基于相似产品法的某发射箱端盖可靠性预计

柯贤朝

（上海材料研究所，上海 200437）

引言

发射箱端盖是发射箱重要组成部分，平时与发射箱一起实现发射箱系统密封，为导弹贮存提供适宜的环境，延长导弹的贮存寿命。战时或导弹发射时，后端盖在发动机燃气流作用下被吹破，形成导流通道，从而降低发射箱和导弹承受的压力，保证导弹顺利出箱；前端盖被燃气流胀破或被导弹弹头顶破，形成发射通道，不影响导弹出箱。因此，端盖在导弹系统中作用很大，导弹系统对端盖提出了可靠性要求，开展端盖的可靠性研究具有重要意义。

以端盖可靠性为主题进行检索，文献较少。2020年，刘龙涛等[1]基于性能参数对某发射箱前盖进行了可靠性评估，但文中仅对性能参数（文中为开盖压力）单侧控制限的端盖可靠性进行了研究，实际工程应用中，端盖单侧控制限情况很少，该论文涉及的可靠性评估方法不具备普适性，因此需要寻找更多端盖可靠性评估方法。除上述文献外，未查阅到其他专门评估端盖可靠性的文献。此外，端盖已经发展多年，积累了一定的行业经验，因此，新型端盖研制和生产过程均会或多或少参考和吸取相似端盖积累的经验，因此可靠性评估也应充分利用已有信息。

作者所在单位研究发射箱端盖多年，积累了大量数据，很多新型号端盖参照已有型号进行研制或改进，因此基于类似产品法对发射箱端盖进行评估具有通用性，也更能利用好积累的数据。本文基于类似产品法对某发射箱端盖的可靠性进行了评估。

1 相似产品法原理

相似产品法一般针对改型或仿制产品[2]，根据已知的原产品失效率，对基本故障率进行修正，对于非电子产品可考虑降额因子D和环境因子K对故障率λ的影响[3].新产品的工作故障率为：

若新产品和已有类似产品使用环境等环境因素一致，则ki=1，此时

降额因子D一般通过对比新老产品在组成结构、使用环境、原材料、元器件水平、制造工艺水平等方面的差距，通过专家评审给出[4,5]。其表达式为：

Di=ki1·ki2·ki3···kij（j=1，2，3…m，m为 分 析差异要素个数，差异要素个数及类别可根据工程实际进行选择，kij为第i个组成单元在差异要素j的修正系数）

假设产品只处于故障和正常工作两种状态，则有可靠性和故障率之和为1，即Ri=1-λi，Ri*=1-λi*

可靠性基本模型为串联模型，因此产品的可靠性R*是：

R*=R1·R2·R3···Ri（i=1，2，3…n，n为 产 品组成单元数）

2 某型端盖可靠性预计

后盖由盖体、盖框、压板、挡火板、螺钉、密封胶以及密封圈组成。可靠性框如图1所示。由图1可知，n=8。该端盖与已有型号端盖相比，外形均为正方形，仅在外形尺寸上有差别（外形尺寸之比为1.3），使用环境要求一样，基本技术要求（气密性能、承压性能和开盖性能要求差距不大），因此可充分利用类似方形端盖积累的数据，对新型端盖可靠性进行预计。

图1 端盖可靠性框图

由于改进型号端盖与参考端盖型号在环境因素方面影响基本一致，此时环境因素对新老端盖影响一致，不再考虑环境因子，端盖故障率仅与降额因子有关。根据端盖实际工况，选定原材料、基础工业水平、工艺水平、结构和设计生产经验等5个方面评估，由此可知j=5。对第i个部件，第j个因素给出一个修正系数kij（j=1，2，3，4，5），降额因子Di可以表示为：?

式中：

ki1—原材料之间的差距；

ki2—基础工业水平之间的差距；

ki3—生产厂现有工艺水平与原产品工艺水平的差距；

ki4—生产厂在产品结构等方面的经验与原产品的差距；

ki5—生产厂在产品设计、生产方面的经验与原产品的差距。

专家对端盖各组成单元的各个因素进行评估，给出各因素的修正系数kij（kij数值越大，代表其对故障率影响越大），并由此计算出各部件的降额因子Di，修正系数和降额因子见表1。

表1 降额因子表

根据历史经验统计，后盖各组成部分类似部件的可靠性见表2。故障率λi*=Di·λ，可靠性Ri*=1-λi*，后盖各组成部分可靠性见表2。

在后盖结构中，8个零件为串联，所以后盖结构的可靠性R=∏R*i为0.999 936，满足发射箱系统分配给端盖的可靠性指标0.999 92。由表2可知，构成盖体的环氧树脂体和弹性体是端盖可靠性的短板，这与工程实际经验一致，其他组成单元均采用机加工或货架产品，盖体为自研产品，由环氧树脂和弹性体及其他材料复合而成，复合材料制件其性能波动性比金属件大，对性能被限制在某一区间的端盖而言，盖体可靠性确实是端盖的短板。因此，提高盖体的可靠性即可提高端盖的可靠性，在新型号端盖研制过程中应关注盖体的质量和可靠性提高，综合考虑可靠性与成本，选择合理的改进措施。

表2 可靠性汇总表

3 结论

本文基于相似产品法对端盖可靠性进行了评估，评估结果显示端盖可靠性为0.999 936，满足可靠性指标。在可靠性评估过程中，发现盖体是端盖可靠性的薄弱环节，在研制过程中应予以重点关注。采用相似产品法评估可靠性，充分利用已有研制经验数据，可行性好，对参考已有型号端盖研制的发射箱端盖的可靠性评估具有普适性。