新型火箭弹定期检测周期优化研究*

范志锋,徐敬青,崔 平,郭刚虎

(1 解放军军械工程学院,石家庄 050003;2 驻743厂军事代表室,太原 030027)



新型火箭弹定期检测周期优化研究*

范志锋1,徐敬青1,崔 平1,郭刚虎2

(1 解放军军械工程学院,石家庄 050003;2 驻743厂军事代表室,太原 030027)

如何优化新型火箭弹的定期检测周期是迫切需要解决的问题。在分析优化检测周期可行性的基础上,通过建立检测周期的数学模型,根据搜集到的部队实际检测信息,计算得到检测周期并提出了优化检测周期的相关建议。结果表明,定期检测周期由2年改为4年能够确保在火箭弹储存可靠度满足要求的前提下大大降低保障资源。

火箭弹;检测周期;优化方法;储存可靠性

0 引言

为了提高射击精度,某新型火箭弹内部含有控制部件。控制部件的电性能是否合格直接决定该火箭弹的射击精度。由于研制方不掌握该火箭弹控制部件的储存性能,因此在部队仓库长期储存过程中要求每两年对该火箭弹进行一次定期电性能检测,确保其战备完好性。该新型火箭弹是目前通用弹药中唯一一种需要进行定期检测的弹药。2年一次的定期检测缺乏理论依据,具有一定的盲目性,而且对部队来说,检测周期过于频繁。文中拟在搜集与分析该火箭弹历年定期检测信息的基础上,通过建立检测周期的数学模型,提出检测周期的优化方法。

1 优化检测周期的原因分析

1.1 频繁的检测消耗保障资源

从部队反馈的检测信息来看,每2年一次的定期检测需要投入大量的人力、物力、财力等保障资源,部队普遍认为,该火箭弹每两年一次的检测造成了保障资源的浪费,增加了寿命周期的费用。

1.2 频繁的检测不利于保持火箭弹的可靠性

一般来说,定期通电检测可以利用通电过程中产生的热量使检测对象散发掉一些水分,这对环境湿度比较高的、有菌丝的检测对象是很有必要的。但对于自身密封或密封包装、内部干燥环境条件下的产品作用就不明显了[1]。另外,每次检测火箭弹都需要进行吊装、搬运等操作,不可避免地要产生振动和冲击,并且可能会有人为失误,增加故障的概率,不利于保持火箭弹的可靠性。检测过程是火箭弹内部电路的电激励值从零上升到设计激励值,然后又回到零值的过程。如果火箭弹内部没有完善的瞬变抑制电路,则检测过程的电源接通/断开会对其可靠性造成灾难性的影响[2]。考虑到火箭弹内部电路一般能够抗衡瞬变现象,但检测过程中的电源接通/断开仍会对火箭弹内部的电子部件造成影响,如感性器件、容性器件、开关器件等。

1.3 频繁的检测消耗火箭弹的工作寿命

研制方已经明确规定该火箭弹的检测次数不能超过X次,超过X次其性能无法得到保证。另外,测试操作次数越多,接插件和电缆越容易受到伤害,造成插头(座)的簧片变形,接触不良。因此,频繁检测必然会消耗火箭弹个别部件的工作寿命,从而制约火箭弹的储存寿命。

2 检测周期与火箭弹电性能参数关系分析

2.1 实际检测周期

由于各种客观因素的影响,该火箭弹出厂后,没有严格按照研制方的要求每两年进行一定通电检测。以k年生产的火箭弹为例,实际上第一次检测与第二次检测间隔44个月,第二次检测与第三次检测间隔28个月。

2.2 检测周期与火箭弹电性能参数失效关系分析

以k年生产的火箭弹为例,m年检测过程中,共发现6发火箭弹的电性能参数不合格。上述6发火箭弹经修理后继续储存。在n年的检测过程中,共发现5发火箭弹的电性能参数不合格。具体失效模式及数量如表1所示。

表1 X年生产火箭弹历年检测的失效模式及数量

从表1中可以看出,m年检测时距离上次检测的平均检测周期比n年检测时距离上次检测的平均检测周期长很多,但火箭弹电性能参数不合格的概率基本相当,说明火箭弹电性能参数的整体失效概率与检测周期没有必然的联系。

同时,可以看出,火箭弹电性能参数的两种主要失效模式(加速度计Δf超标和电子时间装置装定误差超标)在两次不同检测周期的检测过程中发生的频率基本相同,进一步说明了检测周期与火箭弹电性能参数的失效之间没有必然的联系。

2.3 检测周期与火箭弹退化敏感参数退化速度关系分析

在文献[3]中已经分析得出了陀螺仪基准信号幅值和陀螺仪基准信号频率两个参数是该火箭弹的退化敏感参数。

计算k年生产火箭弹陀螺仪基准信号幅值和频率均值前后两次检测的增量及退化速度,部分结果如表2、表3所示。

表2 k年生产的部分批次火箭弹陀螺仪基准信号幅值 均值前后两次检测的增量及退化速度

批次第一次与第二次检测的增量/V第一次与第二次检测的退化速度V/月第二次与第三次检测的增量/V第二次与第三次检测的退化速度V/月a0.0082240.0002160.0048160.000142b0.0052430.0001120.0018557.73E-05c0.0034488.02E-050.0029150.000112

表3 k年生产的部分批次火箭弹陀螺仪基准信号频率 均值前后两次检测的增量及退化速度

批次第一次与第二次检测的增量/Hz第一次与第二次检测的退化速度Hz/月第二次与第三次检测的增量/Hz第二次与第三次检测的退化速度Hz/月a1.97150.0518820.7773570.022863b1.0010020.0212980.1604570.006686c0.8021820.0186550.555420.021362

综合实际检测周期、表2和表3可以看出,前后两次检测的时间间隔长短与前后两次检测陀螺仪基准信号幅值和频率均值的退化速度之间不存在绝对的联系,部分批次火箭弹检测时间间隔长,退化速度反而小。

3 检测周期的数学模型

从前面的分析中可以看出,检测周期的长短与火箭弹控制部件的失效以及退化敏感参数的退化速度之间没有必然联系,因此有理由认为研制方规定的2年一次的定期检测周期可以进行优化。

图1 定期检测维修情况下火箭弹的可靠度变化

因此,火箭弹的可靠度R可用式(1)来表示:

(1)

按照非替换定时截尾寿命试验失效时间不能确切测得情况下的计算公式[7],用获得的火箭弹检测信息可以计算以1-α为置信度的火箭弹平均寿命θLj为:

(2)

式中:j=1,2,3…;τj为第j次检测与第(j+1)次检测之间的时间间隔;rj为第j次检测的火箭弹失效数;nj为第j次检测的火箭弹的总数;F1-α(2rj+2,2nj-2rj)为F分布的下侧分位数。

因此,从初始可靠度R0下降至R1(可接受的可靠度水平)的检测周期τ1为:

(3)

4 检测周期的计算结果和优化建议

这里以k年生产的火箭弹为对象,按照文中给出的检测周期数学模型来计算火箭弹的检测周期。

发往后方仓库后平均经过44个月后进行了检测,即τ1取44(月)。k年生产的火箭弹的总数为X发,n1取X(发)。失效火箭弹数量为6发,r1取6(发)。置信度1-α取0.95。

按照设计时可靠度分配要求,火箭弹控制部件的可靠度为0.975,即认为火箭弹的初始可靠度R0可取0.975,可接受的可靠度水平取0.95。

将上述已知条件代入式(2)、式(3)中,计算得到检测周期τ1为8年。

可见,在设计储存寿命(10年)内,火箭弹储存至第8年需要进行一次定期检测。因此,现有规定2年一次的定期检测周期可以适当延长。鉴于以往部分批次火箭弹接近4年检测对火箭弹控制部件的失效和电性能变化没有造成太大的影响,因此,建议火箭弹的检测周期由2年改为4年。

5 结论

定期检测是确保含有控制部件的新型火箭弹储存可靠性的重要手段。但频繁的定期检测给部队造成繁重的负担,也不利于保持火箭弹的可靠性,同时会消耗火箭弹的工作寿命。文中通过分析实际检测周期与火箭弹电性能参数失效关系以及退化敏感参数退化速度关系,认为优化检测周期是可行的。通过建立检测周期的数学模型,根据搜集到的部队实际检测信息,提出了优化检测周期的相关建议。按照文中给出的检测周期进行检测,能够在确保火箭弹储存可靠度满足要求的前提下大大降低保障资源。同时,文中给出的定期检测周期优化方法对科学确定类似新型火箭弹检测周期具有一定的借鉴作用。

[1] 曾宏军. 导弹检测周期的优化和计算方法 [J]. 水面兵器, 2011, 20(2): 49-51.

[2] 张金春, 刘超. 定期检测对导弹武器系统贮存可靠性的影响分析 [J]. 战术导弹技术, 2008(1): 44-47.

[3] 范志锋, 崔平, 文健, 等. 基于退化敏感参数的弹药控制系统储存寿命评估 [J]. 弹箭与制导学报, 2013, 33(5): 109-111.

[4] 孙亮, 徐廷学, 代莹. 基于定期检测的导弹贮存可靠性预测模型 [J]. 战术导弹技术, 2004(4): 16-19.

[5] 徐廷学. 基于定期检测的导弹贮存可靠性研究 [J]. 弹箭与制导学报, 2008, 28(1): 248-250.

[6] 刘超, 张金春. 定期检测对导弹武器系统非工作可靠性的影响分析 [J]. 战术导弹技术, 2008(3): 25-28.

[7] 刘春和, 陆祖建. 武器装备可靠性评定方法 [M]. 北京: 中国宇航出版社, 2009: 82-83.

Optimal Study on Detection Period of a New-style Rocket Projectile

FAN Zhifeng1,XU Jingqing1,CUI Ping1,GUO Ganghu2

(1 Ordnance Engineering College of PLA, Shijiazhuang 050003, China;2 Military Representative Office in No. 743 Factory, Taiyuan 030027, China)

How to optimize periodical detection period of a new-style rocket projectile is urgent to solve. Firstly, feasibility of optimizing the detection period was analyzed. Then, the mathematic model of detection period was set up. The detection period was figured out and some suggestions of optimizing the detection period were put forward through collecting actual detection information from the army. The result shows that the detection period changes from 2 years to 4 years can ensure that support resources are reduced enormously with storage reliability of rocket projectile meeting requirements.

rocket projectile; detection period; optimization method; storage reliability

2014-10-14

范志锋(1978-),男,湖北黄冈人,副教授,博士,研究方向:信息化弹药技术保障研究。

TJ410

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