舰载空空导弹不同测试模式影响分析

王丽丽，佘保民

(中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009)

0 引 言

舰面上特有的高湿、高盐雾、强太阳辐射、倾斜摇摆、颠振、拦阻着舰等因素使得空空导弹在舰上的使用条件与陆基差异较大。舰上环境恶劣使得导弹上舰后使用维护方式与陆基有很大不同。为保证空空导弹上舰后具有较高的使用可靠度，除良好的设计外，利用合理的检测手段按合适的检测周期进行检测是保障导弹具有高使用可靠度的关键［1－2］。不同的检测手段决定了不同的测试模式和故障检测率，而不同的测试模式恢复的导弹可靠度不同，并对值班周期、检测周期、保障资源及作战效能有不同的影响。本文就全面测试、简化测试和不测试三种测试模式对以上因素的影响进行分析。

1 舰载导弹测试模式及保障流程

1.1 全面测试及保障流程

全面测试指在舰上武器测试舱内，采用导弹全面测试设备对贮存、待发及担负战斗值班的导弹进行的全面测试。这种测试可以保证舰载导弹在贮存到期和挂飞到期时能够进行检测，剔除故障导弹，提高导弹的使用可靠度。全面测试设备可在一个平台上完成导弹参数的测试，测试范围广、项目全，经过全面测试后可确保导弹使用安全和功能正常。其保障流程如图1 所示。

图1 全面测试时舰载导弹保障流程

1.2 简化测试及保障流程

简化测试指在满足高温、高湿、高盐雾等严酷的露天海洋气候及强电磁环境的测试环境下，为简化舰载测试环节、减少测试项目、场地、设备、人员、时间等需求，在舰面上采用便携式检测设备对导弹进行的测试。这种测试仅对被测对象进行功能判定而不测试性能指标的具体值，大大缩短了测试时间。用简化测试对导弹进行挂机前检测时，可确保挂机导弹处于正常状态，同时也能够进行贮存到期和挂飞架次到期的导弹检测，剔除不合格导弹，一定程度上保证了舰载导弹的使用可靠度。其保障流程如图2 所示。

图2 简化测试时舰载导弹保障流程

1.3 不测试及保障流程

不测试是指对舰载导弹不做任何测试，舰上也不设置武器测试舱，所有技术准备工作在岸上技术阵地进行，舰上不配测试设备、不设测试岗位。这种模式的优点是在导弹上舰后保障工作量少，极少占用舰上资源，缺点是挂机导弹正常与否仅在导弹挂机自检时才能得知，更换故障导弹会影响载机的再次出动能力，同时由于挂机自检对导弹的故障检测能力有限，不利于保证所有挂机自检通过的导弹都具有高的使用可靠度。

在舰载导弹不测试的模式下，可以将整个导弹保障流程看作与导弹在陆基使用时的相同。导弹在舰上贮存、转运、装卸、外观检查和维护等工作全部视为外场保障。其保障流程如图3 所示。

图3 不测试时舰载导弹保障流程

2 不同测试模式影响分析

2.1 对值班周期的影响

在战斗值班状态下，导弹随飞机停放停机坪并有蒙布遮盖，可避免直接雨淋日晒，但环境条件仍比仓库恶劣，随着时间推移，材料被腐蚀、器件老化等问题使导弹的使用可靠度降低。为确保导弹的使用可靠度就必须对导弹进行检测。

空空导弹是成败型产品，其寿命服从指数分布。在预估导弹的可靠度时可用下式计算:

若导弹战斗值班可靠度要求不低于0.9，假设某导弹战斗值班10 天的可靠度为0.94，满足不低于0.9 的要求。由公式(1)可知战斗值班20 天时其可靠度降为0.88，不能满足要求。

2.1.1 全面测试与简化测试

全面测试对导弹的故障检测率较高，修复后导弹可靠度相对较高。简化测试对导弹的故障检测率较低，修复后导弹可靠度相对较低。全面测试与简化测试对导弹可靠度的影响如图4 所示。

图4 故障检测率不同时维修后的可靠度

简化测试和全面测试的理想情况都是经过测试维修后的导弹可靠度可恢复到最初的设计值，但实际上很难做到［3］。每次维修对装配结构件都有不同程度的损伤，而且维修次数越多，能恢复的可靠度越有限，修复后可靠度呈下降趋势。由图4可知，简化测试时导弹可靠度比全面测试时下降得快。

2.1.2 不测试

以2.1 节中导弹战斗值班为例，由公式(1)可知，在不测试的情况下，战斗值班17 天内，导弹可靠度能保持在0.9 以上，满足设计要求;战斗值班17 天后导弹可靠度就降到0.9 以下，不测试的情况下不能确定导弹是否可用。若战斗值班以10天为周期，可保证导弹的使用可靠度达0.9 以上;若采用20 天的值班周期，则在后3 天的使用中存在风险。

2.1.3 结果分析

首先做以下假设:

(1)导弹初始可靠度为1;

(2)全面测试时故障检测率为95%;

(3)简化测试时故障检测率为70%。

导弹经过检测维修后其可靠度有所降低。假设导弹的可靠度与故障检测率及维修次数有关，则由测试维修引起的可靠度下降表示如下:

假设导弹失效率为常数，其基本可靠度下降函数为

则导弹整体在k 次测试维修后的可靠度函数为

其中:λ 为导弹失效率，认为是常数;τ 为检测间隔时间，这里假设为10 天;k 为维修次数;α 为故障检测率。

若舰载导弹需要值班3个月(90 天)，且假设检测间隔时间为10 天，则不同测试模式可靠度下降到0.9 的时间以及是否满足值班3个月的需求，如表1 所示。

表1 测试模式对值班周期的影响

2.2 对检测周期影响

为了使空空导弹保持较高的可靠性和战备完好率，必须进行定期检测，以恢复空空导弹整批的可靠性。同时过多的检测也会增加导弹系统的失效率，从而影响整批导弹的使用可靠度［4－5］。

若要保证导弹始终维持在一定的可靠性水平，则全面测试和简化测试的测试间隔时间不同。如图5 所示，若上次维修采用全面测试，则按照上文假设，下次测试可安排在16 天后;若上次采用简化测试，则下次测试可安排在14 天后。

图5 故障检测率不同时维修后的可靠度

若导弹在舰上使用的3个月(90 天)全部用于战斗值班，则在90 天的使用时间内，全面测试模式下，需在舰上进行5 次测试，才能保证导弹满足可靠度要求;简化测试模式下需更换1 次导弹，使用期为106 天(53 ×2 =106 天)，且每枚导弹在使用过程中需测试3 次;不测试模式下需换5 次导弹，使用期为102 天(17 ×6 =102 天)。

若采用可靠度下降到0.9 后进行测试、维护的方案，简化测试模式下舰上使用期为53 天，仍不能满足舰上值班90 天的要求;而全面测试模式下舰上使用期可达322 天，满足舰上值班要求。如果舰上弹库足够大，可准备挂机所需导弹数量的6 倍的导弹，不测试时轮换使用;在弹库容量有限时，可采用全面测试的方式，装舰导弹数量即可按照实际需求准备。在90 天的值班周期内，不同测试模式对备弹数量及平均测试间隔时间的影响如表2所示。表中平均测试间隔时间是指在挂机值班90天内，测试间隔周期为10 天且可靠度维持在0.9以上时的平均测试间隔天数。

表2 测试模式对载弹量及平均测试间隔时间的影响

2.3 对保障资源影响

不同测试模式对保障资源的影响见表3。可知，全面测试对人员、测试保障设备、保障设施等要求最高，工作量最大，相应的消耗品或辅助材料需求量大;简化测试因存在检测环节，也增加了整个保障工作时间、工作量及舰载测试设备品种、数量，相应地也增加了上舰人员数量;而不测试模式下不需要在舰上设立测试岗位，不需测试保障设备、测试人员等，上舰后导弹保障工作量少。

2.4 对作战效能的影响

GJB1364－92《装备费用－效能分析》中对作战效能的定义为在预期或规定的作战使用环境以及所考虑的组织、战略、战术、生存能力和威胁等条件下，由有代表性的人员使用该装备完成规定任务的能力。评估武器装备的作战效能侧重于三大特性，即可用性、可信性、能力［6］。空空导弹作战效能评估指标体系层次结构如图6 所示。

表3 测试模式对保障资源的影响

图6 作战效能评估指标体系层次结构图

作战能力是导弹战术性能的集中体现，不同测试模式下导弹的作战能力一样。导弹整体的维修率、故障率、可靠度和平均寿命不同，而这些指标会进一步影响导弹的作战效能。

维修率是维修度、修复率和平均修复时间的函数，与测试模式无关。这里假设不同测试模式下的导弹平均寿命一样，则影响作战效能的指标就是故障率和可靠度。而故障率是可靠性的一种基本参数，一般意义上导弹的故障率越低，导弹的使用可靠度越高。这里仅从不同测试模式下导弹使用可靠度方面来探讨对作战效能的影响。

不同测试模式经过检测修复后导弹可靠度不同。经过全面测试修复后整批导弹的使用可靠度最高，简化测试次之，不测试最低。若仅从使用可靠度考虑，则在满足一定可靠度要求的前提下，全面测试模式下作战效能最高。为保障导弹具有较高的作战效能，要求导弹必须具有很高的可靠度，有资料［7－8］表明当导弹可靠度达到一定高度后，随机性因素对导弹作战效能的影响占主导地位。另一方面，任何武器装备都有它的使用条件和适用范围，把握好使用条件和适用范围，合理使用武器装备才能充分发挥其作战效能。况且导弹的作战效能是多因素综合作用的结果，这里仅从单因素角度考虑对作战效能的影响，且不考虑各因素之间的相互作用，因此在多因素的相互影响下，不同测试模式对作战效能的影响还有待进一步验证。

3 结 论

不同测试模式对舰载空空导弹值班周期、检测周期、保障资源及作战效能的影响不同。若便携式测试设备具有与导弹全面测试设备相近的故障检测率，且能满足值班周期的需求，在舰上保障资源有限的情况下，简化测试可取代全面测试。美军舰上所用测试设备多为便携式，目前舰载测试设备也需小型化。综合分析可知，舰载导弹测试模式应优先考虑简化测试。

总之，实际应用中还应根据舰载空空导弹技术要求和舰船实际条件合理选择测试模式。

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