空地导弹研制全过程可靠性提升方案

苏国庆，蔡汝山，胡巨刚，3，仵宁宁，3

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东　广州　510610；2.广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室，广东　广州　510610；3.广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心，广东　广州　510610）

空地导弹研制全过程可靠性提升方案

苏国庆1，2，蔡汝山1，2，胡巨刚1，2，3，仵宁宁1，2，3

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东广州510610；2.广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室，广东广州510610；3.广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心，广东广州510610）

在装备的研制过程中，研制单位关注的往往是产品的功能和性能能否满足使用方的要求，而对产品的可靠性缺少应有的关注，从而导致了产品的可靠性水平偏低。通过实例介绍，提出了一套自下而上的、系统的空地导弹研制全过程中的可靠性提升方案。该方案具有省时、高效和费用低的特点，可供类似产品研制单位和可靠性管理工作者参考。

空地导弹；可靠性提升方案；可靠性试验；研制全过程

0　引言

空地导弹是实施有效打击的重要武器之一，是战场的 “清道夫”，是对地面上各种目标实施 “点穴式攻击”的杀手锏武器，是战场 “外科手术”式打击的有效武器[1]。因此，空地导弹的可靠性水平，对我军的作战能力有重大的影响。

在过去一些空地导弹的研制过程中，由于型号总师单位和研制厂家对产品的可靠性工作缺乏整体性、系统性的规划，感觉无从下手，因此，其进行的可靠性试验往往不能有效地发现产品的薄弱环节，可靠性工作费时费力，事倍功半；或者只有可靠性工作规划，实际工作中则对可靠性工作放任不管，规划和实际 “两张皮”的现象较为严重。

为了尽可能地提早发现产品的薄弱环节，采取有效的措施来健壮产品，提高空地导弹的可靠性水平，保证产品的可靠性指标能够满足研制总要求的规定，节约后期维护成本，我们应将可靠性工作尽早地规划到产品的研制过程中去。以下以电子五所为某型空地导弹策划的可靠性试验与评价方案为例，提出一种系统的、贯穿产品研制全过程的，从电子样机到实物、从组件到整设备的可靠性提升的总体方案，以期以较少的费用使空地导弹的可靠性水平得到较大的提高。

1　总体方案的分析思路

空地导弹一般由弹体结构、制导控制系统、引战系统、电气系统和动力系统等组成[2]，其组成框架如图1所示。其中，制导控制系统、电气系统都是电子产品比较集中的部分。

图1　某型空地导弹组成框图

按照武器装备研制的惯例和空地导弹自身的特点，在产品论证立项以后，进入研制阶段。研制过程一般分为方案阶段 （F）、程控弹阶段 （C）、自导弹阶段 （S）和设计定型阶段 （D）。

该型空地导弹 （以下简称020）的研制过程中，拟采用的可靠性试验包括以下几种。

a）可靠性仿真试验

可靠性仿真试验通过仿真手段向产品施加规定的温度、振动和电应力，预计产品在热设计、结构设计的薄弱环节和产品的故障模式，以指导和修改产品的设计。可靠性仿真试验一般应用于电子产品的设计阶段，在产品的方案设计阶段，通过可靠性仿真试验可以发现产品设计中的可靠性薄弱环节并指出潜在故障发生的位置和原因，以指导设计改进，提高产品的可靠性水平。在电子样机上进行可靠性仿真试验，可以有效地降低生产成本。

b）可靠性强化试验

可靠性强化试验采用比技术规范极限更加严酷的试验应力，加速地激发产品的潜在缺陷，通过对故障模式、故障机理的分析不断地进行故障纠正和验证，快速地提高产品的固有可靠性。可靠性强化试验一般应用于新研的电子产品上，以组件的形式进行试验。在程控阶段基本完成，进入自导阶段时选取具有代表性的关键、重要新研产品开展可靠性强化试验。可靠性强化试验能够发现产品上通过一般可靠性试验不易发现的潜在故障，特别适用于发现外场经常出现的、但是通过一般环境应力筛选试验难以筛选出来的 “顽疾”。可靠性强化试验一般不在纯机械结构及火工品等产品上进行。

c）可靠性研制试验

可靠性研制试验采用可靠性鉴定试验的试验剖面，其目的是运用成熟的可靠性试验技术，进一步地激发产品的潜在故障，改进产品的薄弱环节。在重要机电和电子产品已经进行了可靠性强化试验，各部件已经具备了一定的可靠性水平的基础上，在分系统一级进行可靠性研制试验，对分系统的可靠性水平进行摸底，是保证整弹可靠性的有效手段。在自导弹阶段末期，产品基本固化后，对关键、重要的分系统开展可靠性研制试验。

d）可靠性鉴定试验

在设计定型阶段，对整弹和研制总要求有单独的可靠性指标要求的分系统开展可靠性鉴定试验，验证其可靠性指标是否满足研制总要求的规定，为产品的设计定型提供依据。经过可靠性强化试验和可靠性研制试验后的整弹产品具有较高的可靠性水平，在设计定型阶段，对定型级别较高的重要分系统和整弹进行可靠性鉴定试验。可靠性鉴定试验由有资质的独立于承制方的实验室承担，验证其可靠性指标是否满足研制总要求的规定。

鉴于发动机和战斗部的特殊性，其相关的可靠性评价由指定的单位实施，此处不作论述，整个方案的策划如表1和图2所示。

表1　　可靠性总体方案策划表

2　试验要求与实施

2.1可靠性仿真试验

2.1.1可靠性仿真试验的目的

可靠性仿真试验的目的是通过试验来发现产品设计中的可靠性薄弱环节，并指出产品的潜在故障发生的位置和原因，以指导设计改进，提高产品的可靠性水平[3]。

2.1.2可靠性仿真试验方案

综合试验剖面根据总体单位确定，试验环境应力包括：温度应力、振动应力和电应力。通过对产品典型的工作环境温度，挂飞工作时的起飞振动量值、最大振动量值和最小振动量值，标称电压、上限电压和下限电压的施加，以及环境控制条件和电路工作条件的仿真施加，发现产品设计中的可靠性薄弱环节，并指出潜在故障发生的位置和原因。

2.1.3可靠性仿真试验的实施过程

本次可靠性仿真试验共有5个项目，具体的流程如图3所示。

图3　　可靠性仿真试验流程

图2　　研制全过程可靠性试验规划

2.1.4可靠性仿真试验的产品项目

在方案阶段，针对装备中重要的新研电子设备开展可靠性仿真试验，初步规划对任务计算机进行可靠性仿真试验。

2.2可靠性强化试验

2.2.1可靠性强化试验的目的

可靠性强化试验是一种研制试验，又被称为加速应力试验（AST：Accelerated Stress Test）或高加速寿命试验（HALT：Highly Accelerated Life Test）等。在产品的研制阶段，采用比技术规范极限更加严酷的试验应力，加速地激发产品的潜在缺陷，通过对故障模式、故障机理的分析不断地进行故障纠正和验证，快速地提高产品的固有可靠性。试验能找出产品的耐应力极限，包括工作应力极限和破坏应力极限，并确定产品的工作应力裕度和破坏应力裕度。

2.2.2可靠性强化试验方案

可靠性强化试验包括试验前准备工作、温度步进试验 （低温步进应力试验和高温步进应力试验）、快速温度变换试验、振动步进试验和综合环境应力试验5个阶段，各个承制方制定各种产品相应的可靠性强化试验大纲，并报总体单位审查，可靠性强化试验的流程如图4-5所示。

2.2.3可靠性强化试验的实施过程

可靠性强化试验的实施过程包括：

1）制定可靠性强化试验规范；

2）编写各产品的可靠性强化试验大纲；

3）受试设备试验前的工作要求及预处理；

4）试验实施；

图4　试验实施步骤图

图5　可靠性强化试验的流程

5）故障分析和纠正措施；

6）纠正措施验证；

7）编写试验报告。

（注：进行可靠性强化试验前需要研制单位和试验单位进行充分的沟通，提供产品相关技术参数以便确定试验条件和制定试验大纲；在试验的实施过程中，研制单位应尽可能地准备足够多的备件供试验过程中更换。）

2.2.4可靠性强化试验的产品项目

020中属于关重件的机电产品和电子产品有导引头、任务计算机、惯性导航装置、引信和电气综控组合。对于经长期实际使用和验证，其可靠性能够得到保证的成熟产品，无重大更改的可以不进行可靠性强化试验。本例中因引信为改进产品，故可靠性强化试验选用导引头、任务计算机、惯性导航装置和电气综控组合进行。规划的强化试验产品项目如表2所示。

表2　可靠性强化试验产品项目表

2.3可靠性研制试验

2.3.1可靠性研制试验的目的

可靠性研制试验的目的是运用成熟的可靠性试验技术，进一步地激发产品的潜在故障，改进产品的薄弱环节，并对分系统的可靠性水平进行摸底。可靠性研制试验采用可靠性鉴定试验的试验剖面。

2.3.2可靠性研制试验方案

可靠性研制试验采用以下定时截尾试验方案：

a）在规定的综合环境应力条件下，样机连续累计试验366 h无关联责任故障 （r=0），则结束试验；若在试验期间出现故障，则暂停试验，对故障进行分析、排故和纠正后，重新进行试验。

b）故障数不得超过2个，总累计有效试验时间不得超过1 098 h。

符合以上两种试验方案之一的，则完成本次可靠性研制试验。试验过程中排故时只能更换元器件和零部件，不能更换受试样机。如果受试样机的故障为元器件故障，则必须对元器件进行失效分析，找出元器件的失效机理，并落实纠正措施。

2.3.3可靠性研制试验的实施过程可靠性研制试验的主要实施过程包括：

1）编写各产品的可靠性研制试验大纲；

2）受试设备试验前的工作要求及预处理；

3）试验实施；

4）故障分析和纠正措施；

5）纠正措施验证；

6）编写试验报告。

2.3.4可靠性研制试验的产品项目

在定型阶段，针对装备中重要的新研电子和机电产品开展可靠性研制试验，规划的可靠性研制试验项目如表3所示。

表3　　可靠性研制试验产品项目表

2.4可靠性鉴定试验

2.4.1可靠性鉴定试验的目的

可靠性鉴定试验是为了鉴定承制方设计、研制出的产品，是否达到了研制总要求规定的可靠性水平，并给出合格与否的结论[4]。

2.4.2可靠性鉴定试验方案

全弹挂飞可靠性鉴定试验与评定方法按挂飞可靠性MTBF最低可接受值假定为150 h，则按照GJB 899A-2009的要求选择统计试验方案30-2[3]，≦1个故障接收，试验时间为θ1的2.44倍，即366台时。

飞行训练弹可靠性鉴定试验与评定方法按挂飞可靠性MTBF最低可接受值假定为200 h，则按照GJB 899A-2009的要求选择统计试验方案30-2，≦1个故障接收，试验时间为θ1的2.44倍，即488台时。

2.4.3可靠性鉴定试验实施过程可靠性鉴定试验的主要实施过程包括：

1）制定可靠性鉴定试验的试验剖面；

2）编写可靠性鉴定试验大纲及评审；

3）试验前准备工作的评审；

4）受试设备试验前要求及预处理；

5）试验实施；

6）编写试验报告和试验验收。

2.4.4可靠性鉴定试验的产品项目

在设计定型阶段，对全弹及重要系统开展可靠性鉴定试验，以检验产品能否达到研制总要求规定的可靠性指标。

3　结束语

通过一系列的可靠性试验，从产品的设计阶段开始，随着时间的发展，自下而上地推进可靠性工作，有序地开展可靠性仿真、可靠性强化和可靠性研制试验，在早期充分地暴露产品的缺陷以进行设计改进，逐步地提高产品的可靠性，以使产品在定型阶段就能够通过可靠性鉴定试验考核，满足对整弹产品和重要的分系统的可靠性指标要求。该方案避免了研制厂家漫无目的地开展可靠性工作，结合研制过程的各个阶段以较少的成本开展可靠性试验，具有整体性、系统性，能够有效地提高产品的可靠性，减少产品交付后在实际外场使用时出现故障的概率，降低售后服务成本，对提高产品的可靠性达到事半功倍的效果，可供广大的可靠性工作者和管理者参考使用。

[1]张波.空面导弹系统设计 [M].北京：航空工业出版社，2013.

[2]袁建全，田锦昌，王清华，等.飞航导弹 [M].北京：国防工业出版社，2013.

[3]张蕊，汪凯蔚，沈峥嵘.高可靠电子设备可靠性仿真试验技术应用研究 [J].电子产品可靠性与环境试验，2012，30（6）：19-25.

[4]黄湘鹏，林新觉，陆敏.某系列雷达可靠性鉴定试验启示 [J].电子产品可靠性与环境试验，2010，28（6）：18-20.

[5]中国人民解放军总装备部电子信息基础部.可靠性鉴定和验收试验：GJB 899A-2009[S].

Reliability Improvement Program of Air-to-ground Missile during Its Whole Research Process

SU Guo-qing1，2，CAI Ru-shan1，2，HU Ju-gang1，2，WU Ning-ning1，2

（1.CEPREI，Guangzhou 510610，China；2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Electronic Information Products Reliability Technology，Guangzhou 510610，China；3.Guangdong Provincial Research Center of Electronic Information Products Reliability and Environment Engineering Technology，Guangzhou 510610，China）

During the development of weapon equipments，the research units always pay close attention to whether the functional performance of products can meet the requirements of consumer or not，but pay little attention to product reliability，which results in the low level of product reliability.Through an example，a set of buttom-up and systematic reliability improvement proposal of air-to-ground missile during its whole development process is proposed.The proposal has the advantages of time-saving，high efficiency and low cost，and can be referenced by similar product research units and reliability management workers.

air-to-ground missile；reliability improvement proposal；reliability test；the whole development process

TJ 762.2+1;TB 114.39

A

1672-5468（2016）04-0001-06

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-04-06

2016-06-24

苏国庆 （1957-），男，广东罗定人，工业和信息化部电子第五研究所可靠性与环境工程研究中心助理工程师，主要从事电子产品可靠性与环境试验评价、试验技术应用研究工作。