论装备可计量性设计专业化的必然性

董锁利

(中航工业第一飞机设计研究院，陕西西安710089)

0 引言

可计量性是随着装备的计量需求而诞生的一个新概念，是有关装备能否被计量的一种特性描述，可计量性的实质是指需要计量的装备具有实施计量过程的一种能力，即装备能够通过预定的技术手段，实现标准量值的传递，确保装备测量功能的正确、准确。显然，可计量性依附的对象是有计量需求的装备，没有计量需求的装备就整体而言不涉及可计量性概念。

由于飞机等航空装备系统非常庞大，系统的整体计量特性很难界定，但一般来说组成装备的系统或子系统的计量特性比较明确，因此可把这种大型装备整体的计量分解为装备各系统或子系统的计量。装备的可计量性设计是指在装备研发阶段，通过技术手段，使装备在实现由设计向生产转型时具备可计量功能，确保装备在使用过程中能够实现计量的一项技术活动。可计量性设计的基础可以抽象为一个指导设计为核心的技术规范，这个规范是以实现装备可计量所有约束的集合，即只要在这个规范指导下，设计出来的装备就具有可计量性［1］。

由于现代装备具有技术先进、专业化程度高、系统之间的关联作用复杂等特点，决定了对装备实现可计量性设计是一个系统化的技术工程，在没有经验借鉴的情况下，探索以装备为主体的可计量性设计发展之路，有助于在新型装备研制过程中，科学地开展可计量性设计，提高装备的可计量功能，提高装备的维护水平［2］。

1 技术的主导作用导致可计量性专业化发展成为必然

一般情况下，工程计量是由技术和管理两个体系构成，国内外莫不如此，技术体系服务于管理职能，管理体系指导技术发展的方向，二者协调发展完成计量保障任务，这是计量的实质，计量的科学性正是体现在这两个方面。

计量履行管理职能，管理的依据是法规制度，而计量法规制度的制定是在技术的指导下完成的，是一系列不折不扣的技术规范。比如测量设备的定期检定校准是计量监督核查的重点，是一个既包括管理又涉及技术的关键要素，有关计量周期的确定就是一个技术过程，最早是以统计理论为基础，通过对样本测量设备指标随时间的自然变化量，以及设备的技术等级，结合设备的使用频度等因素综合平衡以后确定的，目的是确保测量设备在这个时间段内，能够有效的维持测量性能，满足使用要求。随着元器件稳定性的不断提高，设计技术不断完善，以及测量设备可靠性设计的开展，使得设备整体性能有了大幅度的提高，如果仍然坚持多年一贯制的固定期限，使得设备在自然合格期内多次执行计量程序，会造成计量保障工作量的增大，缩短设备的有效使用周期。以航空武器为例，检测校准基本是按照实际使用时限来确定的，自然的时间效应只是一个参考标准，但无论是定检还是计量，检测周期过密会影响装备的战备效能，过疏则不能确保测量有效性，构成大型装备的测量系统各不相同，必须有一个科学的方法来制定这个计量监督依据。

与一般工程相比计量技术的专业化程度更加明显，计量测试是一项测试、测量准确度更高、要求更严格的工程活动。装备计量的关键是装备本身有配套的标准设备，具有可计量性。装备的可计量性是在装备本身战备功能基础上附加的用于保障的一部分，理论上必须在最低要求下，采取最简单可靠的方式完成，尽可能减小对装备的各种影响。计量所用标准设备比计量对象准确度高4 ～10 倍的一类测量设备［3］，装备计量所用的标准基本上都是专用设备，必须根据装备的计量特点配套研制。为了满足标准设备的高准确度、高稳定性以及各种环境适应性的要求，需要采用大量比通用测量技术先进的前沿测量技术，比如采用更精密的的测量技术，采用更严格的环境条件设计，采用更复杂的稳定性控制措施，这些都是典型的专业化设计技术。

无论是实现装备可计量性设计，还是完成标准设备的设计与配置，计量体现的是与一般测量所不同的测量技术。与其它学科类似，计量技术还存在着弹性的特点，为装备设计一个最佳的计量保障方案，需要充分的研究论证，既要有科学的方法，还要有高效的设备条件和最低的人力资源条件，可以想象在飞机这样一个大型的装备中，通过开展可计量性设计，各系统都要具备可计量的能力，在飞机内部需建立基础量传通道，在飞行过程中则需通过总线方式完成对最高准确度以下各计量对象的计量，而地面保障通过对飞机内部的各种最高计量基准进行量值传递，将大大提高战备的可靠性，提升保障功能，实现这样一个计量保障远景，没有专业化的技术支持是不可能的。一个国家的武器装备都是最先进技术的代表，因此装备的计量自始自终都是站在通用计量前列，没有借鉴的可能，只能走自行发展的专业化道路。

2 专业的关联作用导致专业化发展成为必然

可靠性、测试性、维修性是任何一个武器装备的关键特性，计量保障与这些特性密不可分，并且有自己特殊的贡献。就装备的可靠性而言，计量并不能提高装备的可靠性指标，计量对可靠性的作用在于通过持续不断发挥的保障功能，为装备技术状态的可靠性提供保障。计量对测试性的贡献是不言而喻，因为计量过程本来就是测试，装备具有测试性是因为装备有测试的需求，装备能不能实现测试功能是测试性的设计目标，但测试的功能是否正常，测得准确与否则是靠计量来保证的。维修是装备使用过程不可少的环节，是装备在偏离原来技术状态后的一种恢复措施，装备测量功能的维修不是互换性所能保证的，对高准确度测量单元来说，再好的互换性也只能保证功能协调性，不可能排除性能的变化，没有建立量传关系的测试或者测量，是不可能代替计量对维修后的装备给出准确结论的，对于更换器件的维修，更需要通过计量来验证维修效果［4］。计量法明确规定测量设备维修后，必须进行计量才能再次投入使用，就是为了保证装备维修前后的一致性，确保装备维修质量。

装备的计量功能对装备的多个设计特性都有着重要的意义，装备测量功能的广泛性决定了装备计量是一个系统化的工程，装备的计量实际是对装备这个大系统中多个测量对象的计量，因此，必须统筹计划，以专业化的方式制定整体计量方案，配置标准设备，全面、合理、高效地完成装备计量任务。

3 技术的超前性导致专业化发展成为必然

“科技要发展，计量要先行”这是计量专业多年发展形成的共识。计量要先行发展是由计量这个专业的特殊性所决定的，美国实行计量保障设备与装备同时采供的策略［5］，我国在形式上也不例外。但是，美国的国防部门能够采购到配套的计量设备，而我国则不能，究其原因是因为在装备的长期发展中，早期测量设备偏向于通用化，而且测量功能较简单，只具备可计量性，工业部门只需提供需要计量对象的目录［3］，用户自行配备计量标准设备，仅能够满足保障需求，所以装备的需求部门并没有把装备的计量作为保障要素，列入装备的研发计划，使得工业部门失去了设置相应机构的需求，装备的计量保障设备研究落后于装备及其它保障设备，造成目前表面上看是装备对计量需求的淡化，而实际是忽略了计量功能的新变化，比如尝试用测试代替计量，在某些标准里甚至用BIT 来取代计量，事实证明这些措施都是行不通的，因为测量技术指标在飞速的提高，某些先进装备的测量指标甚至接近国家基准，仅依靠通用保障形式是不能完成的，新型装备的计量保障已经迫使装备的需求部门开始研究分析计量保障的发展方向［3］，可计量性设计就是一个的趋势。装备的计量主体是围绕装备的测量特性，测量的专业化使得以测量为基础的计量无可选择的走上了专业化的道路。未来测量技术发展是面向高端运行，缺乏专业技术手段就不可能有专业化计量保障措施，也不可能有高端的计量保障设备，所以计量必须走专业化的道路。

4 计量专业可持续发展需要专业化研究支持

同其他科学技术的发展轨迹类似，计量科学也经历了多个历史阶段，现代计量起源于对量具、通用仪器仪表等简单计量器具的校准，这个时期计量对象的测量特征十分突出，个体规模小，功能单一化，很容易在大范围内按照统一标准的模式开展计量活动，计量的环境也仅限于理想的实验室条件。随着大型装备研制试验的开展，专用测量设备的大规模应用迫使计量校准走出实验室，进入测量现场。由于测量现场不能完全计量标准器具的使用条件，传统的计量模式受到了挑战。随着测量技术向自动化、网络化、远程化发展，计量面临着向多参数综合校准、异地校准、网络化校准方向发展的压力，这些都是计量专有的新技术，需要有专业化机构去探讨多种新模式下的量值传递方式，计量活动的支撑已经由简单技术转化为高速发展的专业化技术，因此计量的长远发展必须有专业化的技术研究与储备。

5 结束语

航空武器装备的计量性设计是一个带有浓厚技术特色的工程活动，把这个活动过程变成一个可操作的技术理论，显而易见是一个技术为核心的转化过程，是一个科学性的综合，是与设备各个测量性能息息相关的纯粹意义上的技术活动。计量性设计还是一个系统工程，体现在与装备的保障性、可靠性等方面的紧密联系。从航空装备计量需求的专业化，从机载成品计量性设计的初步规划可以看出计量性设计带有浓厚的专业化特色，况且计量学本来就是一门科学，因此航空武器装备的计量性设计毫无例外只能走专业化的发展道路。

［1］董锁利，丁颖，张建兰，等.机载设备计量性分析与设计讨论［J］.计测技术，2011，31(3):46-48.

［2］董锁利，唐武忠，高万忠.航空装备计量保障关键技术分析［J］，计测技术，2011，31(5):45-48.

［3］中国人民解放军总装备部.GJB 5109-2004 装备计量保障通用要求检测和校准［S］.北京:总装备部军标发行部，2004.

［4］中国人民解放军总装备部.GJB 5539-2006 航空测试设备校准和测试通用要求［S］.北京:总装备部军标发行部，2006.

［5］美国国防部.MIL-STD-45662A- 1988 Calibration System［S］.1988.