役考核，試驗鑒定方負責性能鑒定試驗和作戰(zhàn)試驗。性能鑒定試驗根據(jù)武器系統(tǒng)組成及產(chǎn)品分級，對于除武器系統(tǒng)以外的所有一級、二級、三級產(chǎn)品，由取得軍工產(chǎn)品試驗資格認證的單位組織逐級從底向上，主要采用實驗室（場）或自然暴露的方式進行鑒定試驗，合格后再進入靶場進行系統(tǒng)級環(huán)境適應(yīng)性試驗；在具體實施時實驗室（場）試驗的地點也可選擇在靶場，如對于整車的太陽輻射、砂塵試驗一般在靶場結(jié)合自然環(huán)境進行。由靶場負責的作戰(zhàn)試驗尚未進入實施階段，目前規(guī)劃設(shè)計思路是根據(jù)對未來戰(zhàn)爭的預(yù)測和武器裝備作戰(zhàn)使命任務(wù)，確定其部署地點，選擇其中幾種典型環(huán)境的地區(qū)進行實地的系統(tǒng)級地面試驗、實裝對抗試驗、實彈攔截試驗等。

靶場實施系統(tǒng)級環(huán)境試驗主要采用兩種方式。一是轉(zhuǎn)場至高原、寒區(qū)和熱區(qū)等典型環(huán)境地區(qū)進行實地試驗。該方式優(yōu)點是環(huán)境真實，但耗費大量人力、物力和財力，且難以找到各方面條件均符合要求的靶場。目前只有便攜式導彈武器系統(tǒng)進行過充分的多地域環(huán)境適應(yīng)性試驗，其他地導裝備只進行了戈壁地區(qū)和高原地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性實地試驗。二是武器系統(tǒng)在靶場期間，選擇溫度達到極限的時機，開展專項自然環(huán)境適應(yīng)性試驗，裝備進行靜態(tài)檢查，性質(zhì)介于自然環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗之間；另外在不影響既定試驗科目的目的實現(xiàn)、進度要求等前提下，會選擇結(jié)合大風、砂塵等條件下進行展開撤收、戰(zhàn)斗準備和檢飛及攔截試驗，但是靶場只能代表干熱沙漠環(huán)境，且試驗周期超過1 年才能經(jīng)歷所有季節(jié)的環(huán)境，這一點較難實現(xiàn)?？偟膩碚f，靶場環(huán)境試驗的優(yōu)勢在于裝備處于使用狀態(tài)和實際使用環(huán)境中，自然環(huán)境為多應(yīng)力，誘發(fā)環(huán)境適應(yīng)性考核較充分，可與實驗室環(huán)境試驗互為補充。

3 地導裝備環(huán)境適應(yīng)性未達到預(yù)期的原因

現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭要求部隊具有全天候、多地域的作戰(zhàn)能力和快速機動能力，因而對于裝備的環(huán)境適應(yīng)性也提出更高的要求。但是部分經(jīng)過性能鑒定合格的裝備在使用后發(fā)現(xiàn)有功能性能下降、可靠性下降、維修時間長、備件不合理等問題。究其原因，一是試驗條件與使用環(huán)境條件不一致，二是時間長短不一致，三是裝備狀態(tài)不一致。深入分析可歸納為以下幾方面：

3.1 對裝備受環(huán)境的影響程度認識不夠深

裝備鑒定試驗改革前，我國裝備建設(shè)更重視的是武器裝備的戰(zhàn)術(shù)性能：能打多遠、多高，能否對付導彈類目標，以及抗飽和攻擊能力和抗電子干擾能力等，而對于環(huán)境適用性問題兼顧不足。這主要是由于部隊使用裝備機會少使問題暴露少，對于裝備受環(huán)境影響程度之深沒有引起高度重視，未投入充足的精力和經(jīng)費開展相關(guān)工作，導致裝備研制方對環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計考慮不足，試驗鑒定方環(huán)境試驗條件建設(shè)滯后。據(jù)了解目前僅陸軍試驗訓練基地建設(shè)有環(huán)境實驗室，可開展部組件和系統(tǒng)級環(huán)境試驗，其他軍兵種均未建設(shè)環(huán)境實驗室或環(huán)境試驗基地。

3.2 裝備論證單位所提要求為典型和標準條件下的能力

裝備論證單位在武器系統(tǒng)研制總要求中所提指標一般是標準條件下需達到的能力，不適用于復雜地理、復雜氣象條件，而對環(huán)境適應(yīng)性一般只提武器系統(tǒng)能正常工作的定性要求，沒有給出指標下降的量化值，導致復雜地理、復雜氣象條件下的能力指標空白。研制總要求是研制方和試驗鑒定方的方向牽引和根本依據(jù)，但研制方卻因沒有相關(guān)要求而未設(shè)計相應(yīng)能力，而基于試驗實戰(zhàn)化考慮的試驗鑒定方在設(shè)置試驗科目時也沒有依據(jù)。例如展開撤收時間和導彈裝填時間在大風、砂塵天氣情況下的考核標準這類爭議問題，因為大風、砂塵會導致天線起豎變慢、操作人員行進和動作遲緩、篷布安裝拆除困難、吊裝導彈晃動等，最終使展開撤收時間、導彈裝填時間變長，不滿足標準條件下的指標要求，以致試驗結(jié)果無法評定。

3.3 環(huán)境試驗的方式方法有待改進

3.3.1 試驗條件限制

因為各種條件制約，目前所開展的環(huán)境試驗項目主要存在以下問題：1）實驗室出于安全考慮，導彈試驗時不帶火工品，火工品單獨進行試驗，所以只能對火工品和不帶火工品的導彈環(huán)境適應(yīng)性分別進行評定，與導彈的實際狀態(tài)有差距；2）實驗室建設(shè)面積較小，只能容納單車或部組件，且單車必須處于撤收狀態(tài)，存在如工作試驗時雷達車不能進行天線展開、不能加高壓，發(fā)射車的發(fā)射架不能起豎，車輛只能在原地啟動等諸多問題；3）經(jīng)過極限環(huán)境試驗和跑車后的裝備在靶場外只能進行靜態(tài)測試，無法進行動態(tài)試驗；4）在靶場雖然能進行檢飛試驗、實彈攔截等動態(tài)試驗，但靶場地處沙漠戈壁地區(qū)，一年內(nèi)雨雪天氣很少，環(huán)境溫度最低約-30 ℃，最高約40 ℃，濕度約20%左右，空氣干燥，環(huán)境條件均達不到極限。

3.3.2 樣本數(shù)量少

每種型號武器裝備可用于性能鑒定試驗的數(shù)量遠遠小于需求量，因此試驗鑒定方為了將更多導彈用于關(guān)鍵指標的考核，就要減少其他試驗的導彈數(shù)量。實驗室可靠性試驗的樣品按國軍標要求為2 套，但實際一般使用1 套。另外對于一些可以串行的試驗，相當于對導彈先后施加多應(yīng)力環(huán)境，可以采用對所有導彈先進行如勤務(wù)運輸、勤務(wù)跌落的地面試驗后再參加實彈攔截試驗的方式，但出于“子樣少，保成功”的思想，勤務(wù)運輸試驗和勤務(wù)跌落試驗一般只采用1 發(fā)真彈，其余試驗均采用配重彈，這與實際的運輸過程和吊裝過程是不相符的；相似的是公路跑車試驗也僅在高速公路上攜帶真彈，在四級公路和土路跑車時攜帶配重彈，導致了對導彈的振動和沖擊適應(yīng)性考核不足。

3.3.3 極限多應(yīng)力施加不足

目前在實驗室進行的環(huán)境適應(yīng)性試驗中設(shè)置極限單應(yīng)力，試驗時間和應(yīng)力均為極限值。在實驗室進行三綜合可靠性試驗時設(shè)置典型多應(yīng)力，溫度按照極限值設(shè)置，但試驗時間未達到極限；振動試驗時間按極限值設(shè)置，但振動幅度未達到極限；極限多應(yīng)力條件下未開展使用試驗。

3.3.4 試驗周期短，問題暴露不充分

隨著產(chǎn)品可靠性設(shè)計技術(shù)、材料技術(shù)與制造技術(shù)的發(fā)展，武器裝備的可靠性不斷提高，產(chǎn)品具有“長壽命、高可靠性”的特點。產(chǎn)品可靠性越高所需試驗時間越長，但由于試驗周期限制，難以長時間進行試驗，而短時間內(nèi)又難以觀察到失效的樣本個體。例如：實施高原試驗時由于時間較短，環(huán)境對裝備可靠性影響累積沒有達到由量變到質(zhì)變的程度，經(jīng)鑒定仍滿足指標要求，但裝備部隊后發(fā)現(xiàn)經(jīng)高原較長時間戰(zhàn)備后的車輛較未經(jīng)高原戰(zhàn)備的車輛其發(fā)動機可靠性嚴重下降，甚至到了無法使用的程度。

3.3.5 多種地理環(huán)境試驗實施較少

環(huán)境不僅指大氣、力學和噪聲環(huán)境，還包括地形、地貌等地理環(huán)境。由于地導裝備雷達是從地面向空中探測，導彈從地面發(fā)射，系統(tǒng)內(nèi)采用無線通信時，地貌可能會使電臺完全遮蔽，草木會使電臺信號衰減；對付低空、超低空目標時，雷達、導引頭、引信等對地形、地貌非常敏感，不同的地形、地貌呈現(xiàn)的地雜波差異很大。試驗靶場是戈壁平原地貌，形成的地雜波對探測跟蹤系統(tǒng)而言最簡單、最易處理，而部隊使用時的地理環(huán)境往往比靶場更復雜、惡劣，但目前僅有少部分型號在高原山地實施過系統(tǒng)級試驗，其他地理環(huán)境試驗均未開展。

3.3.6 試驗保障環(huán)境條件限制多

陪試品的工作環(huán)境條件與武器裝備不一致，為了保障試驗的正常實施和數(shù)據(jù)獲取，試驗環(huán)境首先需滿足陪試品的工作要求。例如：靶標正常放飛時要求風速一般＜10 m/s，雖然導彈的工作風速是20 m/s，但實彈攔截試驗時為了保證靶標起飛，會選擇風速＜10 m/s 的條件下進行，這也導致對導彈的最大風速適應(yīng)能力考核不足；另外由于地導裝備制導精度高，一般要采用光學設(shè)備進行測量，但光學測量對氣象要求很高，如能見度要達到30 km、空中無云等，為了保證測量，實彈攔截試驗一般選在天氣最好的情況下進行，但這也導致對武器裝備的云、雨、雪、沙塵氣象適應(yīng)性檢驗不充分等等。

4 待完善的環(huán)境適應(yīng)性及可靠性試驗標準

目前關(guān)于環(huán)境試驗開展方法的標準已經(jīng)實行多年，但至今仍沒有規(guī)范環(huán)境適應(yīng)性評定方面的標準。另外，在適用現(xiàn)有標準的過程中還有一些需要完善之處：

1）實驗室可靠性試驗剖面中需模擬地導裝備500 km 勤務(wù)運輸，若采用環(huán)境試驗的GJB 150.16A《軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法 振動試驗》中的組合輪式車輛振動環(huán)境的野戰(zhàn)路垂向譜圖，則環(huán)境試驗與可靠性試驗沒有區(qū)別或者說可靠性試驗可以取代環(huán)境試驗。按照環(huán)境試驗設(shè)置極限環(huán)境，可靠性試驗設(shè)置典型環(huán)境的原則，需對該條進行剪裁，但GJB 899—2009《可靠性鑒定和驗收試驗》中未規(guī)定處理方法，另外該標準只規(guī)范了空中發(fā)射武器的可靠性試驗剖面，并無地面發(fā)射武器和艦艇發(fā)射武器的可靠性試驗剖面；經(jīng)實驗室淋雨和濕熱試驗鑒定合格的裝備在南方梅雨季節(jié)使用時，設(shè)備內(nèi)部有氣霧導致銹蝕，說明加速試驗的相關(guān)性還不足以覆蓋我國南方的雨季。

2）部分型號的高低溫工作試驗采用GJB 4—1983《艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗》中規(guī)定的稱重法，對于＞150 kg 的被試品采用8 h 為溫度穩(wěn)定時間。但從實測結(jié)果來看，對于車輛等大型設(shè)備，溫度穩(wěn)定時間要遠大于8 h。

3）GJB 150A 規(guī)定的低氣壓試驗方法是針對飛行高度30 km 以下的導彈，30 km 以上的低氣壓對導彈作用的失效機理不一樣，試驗方法應(yīng)有所調(diào)整。

4）對于雪、霧的環(huán)境試驗方法目前還沒有相關(guān)標準；

5）對于在彈上發(fā)動機附件工作的部組件，實際溫變率達到幾十℃/min，而目前國軍標規(guī)定的溫度試驗溫變率不超過5 ℃/min 等。

5 地導裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗未來發(fā)展思考

5.1 改進試驗?zāi)Ｊ胶驮u價機制

環(huán)境適應(yīng)性并非像其他的特性如制導精度、殺傷概率等指標是一成不變的；在裝備研制、試驗、使用過程中，隨著時間推移和環(huán)境的變化，地導裝備材料的物理、力學和電學性能在慢慢變化和劣化，累積到一定程度后導致其不再具備支撐和保護裝備的作用。因此對于該性能的評定不能僅僅采用性能驗證和性能鑒定試驗數(shù)據(jù)，畢竟這兩個階段的環(huán)境條件較單一，時間較短，而且評價所用的數(shù)據(jù)來源主要是實驗室、靶場、設(shè)計資料等，與真實使用環(huán)境有較大差異；另外，采用的被試裝備也是特制的。對于環(huán)境適應(yīng)性評價更適合采用全壽命周期的方式，試驗時間足夠長，而且比較而言，使用階段的環(huán)境更真實，被試裝備是批生產(chǎn)線作業(yè)的，這樣得出的環(huán)境適應(yīng)性評價結(jié)論具有更高的置信度。我們要改變以往在性能鑒定試驗階段即給出環(huán)境適應(yīng)性結(jié)論的模式，將環(huán)境試驗活動延續(xù)至裝備壽命終止。

5.2 加強武器系統(tǒng)級性能鑒定階段環(huán)境試驗

雖然部隊使用階段的環(huán)境試驗有很多優(yōu)點，但性能鑒定階段環(huán)境試驗仍然有不可替代之處，并且還有加強的必要。這首先是因為部隊使用環(huán)境往往達不到極限，其次環(huán)境試驗作用還包括及時發(fā)現(xiàn)該階段環(huán)境適應(yīng)性方面的缺陷，并提出改進措施，不能帶著問題交付部隊。開展地導裝備的系統(tǒng)級環(huán)境試驗首先要提高靶場的環(huán)境試驗?zāi)芰Γ阂环矫婵梢苑滦儡姷淖龇?，建立寒冷地區(qū)試驗中心、熱帶地區(qū)試驗中心等典型自然環(huán)境試驗中心，開展實地實裝環(huán)境試驗；另外也可在靶場建設(shè)超大型步入式環(huán)境實驗室，利用靶場航區(qū)資源、測控資源和目標、靶標等資源，開展單車級的動態(tài)試驗以及系統(tǒng)級的靜態(tài)和動態(tài)試驗，包括系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試、戰(zhàn)斗準備、檢飛、攔截試驗等。

5.3 開展環(huán)境適應(yīng)性評定方法的理論研究

目前實驗室進行的分系統(tǒng)環(huán)境試驗非常充分，但沒有成熟的模型能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)進行融合并用于評定武器系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性?？紤]借鑒可靠性中導彈發(fā)射飛行可靠度的評定方法，將導彈按分系統(tǒng)產(chǎn)品組成逐層劃分為金字塔式結(jié)構(gòu)，按照環(huán)境適應(yīng)性邏輯模式，對實驗室獲得的各分系統(tǒng)產(chǎn)品環(huán)境試驗信息逐級折合，最終得出系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性結(jié)果數(shù)據(jù)。另外，由于不同環(huán)境對裝備功能和性能的影響和作用機理不同，裝備的環(huán)境適應(yīng)能力表征也十分復雜，難以用可靠度、平均故障間隔時間等可靠性范疇的基本參數(shù)來表示，目前還沒有建立能表征裝備整機和系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性的參數(shù)指標，只能采用定性評價方式。建議行業(yè)專家加強以上兩方面的理論研究。

6 結(jié)束語

本文以地導裝備在部隊使用過程中發(fā)生的問題為牽引，對以往開展試驗的重要環(huán)節(jié)進行了系統(tǒng)梳理，對模式機制、試驗方法進行了全面總結(jié)反思，并針對性提出地導裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗未來發(fā)展方向，可為地導裝備的論證、研制、試驗提供參考。