地空导弹武器装备环境适应性试验现状与未来发展

朱爱红，孙 亮，李 明，姜德胜，温慧博

（1. 中国人民解放军95983 部队，酒泉 732750； 2. 中国人民解放军93293 部队，辽源 136300）

0 引言

地空导弹武器装备（以下简称地导装备）作为信息化条件下防空、防天作战体系中重要的拦截打击武器，具有抗击各种型号飞机、弹道导弹、巡航导弹等不同空、天来袭目标的能力，还可发展为对天基目标实施打击的进攻性武器，在保障国家或地区重要目标空天安全任务中的作用至关重要，而地导装备对贮存、运输、使用等各种环境的适应能力是其功能、性能发挥的基础。从组成和工作原理来看，地导装备既包括地面设备又包括空中设备，分系统类型多，对战场感知依赖程度高，用频设备覆盖频谱宽，故环境适应性有其自身特点，除通用的温度、太阳辐射、淋雨、湿热、霉菌、盐雾、砂尘等环境外，还有其特有的空中气象因素和地形地貌等；从作战使用角度来看，地导装备除用于要地（点）防空外，还用于野战防空及伴随防御，其任务剖面还包括在全国范围进行演习演练及轮防，涉及快速投送和机动转场，因而除须适应全国的自然环境外，还须适应水路运输、空运和铁路运输环境。

本文从鉴定系统级装备环境适应性目的出发，着重探讨地导装备使用环境试验和实验室环境鉴定试验。

1 地导装备环境适应性试验特点

1.1 试验种类、资源多样

地导装备须适应的环境种类包括自然环境、运输环境和诱发环境。我国幅员辽阔，气候及地理环境复杂多样，典型严酷自然环境涵盖了湿热海洋环境、湿热环境、湿热雨林环境、高原环境、干热沙漠环境、寒冷环境，地导装备需在全国所有要地、要点部署，要求能适应所有的环境种类，因此试验需构建多种自然环境。对于运输环境，目前还没有能开展整车模拟运输试验的大型振动台，对于整车运输环境试验还需调用大型运输机、货轮等。

1.2 试验专业性强

地导装备试验需在环境实验室或专业靶场实施。实验室环境试验方法涉及数学、物理、化学、计算机仿真等专业，目前已建立了较完备的理论体系和标准体系。地导装备靶场试验需在专业靶场进行，靶场的建设不仅要考虑所选地域环境的典型性，还要考虑导弹飞行和靶标飞行所需的地域、空域、天域和频域，建设完备的公路、电力、营房、阵地、测控网络等基础设施。

1.3 试验成本高

在靶场开展地导装备使用环境试验时，必须采用检飞试验、拦截试验等动态试验方式：检飞试验需配试飞机、无人机等在空中模拟典型目标来袭；拦截试验需消耗靶标、导弹。另外，靶场试验的组织和评定还需测控设备陪试以获取数据等，所需费用很高。在实验室开展环境鉴定试验的二级、三级产品数量多，试验种类多，两者叠加后需开展的试验项目数量呈几何级数增长，而且单项试验成本高，例如：以车辆为载体的产品需在步入式环境实验室进行，每24 h 的使用费达4 万元，仅一项高温贮存试验，如果选择168 h 循环方案需28 万元。

1.4 转场规模大

地导装备是一个相对来说较完整的系统，具备独立作战功能，其组成包括导弹、指挥控制通信系统、目标搜索跟踪系统、地面制导设备、发射系统、技术支援保障设备，装备车辆基本都在10 辆以上，试验专业涵盖试验总体设计、测控通信、导弹测试、制导发射、电子测量、光学测量、靶标与电子对抗等。参试人员和设备众多，若要在其他典型环境靶场开展环境适应性试验，需将数量众多的车辆、人员和机动设备进行转场，转场规模很大。

2 地导装备环境适应性试验现工作模式

地导装备环境适应性试验是一项系统工程，需综合考虑可以利用的试验手段和试验信息，对全寿命周期所需的试验与评定进行统一规划。按照目前的模式，由研制方和使用部队负责性能验证试验和在役考核，试验鉴定方负责性能鉴定试验和作战试验。性能鉴定试验根据武器系统组成及产品分级，对于除武器系统以外的所有一级、二级、三级产品，由取得军工产品试验资格认证的单位组织逐级从底向上，主要采用实验室（场）或自然暴露的方式进行鉴定试验，合格后再进入靶场进行系统级环境适应性试验；在具体实施时实验室（场）试验的地点也可选择在靶场，如对于整车的太阳辐射、砂尘试验一般在靶场结合自然环境进行。由靶场负责的作战试验尚未进入实施阶段，目前规划设计思路是根据对未来战争的预测和武器装备作战使命任务，确定其部署地点，选择其中几种典型环境的地区进行实地的系统级地面试验、实装对抗试验、实弹拦截试验等。

靶场实施系统级环境试验主要采用两种方式。一是转场至高原、寒区和热区等典型环境地区进行实地试验。该方式优点是环境真实，但耗费大量人力、物力和财力，且难以找到各方面条件均符合要求的靶场。目前只有便携式导弹武器系统进行过充分的多地域环境适应性试验，其他地导装备只进行了戈壁地区和高原地区环境适应性实地试验。二是武器系统在靶场期间，选择温度达到极限的时机，开展专项自然环境适应性试验，装备进行静态检查，性质介于自然环境试验和使用环境试验之间；另外在不影响既定试验科目的目的实现、进度要求等前提下，会选择结合大风、砂尘等条件下进行展开撤收、战斗准备和检飞及拦截试验，但是靶场只能代表干热沙漠环境，且试验周期超过1 年才能经历所有季节的环境，这一点较难实现。总的来说，靶场环境试验的优势在于装备处于使用状态和实际使用环境中，自然环境为多应力，诱发环境适应性考核较充分，可与实验室环境试验互为补充。

3 地导装备环境适应性未达到预期的原因

现代高技术战争要求部队具有全天候、多地域的作战能力和快速机动能力，因而对于装备的环境适应性也提出更高的要求。但是部分经过性能鉴定合格的装备在使用后发现有功能性能下降、可靠性下降、维修时间长、备件不合理等问题。究其原因，一是试验条件与使用环境条件不一致，二是时间长短不一致，三是装备状态不一致。深入分析可归纳为以下几方面：

3.1 对装备受环境的影响程度认识不够深

装备鉴定试验改革前，我国装备建设更重视的是武器装备的战术性能：能打多远、多高，能否对付导弹类目标，以及抗饱和攻击能力和抗电子干扰能力等，而对于环境适用性问题兼顾不足。这主要是由于部队使用装备机会少使问题暴露少，对于装备受环境影响程度之深没有引起高度重视，未投入充足的精力和经费开展相关工作，导致装备研制方对环境适应性设计考虑不足，试验鉴定方环境试验条件建设滞后。据了解目前仅陆军试验训练基地建设有环境实验室，可开展部组件和系统级环境试验，其他军兵种均未建设环境实验室或环境试验基地。

3.2 装备论证单位所提要求为典型和标准条件下的能力

装备论证单位在武器系统研制总要求中所提指标一般是标准条件下需达到的能力，不适用于复杂地理、复杂气象条件，而对环境适应性一般只提武器系统能正常工作的定性要求，没有给出指标下降的量化值，导致复杂地理、复杂气象条件下的能力指标空白。研制总要求是研制方和试验鉴定方的方向牵引和根本依据，但研制方却因没有相关要求而未设计相应能力，而基于试验实战化考虑的试验鉴定方在设置试验科目时也没有依据。例如展开撤收时间和导弹装填时间在大风、砂尘天气情况下的考核标准这类争议问题，因为大风、砂尘会导致天线起竖变慢、操作人员行进和动作迟缓、篷布安装拆除困难、吊装导弹晃动等，最终使展开撤收时间、导弹装填时间变长，不满足标准条件下的指标要求，以致试验结果无法评定。

3.3 环境试验的方式方法有待改进

3.3.1 试验条件限制

因为各种条件制约，目前所开展的环境试验项目主要存在以下问题：1）实验室出于安全考虑，导弹试验时不带火工品，火工品单独进行试验，所以只能对火工品和不带火工品的导弹环境适应性分别进行评定，与导弹的实际状态有差距；2）实验室建设面积较小，只能容纳单车或部组件，且单车必须处于撤收状态，存在如工作试验时雷达车不能进行天线展开、不能加高压，发射车的发射架不能起竖，车辆只能在原地启动等诸多问题；3）经过极限环境试验和跑车后的装备在靶场外只能进行静态测试，无法进行动态试验；4）在靶场虽然能进行检飞试验、实弹拦截等动态试验，但靶场地处沙漠戈壁地区，一年内雨雪天气很少，环境温度最低约-30 ℃，最高约40 ℃，湿度约20%左右，空气干燥，环境条件均达不到极限。

3.3.2 样本数量少

每种型号武器装备可用于性能鉴定试验的数量远远小于需求量，因此试验鉴定方为了将更多导弹用于关键指标的考核，就要减少其他试验的导弹数量。实验室可靠性试验的样品按国军标要求为2 套，但实际一般使用1 套。另外对于一些可以串行的试验，相当于对导弹先后施加多应力环境，可以采用对所有导弹先进行如勤务运输、勤务跌落的地面试验后再参加实弹拦截试验的方式，但出于“子样少，保成功”的思想，勤务运输试验和勤务跌落试验一般只采用1 发真弹，其余试验均采用配重弹，这与实际的运输过程和吊装过程是不相符的；相似的是公路跑车试验也仅在高速公路上携带真弹，在四级公路和土路跑车时携带配重弹，导致了对导弹的振动和冲击适应性考核不足。

3.3.3 极限多应力施加不足

目前在实验室进行的环境适应性试验中设置极限单应力，试验时间和应力均为极限值。在实验室进行三综合可靠性试验时设置典型多应力，温度按照极限值设置，但试验时间未达到极限；振动试验时间按极限值设置，但振动幅度未达到极限；极限多应力条件下未开展使用试验。

3.3.4 试验周期短，问题暴露不充分

随着产品可靠性设计技术、材料技术与制造技术的发展，武器装备的可靠性不断提高，产品具有“长寿命、高可靠性”的特点。产品可靠性越高所需试验时间越长，但由于试验周期限制，难以长时间进行试验，而短时间内又难以观察到失效的样本个体。例如：实施高原试验时由于时间较短，环境对装备可靠性影响累积没有达到由量变到质变的程度，经鉴定仍满足指标要求，但装备部队后发现经高原较长时间战备后的车辆较未经高原战备的车辆其发动机可靠性严重下降，甚至到了无法使用的程度。

3.3.5 多种地理环境试验实施较少

环境不仅指大气、力学和噪声环境，还包括地形、地貌等地理环境。由于地导装备雷达是从地面向空中探测，导弹从地面发射，系统内采用无线通信时，地貌可能会使电台完全遮蔽，草木会使电台信号衰减；对付低空、超低空目标时，雷达、导引头、引信等对地形、地貌非常敏感，不同的地形、地貌呈现的地杂波差异很大。试验靶场是戈壁平原地貌，形成的地杂波对探测跟踪系统而言最简单、最易处理，而部队使用时的地理环境往往比靶场更复杂、恶劣，但目前仅有少部分型号在高原山地实施过系统级试验，其他地理环境试验均未开展。

3.3.6 试验保障环境条件限制多

陪试品的工作环境条件与武器装备不一致，为了保障试验的正常实施和数据获取，试验环境首先需满足陪试品的工作要求。例如：靶标正常放飞时要求风速一般＜10 m/s，虽然导弹的工作风速是20 m/s，但实弹拦截试验时为了保证靶标起飞，会选择风速＜10 m/s 的条件下进行，这也导致对导弹的最大风速适应能力考核不足；另外由于地导装备制导精度高，一般要采用光学设备进行测量，但光学测量对气象要求很高，如能见度要达到30 km、空中无云等，为了保证测量，实弹拦截试验一般选在天气最好的情况下进行，但这也导致对武器装备的云、雨、雪、沙尘气象适应性检验不充分等等。

4 待完善的环境适应性及可靠性试验标准

目前关于环境试验开展方法的标准已经实行多年，但至今仍没有规范环境适应性评定方面的标准。另外，在适用现有标准的过程中还有一些需要完善之处：

1）实验室可靠性试验剖面中需模拟地导装备500 km 勤务运输，若采用环境试验的GJB 150.16A《军用设备环境试验方法 振动试验》中的组合轮式车辆振动环境的野战路垂向谱图，则环境试验与可靠性试验没有区别或者说可靠性试验可以取代环境试验。按照环境试验设置极限环境，可靠性试验设置典型环境的原则，需对该条进行剪裁，但GJB 899—2009《可靠性鉴定和验收试验》中未规定处理方法，另外该标准只规范了空中发射武器的可靠性试验剖面，并无地面发射武器和舰艇发射武器的可靠性试验剖面；经实验室淋雨和湿热试验鉴定合格的装备在南方梅雨季节使用时，设备内部有气雾导致锈蚀，说明加速试验的相关性还不足以覆盖我国南方的雨季。

2）部分型号的高低温工作试验采用GJB 4—1983《舰船电子设备环境试验》中规定的称重法，对于＞150 kg 的被试品采用8 h 为温度稳定时间。但从实测结果来看，对于车辆等大型设备，温度稳定时间要远大于8 h。

3）GJB 150A 规定的低气压试验方法是针对飞行高度30 km 以下的导弹，30 km 以上的低气压对导弹作用的失效机理不一样，试验方法应有所调整。

4）对于雪、雾的环境试验方法目前还没有相关标准；

5）对于在弹上发动机附件工作的部组件，实际温变率达到几十℃/min，而目前国军标规定的温度试验温变率不超过5 ℃/min 等。

5 地导装备环境适应性试验未来发展思考

5.1 改进试验模式和评价机制

环境适应性并非像其他的特性如制导精度、杀伤概率等指标是一成不变的；在装备研制、试验、使用过程中，随着时间推移和环境的变化，地导装备材料的物理、力学和电学性能在慢慢变化和劣化，累积到一定程度后导致其不再具备支撑和保护装备的作用。因此对于该性能的评定不能仅仅采用性能验证和性能鉴定试验数据，毕竟这两个阶段的环境条件较单一，时间较短，而且评价所用的数据来源主要是实验室、靶场、设计资料等，与真实使用环境有较大差异；另外，采用的被试装备也是特制的。对于环境适应性评价更适合采用全寿命周期的方式，试验时间足够长，而且比较而言，使用阶段的环境更真实，被试装备是批生产线作业的，这样得出的环境适应性评价结论具有更高的置信度。我们要改变以往在性能鉴定试验阶段即给出环境适应性结论的模式，将环境试验活动延续至装备寿命终止。

5.2 加强武器系统级性能鉴定阶段环境试验

虽然部队使用阶段的环境试验有很多优点，但性能鉴定阶段环境试验仍然有不可替代之处，并且还有加强的必要。这首先是因为部队使用环境往往达不到极限，其次环境试验作用还包括及时发现该阶段环境适应性方面的缺陷，并提出改进措施，不能带着问题交付部队。开展地导装备的系统级环境试验首先要提高靶场的环境试验能力：一方面可以仿效美军的做法，建立寒冷地区试验中心、热带地区试验中心等典型自然环境试验中心，开展实地实装环境试验；另外也可在靶场建设超大型步入式环境实验室，利用靶场航区资源、测控资源和目标、靶标等资源，开展单车级的动态试验以及系统级的静态和动态试验，包括系统联调联试、战斗准备、检飞、拦截试验等。

5.3 开展环境适应性评定方法的理论研究

目前实验室进行的分系统环境试验非常充分，但没有成熟的模型能够将这些数据进行融合并用于评定武器系统环境适应性。考虑借鉴可靠性中导弹发射飞行可靠度的评定方法，将导弹按分系统产品组成逐层划分为金字塔式结构，按照环境适应性逻辑模式，对实验室获得的各分系统产品环境试验信息逐级折合，最终得出系统的环境适应性结果数据。另外，由于不同环境对装备功能和性能的影响和作用机理不同，装备的环境适应能力表征也十分复杂，难以用可靠度、平均故障间隔时间等可靠性范畴的基本参数来表示，目前还没有建立能表征装备整机和系统环境适应性的参数指标，只能采用定性评价方式。建议行业专家加强以上两方面的理论研究。

6 结束语

本文以地导装备在部队使用过程中发生的问题为牵引，对以往开展试验的重要环节进行了系统梳理，对模式机制、试验方法进行了全面总结反思，并针对性提出地导装备环境适应性试验未来发展方向，可为地导装备的论证、研制、试验提供参考。