空空导弹可靠性指标论证方法探讨

侯同刚

（中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）

空空导弹使用方在立项论证过程中提出初步的可靠性使用要求，经使用方和承制方共同权衡、协调，确定可靠性指标的过程即为可靠性指标论证，可靠性指标论证的结果作为可靠性设计的输入，因此可靠性指标论证作为可靠性工作的开端是一项重要的工作。

1 可靠性指标论证的准备工作

在可靠性指标论证前应对空空导弹的组成和其将来的使用环境进行了解和确认。

通常空空导弹由导引头、飞控、引信、战斗部、舵机、发动机、电源等部分组成。

可靠性指标论证之前必须明确武器装备的寿命剖面和任务剖面，并明确各任务剖面的环境条件。空空导弹的寿命剖面见图1。

图1 空空导弹寿命剖面

在正常使用维护条件下空空导弹任务过程划分为两个阶段：挂机飞行阶段和自主飞行阶段。空空导弹的任务剖面见图2。

2 可靠性指标类别

按GJB 1909.1–1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 总则》，可靠性参数分为使用参数和合同参数[1]。使用参数是指“直接反映装备的使用需求的可靠性参数，其要求的量值成为使用指标” ；合同参数是指“在合同和研制任务书中表示订购方对装备可靠性要求，并且是承制方在研制与生产过程中能够控制的参数，其要求的量值成为合同指标”。使用指标分为目标值与门限值。目标值是期望装备在使用时需要达到的指标；门限值是装备必须达到的指标。合同指标又分为规定值和最低可接受值。规定值是合同和研制任务书中规定的期望装备达到的合同指标，依据目标值确定，是承制方进行可靠性设计的依据。最低可接受值是合同和研制任务书中规定的装备交付时必须达到的指标，依据门限值确定，是进行可靠性鉴定的依据。按GJB 1909.1–1994的规定，通过可靠性指标论证，在空空导弹研制总要求中给出可靠性指标的规定值与最低可接受值。

图2 空空导弹任务剖面

3 可靠性指标论证原则

在确定空空导弹可靠性定量指标的量值时，应遵循先进性、可行性、系统性、经济性和择优性的原则，应立足于未来作战的任务需求，着眼于发展，充分利用成熟技术并采用相应先进技术成果，使其可靠性水平接近国外同类设备的先进水平。充分考虑现有国防工业水平、预研基础及其可用性、研制能力和研制周期等要求，使其建立在切实可行的基础上，达到综合配套、协调发展、整体优化的目的[2]。

4 可靠性指标论证程序

借鉴国内外武器装备可靠性要求论证的程序和经验，根据空空导弹武器系统的特点和技术储备，确定可靠性指标论证的通用程序包括以下步骤。

4.1 根据任务需求初步确定

可靠性使用参数根据空空导弹武器系统的作战使命和任务需求，参考国内外相似系统的可靠性水平，以及现有和预期的研制、生产水平，综合考虑费用、进度、使用和保障方案等约束条件，类比分析等方法，确定可靠性使用参数要求。确定指标量值时应充分考虑装备的结构特点、复杂程度、使用环境、任务剖面、寿命剖面、保障方案等影响因素以及相似产品的数据，对数据信息进行综合分析，通过权衡和系统优化方法得出可靠性使用参数。

4.2 可靠性使用参数、指标到设计参数、指标的转换

在初步确定可靠性使用参数基础上，研究使用参数的可转换性。必要时，通过建立使用参数与设计参数之间的转换关系或转换模型，统计确定各种影响因素及其相关系数，实现使用参数、指标与设计参数、指标的转换，并以此作为可靠性设计、控制以及验收、考核的依据。

4.3 可靠性指标的分段控制

考虑可靠性指标阶段性的特点，应根据装备的类型在立项综合论证时提出目标值和门限值，在制订研制总要求和研制合同时提出规定值和最低可接受值，充分考虑可靠性的增长潜力，科学、合理地确定研制结束时门限值（最低可接受值），以确保经过一个增长过程能够最终达到目标值（规定值）。

4.4 可靠性指标的技术可行性分析

可靠性要求的分配及预计是可靠性指标技术可行性分析的基础，通过对设计方案进行可靠性分配和预计来判定可靠性指标的技术可行性。

5 空空导弹可靠性指标

我们在论证空空导弹可靠性指标时，通常将导弹的可靠性按寿命剖面和任务剖面划分为贮存可靠性、挂飞可靠性、自主飞行可靠性和寿命。下面对空空导弹的可靠性指标逐个进行论述。

5.1 贮存可靠性

贮存可靠度是经内场（或生产厂）检测合格的导弹在贮存寿命期内按规定的贮存条件贮存到规定的时间后，启封检测合格率。待命可靠度是经内场检测合格的导弹，在启封待用阶段，按规定的待命存放条件停放到规定的时间后的检测合格率。贮存可靠性主要是指非工作状态的可靠性，可用MTBF1或某一时间内的可靠度R（t）表示，详见公式（1）：

式中：l1——导弹贮存失效率，l1＝1／MTBF1；t1——导弹贮存时间。

按照国内现行体制和空空导弹的预防性维修要求，空空导弹在国防仓库和队属库房贮存时需要定时检测、导弹担负战斗值班一定时间需要检测。根据上式计算，并考虑到各种贮存、使用条件对导弹失效率的影响，确定空空导弹的贮存可靠性要求。

5.2 挂飞可靠性

挂飞任务可靠性用MTBF2表示，指在导弹寿命期内，经起飞前检测合格的导弹随载机飞行时，相邻两次严重故障间的平均飞行时间。

挂飞任务可靠性MTBF2的含义：导弹在挂飞期间随时都可能发射，其正常工作的概率见公式（2）：

式中：t2——导弹的挂飞时间；l2——导弹挂飞失效率。

从国外的情况看，该时间对于空空导弹而言相当于1～10次任务时间。无论哪种情况，实际过程中通常都是利用1次或几次任务的持续时间来说明规定的可靠性和MTBF2。利用上面的方程可变换得到MTBF2，即公式（3）：

导弹可靠性在从导弹研制到导弹生产、使用的过程中是逐步增长的，为了便于在导弹设计定型中检验其可靠性指标，必须确定MTBF的最低可接受值。一般来说，国外战术导弹的可靠性的门限值为目标值的0.5～0.7倍左右，而最低可接受值为门限值的1.1～1.3倍左右，即为其目标值的0.55～0.91倍左右。GJB 1909.1–1994中只规定了指标间的转换模型（线性和非线性转换模型），对转换参数并未作具体的规定。GJB 1909.2–1994中虽未规定转换参数，但在其示例中，选定的最低可接受值为目标值的0.45倍。国内飞机和机载设备的最低可接受值一般取其目标值的0.5～0.8倍左右，最低取到了0.3倍[3]。置信区间宽度与置信度大小密切相关，置信度越高，置信区间宽度也越大。工程上对指定置信度作如下的约定：对研制中的产品，置信度取0.5或0.6；对定型的产品，置信度一般取0.6～0.9。

5.3 自主飞行可靠性

自主飞行可靠度是发射前合格的导弹从发射到命中目标不出现故障的概率。它是在严格遵守规定的维护使用条件下，导弹在规定的发射条件下正常发射，发射后导弹能正常工作的概率。这里正常工作指导弹按规定要求向目标制导飞行，在允许的脱靶距离内遇靶，并按预定要求引炸。导弹的自主飞行可靠性常用以表征其功能可靠性。综合国内外空空导弹自主飞行可靠性的水平，参考导弹自主飞行可靠度的预计情况即结合自身的可靠性水平对其提出合理的自主飞行可靠度。另外鉴于工程上对置信度的约定，且空空导弹研制数据的小子样特点也决定了不能指定过高的置信度，自主飞行可靠度的置信度一般取0.5～0.9。

5.4 寿命

寿命包括贮存寿命、挂飞寿命和地面通电寿命。

5.4.1 贮存寿命和挂飞寿命

贮存寿命按GJB 356A–2005《空空导弹通用规范》要求，一般不应小于一定的年限，主要应对导弹各组件和一些直属件（直属于组件而不属于分组件的零部件）进行贮存寿命分析来确定全弹的贮存寿命和相应的维修周期。

挂飞寿命主要以允许挂飞次数表征。考虑到空空导弹常常要随机飞行执行空中巡逻、护航任务，需要多次出航才能有战机发射，因而，要求有较长的挂飞寿命。按GJB 356A–2005的要求，空空导弹的允许挂飞次数应不少于一定的起落架次，主要考虑飞机起飞降落时的冲击对导弹结构及材料的影响程度。

5.4.2 总通电寿命

导弹在其服役期间，需经过多次检测、维修，因而要求其必须具有足够的地面通电寿命。地面通电寿命应考虑导弹贮存检测、导弹挂飞检测、导弹战斗值班检测。此外，尚须考虑导弹参加演习、地面检测维护演练、导弹的故障检测，以及导弹在工厂的修理中检测。

空中所需通电时间根据挂飞次数和空中通电时间来计算，并考虑导弹训练、战术演练等需要，进而确定空空导弹空中通电寿命。

地面和空中通电时间相加即为总通电寿命。

6 指标可实现性

以上对空空导弹可靠性指标确定后，应从技术角度通过对类似产品可靠性指标的验证结果进行分析，针对本产品技术继承性和改进情况进行评估，判断可靠性指标的可实现性。

[1]GJB 1909.1–1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 总则》[S].

[2]陈万创，张绍伟.舰空导弹武器系统可靠性指标论证与分配[J].飞航导弹，2004（3）.

[3]GJB 1909.2–1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 导弹武器系统和运载火箭》[S].