舰载深弹武器装载可靠度试验方法

马浩文， 田树东

（中国人民解放军91439部队， 辽宁 大连， 116041）

舰载深弹武器装载可靠度试验方法

马浩文， 田树东

（中国人民解放军91439部队， 辽宁 大连， 116041）

针对舰载深弹鉴定试验中装载可靠度验证考核不充分的问题， 分析了舰艇环境对舰载深弹武器的影响因素， 论证了环境试验考核的边界条件， 提出了模拟舰艇环境试验平台的新考核方法， 旨在解决考核试验条件受限，舰艇保障难以实施以及考核不充分的难题， 为靶场试验保障能力建设和鉴定试验提供了理论依据。

舰载深弹； 装载可靠度； 鉴定试验； 考核

0 引言

舰载深弹武器属于长期贮存、一次使用的武器装备， 为保障随时发射， 实施对敌攻击［1］， 舰载深弹武器必须具有较高的可靠性。其装载可靠度［2］任务剖面是将规定数量的深弹武器装载在舰艇平台开放的发射管中， 经历规定时间周期的气候、海况等环境使用条件， 检验其可靠性水平［3］。舰载深弹装载可靠度是衡量舰载深弹保持战斗力的一个非常重要的可靠性指标［4］。

现行装载可靠度试验方法是在一定时间周期内， 将少量舰载深弹武器装载在作战平台上，期间随舰艇执行各类任务， 试验结束后对舰载深弹武器进行技术检查或发射试验。同时根据装载可靠性与工作可靠性之间的关系［5］， 利用Bayes、灰色理论等装载可靠度评估方法［6-7］对装载可靠度进行综合评估。

随着技术进步和部队需求提升， 边界条件和实战化考核成为武器装备定型试验考核重点， 同时也是科研、试验中的难点［8］。由于现行考核评估方法存在试验周期长、协调难度大、存在安全隐患、边界条件考核不足和可靠性验证不够充分等不足。因此急需分析舰艇实战使用时深弹使用环境， 明确考核指标（要素）及其边界条件， 根据舰载深弹武器的实际特点， 研究新的试验方法。

1 实际使用环境

舰载深弹武器装载在作战平台上， 要保证舰载深弹武器战备状态， 就是要求舰载深弹武器能够耐受环境变化影响， 电气性能正常。

针对舰艇作战平台特点， 结合舰载深弹值班时为非密封状态的实际， 在舰艇处于停泊状态时，深弹武器使用环境包括高温、低温、淋雨、湿热、盐雾、积冰/冻雨等环境； 当舰艇处于航行状态时，深弹武器使用环境增加了振动等环境［9-10］。

根据试验加严和边界考核的原则， 舰载深弹武器最严酷使用环境为舰艇在酷热或高寒海域，在高海况条件下高速航行。假设舰载深弹武器发射管数为 n， 按作战使用要求， 在一个战备任务期间， 有 n发弹是在发射管内， 处于随时可发射状态， 当舰艇在酷热海域， 在高海况条件下高速航行， 深弹武器使用环境包括高温、淋雨、湿热、盐雾和振动环境等； 当舰艇在高寒海域， 在高海况条件下高速航行， 深弹武器使用环境包括低温、盐雾、振动和积冰/冻雨环境等。

2 新型试验方法

2.1 现行试验方法

现行装载可靠度试验方法是结合海军现状的贴近实战条件的考核， 不能满足未来的使用需求。主要存在以下不足: 1） 试验周期长； 2） 在现役舰艇上进行实航试验协调难度大； 3） 产品未定型， 且产品容易受试验人员及设备影响， 存在安全隐患， 危及舰艇安全； 4） 现役舰艇有其本身使命任务， 不能因为装载可靠度试验航行至特定海区， 边界条件考核不足； 5） 部队战备任务较重，平时需要携带战斗弹药值班， 保障试验较为困难，即便部队支持新武器试验， 能够保障的存放位置数量也较为有限， 使得可靠性验证不够充分， 使现行试验方法不能适应未来对武器性能需求。为了满足未来全球作战的需求， 需要制定一套更科学、更全面的装载可靠度试验方法。

2.2 新型试验方法

根据舰艇环境对舰载深弹武器装载可靠度的影响分析， 结合我国深弹实际特点， 提出 2种改进试验方法: 实际自然环境条件试验方法和模拟自然环境试验方法。

方法一， 实际自然环境条件试验方法: 选择在南海岛屿等极热地点建立高温环境试验基地，完成装载可靠度试验高温、淋雨、湿热、盐雾等条件考核； 选择在南极或西藏等极寒地点建立低温环境试验基地， 装载可靠度试验低温条、积冰/冻雨条件考核。同时建设振动试验设施， 同步完成相应试验考核。

方法二， 模拟自然环境条件试验方法: 选择在海中近岸处建设一个试验基地， 模拟高温环境和低温环境， 既能够完成装载可靠度试验高温条件考核， 也能够完成装载可靠度试验低温条件考核。同时建设淋雨、湿热、盐雾、振动和积冰/冻雨等试验设施， 同步完成相应试验考核。

3 新型考核方法

3.1 实际自然环境条件考核

1） 南海岛屿

全年大部分时间， 南海岛屿均处在高温、高湿、高盐条件， 满足试验边界考核要求， 不需要安装相应的试验设备； 全年降水较多， 但不能保证在试验期间满足试验需求； 需要安装振动试验设备， 完成振动试验。

2） 南极或西藏

冬季时间较长， 满足低温试验边界考核要求，不需要安装相应的试验设备； 由于气温低， 积冰/冻雪条件容易实现； 需要安装盐雾、振动等试验设备， 完成盐雾、振动等试验。

3.2 模拟自然环境条件考核

试验环境均不处于边界条件， 所有环境条件均需要模拟， 需要安装温度、湿度、盐雾、振动、积冰/冻雪和淋雨等全部试验设备， 完成温度、湿度、盐雾、振动、积冰/冻雪和淋雨等试验。

3.3 对比分析

1） 气候影响

实际自然环境条件考核方法中的自然气候在满足试验需求时， 有其不利的方面: 一是对试验设备的影响， 高温、高湿和高盐容易损坏试验设备， 台风、低温、积雪等也容易造成设备损坏； 二是极端天气可能对试验进程和试验设备造成影响。

2） 实用性

模拟自然环境条件建设前期花费较大， 但在此基础上可以统筹建设其他试验场所， 降低成本。实际自然环境条件前期建设花费低， 但地处偏远且环境恶劣， 后续维护保障开支较大， 完成试验任务时， 大量试验人员及装备需要到试验现场， 试验开支大。但模拟自然环境条件试验实施方便， 后续实用性较好。

3） 试验保障

实际自然环境条件考核方法受自然条件限制，可能会出现在试验周期内因条件不能满足要求而不能完成试验的情况， 导致试验周期难以保证。

模拟自然环境条件考核方法特点是所有环境条件均需要模拟， 但这种考核方法的最大优点是试验条件受控， 试验保障有力。

综合分析实际自然环境条件考核和模拟自然环境条件考核这 2种方法， 通过试验目的达到情况、试验效费比等方面综合评定， 可以确认第2种方法， 即模拟自然环境条件考核方法是较为合理的考核方法。

4 考核方法实现

4.1 试验考核条件确定

1） 高温条件

世界范围内热气候类型的高温循环数据见图1［9］。

图1 高温日循环Fig. 1 Curves of high temperature daily cycle for assessment condition

由图1可知， 当深弹武器在热带海域执行任务期间， 需要耐受的高温温度范围为33℃～71℃。

2） 低温条件

世界范围内冷气候类型的低温循环数据见表1［9］。

由表1可知， 当深弹武器在寒带海域执行任务期间， 需要耐受的低温温度范围为-10℃～-51℃。

表1 低温环境循环范围Table 1 Circle range of low temperature environment

3） 湿热条件

湿热循环数据见图2［9］。

图2 湿热循环控制图Fig. 2 Curves of damp and heat circulation control for assessment condition

当深弹武器在热带海域执行任务期间， 需要耐受的湿度为 95%±5% RH， 高温温度范围为30℃～60℃。

4） 盐雾条件

海水盐度变化曲线是双峰曲线， 南北纬度20°～30°之间盐度最高， 分别向赤道和南北两极递减， 平均盐度3.5%， 盐度最高值为7%～8%， 因此深弹武器在热带海域执行任务期间， 需要耐受的盐度范围为7%～8%。

5） 淋雨条件

热带海域降雨多为阵雨， 短时间雨量较大，持续时间短， 同时深弹武器通常均进行浸渍试验且安装状态没有变化， 则在此不再考虑降雨对装备的影响。

6） 倾斜摇摆条件

深弹武器均固定在舰船上， 不存在倾斜状态，仅随舰船在风浪中摇摆， 其摇摆量值见表2［9］。

表2 水面舰艇摇摆量值Table 2 Swing value of surface ship

7） 振动条件

振动包含由于舰船航速、海况、舰船机动等变化产生的随机振动， 还有舰船螺旋桨、往复机械及船体共振引起的周期振动。船上运输货物的振动环境基本与安装在船上的装备相同［9］， 安装在船上的振动暴露量级分为随机和正弦2个部分，试验量级见图3和图4。

图3 随机部分试验量级Fig. 3 Test magnitude of random part

图4 正弦部分试验量级Fig. 4 Test magnitude of sine part

8） 积冰/冻雨条件

积冰/冻雨主要是舰船在寒冷海域航行时由于降雨或海水溅沫形成积冰/冻雨环境， 当舰艇航行过程中， 由于发射管带有口盖， 深弹武器处于受保护状态， 因此可以不考虑积冰/冻雨影响。

综合上述8个方面的分析， 深弹武器装载可靠度试验需要考虑高温、低温、湿热、盐雾、倾斜摇摆和振动6种因素。

4.2 试验考核方法

通过试验考核条件分析， 结合影响因素的自然规律， 可以将装载可靠度试验分为 2个部分考核。一是高温、湿热、盐雾、倾斜摇摆和振动考核， 二是低温、盐雾、倾斜摇摆和振动考核。为了达到考核目的， 需要选择适当近岸海域， 利用海水和海上大气条件， 人工建设温度、湿热、盐雾、倾斜摇摆和振动试验设备， 在海中建设形成一试验平台， 平台可分为热带环境实验室和寒区环境实验室， 热带环境实验室可建立高温、湿热、盐雾、倾斜摇摆和振动试验环境， 寒区环境实验室可建立低温、盐雾、倾斜摇摆和振动试验环境，将一定数量的深弹武器装入试验平台的发射管中，进行一定时间周期的实验室装载试验， 试验完成后， 通过发射平台向海中发射深弹武器， 检验深弹武器的技术状态。

5 结束语

国内单项环境试验设备技术非常成熟， 将多个单项试验设备集成在一个平台内， 综合作用形成类似于实际舰艇使用环境的试验环境， 在同一时间段内对一型装备进行大批量可靠性检验， 在技术上是完全可行的。

通过分析表明: 采用模拟自然环境条件试验方法等效替代舰艇实战条件下的实航试验进行考核是可行的。模拟自然环境条件考核方法， 将影响装载可靠度的全部因素及其边界条件纳入了考核条件， 该方法考核全面、合理， 安全性高， 且不需协调部队的战备值班， 实施简便， 能进行大量的专项装载可靠度试验， 对装载可靠度进行充分验证， 使考核更充分。该试验方法和试验理论将不再因试验保障难而得不到实现， 使得今后试验更贴近于实战化、边界考核， 使得试验考核更加科学、全面。

文中以较为典型的深弹武器为例， 对装载可靠度模拟自然环境试验方法进行了阐述， 为同类型武器的环境试验提供参考。

［1］ 齐立新， 宁永成， 邢国强. 火箭助飞鱼雷装载可靠度的Bayes检验方法［J］. 鱼雷技术， 2012， 20（5）: 388-391．Qi Li-xin， Ning Yong-cheng， Xing Guo-qiang. Bayesian Assessment Method of Loading Reliability for Rocket-Assisted Torpedo［J］. Torpedo Technology， 2012， 20（5）: 388-391.

［2］ 孟庆玉， 周徐昌. 鱼雷可靠性工程基础［M］. 武汉: 海军工程大学出版社， 1987.

［3］ 李星， 陈欢， 朱曦全， 等. 基于寿命剖面的鱼雷环境条件分析及可靠性试验剖面制定［J］. 强度与环境， 2012（6）: 42-47. Li Xing， Chen Huan， Zhu Xi-quan， et al. Environment Condition Analysis and Reliability Testing Profile Designing of Torpedo Based on Life Profile［J］. Structure & Environment Engineering， 2012（6）: 42-47.

［4］ 刘海波， 钟强晖. 鱼雷装载可靠性试验优化设计［J］. 四川兵工学报， 2014， 35（12）: 31-34. Liu Hai-bo， Zhong Qiang-hui. Optimization Design of Torpedo Loading Reliability Experiment［J］. Journal of Sichuan Ordnance， 2014， 35（12）: 31-34.

［5］ 田星， 宋保维， 梁庆卫， 等. 鱼雷装载可靠度和工作可靠度的关系研究［J］. 系统仿真学报， 2006， 18（4）: 883-885. Tian Xing， Song Bao-wei， Liang Qing-wei， et al. Research on Relationship of Equipping Reliability and Working Reliability of Torpedo［J］. Journal of System Simulation，2006， 18（4）: 883-885.

［6］ 钟强晖， 张志华， 董理. 鱼雷装载可靠度的评估方法［J］.舰船科学技术， 2010， 32（6）: 73-75. Zhong Qiang-hui， Zhang Zhi-hua， Dong Li. The Evaluation Method of Torpedo Loaded Reliability［J］. Ship Science and Technology， 2010， 32（6）: 73-75.

［7］ 霍俊龙， 戴军. 灰色理论在鱼雷装载可靠度评估中的应用［J］. 舰船电子工程， 2007， 27（4）: 189-191.

［8］ 岳剑平， 张召奎， 朱学文. 水中兵器试验与鉴定［M］.北京: 国防工业出版社， 2008.

［9］ 中国人民解放军总装备部. GJB 150A-2009军用装备试验室环境试验方法［S］. 北京: 中国标准出版社， 2009.

［10］ 任景梅．鱼雷环境条件及防潮、防霉、防腐蚀方法［J］．环境技术， 1997（3）: 19-26.

（责任编辑: 许 妍）

Assessment Method of Loading Reliability for Shipborne Depth Charge

MA Hao-wen， TIAN Shu-dong
（91439th， The People′s Liberation Army of China， Dalian 116041， China）

Aiming at the problem that the assessment of loading reliability is insufficient in shipborne depth charge evaluation test， the factors of warship environment influencing shipborne depth charge are analyzed， and the boundary condition of environment test is discussed. Then， a new assessment method via simulating the warship environment test platform is presented to solve the problems that the testing condition is limited， the warship support is difficult to be implemented， and the assessment is insufficient. This study may provide theoretical basis for support capability construction of range test and evaluation test.

shipborne depth charge； loading reliability； evaluation test； assessment

TJ650.6； TB114.3

A

1673-1948（2016）04-0299-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.011

2016-04-24；

2016-05-20.

马浩文， （1978-）， 男， 工程师， 主要研究方向为水中兵器试验技术.