基于貯存可用度的導彈武器裝備檢測周期確定方法

陳智芳

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引 言

導彈武器裝備的檢測周期影響著其貯存可用度，檢測周期越短，且通過檢測發(fā)現(xiàn)故障即進行修復，就可確保導彈武器裝備具有較高的貯存可用度，反之，貯存可用度就會較低。為此，許多專家學者開展了定期檢測方面的研究，這些研究主要從可靠性角度出發(fā)，探討了定期檢測對貯存可靠性的影響［1－2］，建立了貯存可靠性模型［3－4］，給出了可靠性模型參數(shù)估計［5－6］，并進行了模型的數(shù)字仿真研究［7］。

然而，僅從貯存可靠性角度來確定檢測周期存在一定不足，未考慮到維修性、測試性、保障性等因素的影響。對于導彈武器裝備，更應該關注其貯存可用度，因為貯存可用度綜合考慮了可靠性、維修性、測試性、保障性等因素，直觀反映了導彈武器裝備一旦需要即可投入使用的能力。為此，本文認真分析了導彈武器裝備的貯存過程以及貯存可用性與可靠性之間的關系，建立了貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學模型，并給出了檢測周期的確定方法，為工程實踐中更合理地確定檢測周期、更方便地開展使用維護工作提供了參考。

1 導彈武器裝備貯存過程分析

隨著科學技術與工業(yè)能力的發(fā)展，導彈武器裝備具有了越來越強的長期貯存能力，而導彈武器裝備的大部分服役過程是在貯存狀態(tài)中度過的。貯存過程中，受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響，導彈武器裝備不可避免地會出現(xiàn)故障，如:溫度變化過快會使裝藥表面結露受潮，并會導致電子晶體管損壞;濕度過大會導致橡膠件塑性和強度下降，還會使火帽中的擊發(fā)藥作用不可靠甚至瞎火［8］。這就要求在其出現(xiàn)故障后，能盡早發(fā)現(xiàn)并及時修復好，始終確保其可用度保持在一定水平以上，以滿足戰(zhàn)備任務需求。

為此，需要對處于貯存狀態(tài)的導彈武器裝備進行檢測。受限于人力、物力、財力等因素，檢測不可能每時每刻都進行，只能有間隔、周期性地進行定期檢測。然而并不是所有的故障都能通過檢測被發(fā)現(xiàn)，這反映在故障檢測率上，故障檢測率是指用規(guī)定的方法能夠檢測到的故障與故障總數(shù)之比。在能夠發(fā)現(xiàn)故障的情況下，就需要對故障進行修復，而修復工作需要在一定時間內完成，這個時間一般是綜合考慮戰(zhàn)備任務需求、平均維修時間、平均保障資源延誤時間等因素后權衡得出的，在相關的技術文件中予以明確。受保障資源、保障能力、管理體制等因素的影響，在該規(guī)定時間內完成修復工作具有一定概率，這種概率是維修度。完成修復后，導彈武器裝備重新處于貯存狀態(tài)。

2 基于貯存可用度的檢測周期確定方法

2.1 貯存可用性與可靠性關系分析

導彈武器裝備的貯存可用性是指處于貯存狀態(tài)的導彈武器裝備在需要開始執(zhí)行任務的任一時刻，其處于正常(無故障)狀態(tài)且可投入使用的能力，用貯存可用度來進行度量:

式中:Azc為貯存可用度;Nky為可用產(chǎn)品數(shù);N 為產(chǎn)品總數(shù)。

對于可修復產(chǎn)品，其貯存可用性與可靠性、測試性、維修性、保障性等因素有關;對于不可修復產(chǎn)品，其貯存可用性僅與可靠性、保障性有關［9］。

導彈武器裝備為可修復產(chǎn)品，根據(jù)其使用特點，更應該關注其貯存可用性，因為貯存可用性反映了導彈武器裝備一旦需要就能立即投入使用的能力［10］。

對處于貯存狀態(tài)的導彈武器裝備而言，從貯存狀態(tài)轉入使用狀態(tài)時，需進行裝備裝配、調校、檢測、加注燃料等工作，而這些工作均有明確的技術要求和操作規(guī)范，且操作人員均為經(jīng)過專業(yè)培訓的專業(yè)技術人員，故由于這些因素導致裝備不可用的概率Psw很小，則裝備的貯存可用度Azc與貯存可靠度Rzc之間存在如下關系:

在不進行檢測、修復的情形下，貯存可用度的變化趨勢和規(guī)律與貯存可靠度保持一致。根據(jù)“浴盆曲線”原理，處于貯存期內的裝備，其故障率基本不變，可靠度函數(shù)為指數(shù)函數(shù)形式，故貯存過程中可用度函數(shù)也呈指數(shù)函數(shù)形式。

2.2 貯存可用度模型

為確保導彈武器裝備貯存過程中的貯存可用度，就需要對其進行定期檢測。檢測過程中若發(fā)現(xiàn)故障，需要及時進行修復，使可用度得到提高，然后重新以指數(shù)函數(shù)形式下降。

需要說明的是，雖然進行檢測、修復能使可用度得到提高，但受故障檢測率、維修率、修復時間等因素的影響，可靠度不可能恢復到1，可用度不可能恢復到(1－Psw)。所以，如果根據(jù)“第1 次達到最低貯存可用度”來確定檢測周期，后續(xù)貯存過程中的最低貯存可用度便得不到保證。

貯存可用度的變化(從第2 次檢測開始)是一種周期性變化。每次檢測前，貯存可用度降低到最低值(根據(jù)戰(zhàn)備需要確定)，進行檢測、修復后，可用度得到提高，然后重新以指數(shù)函數(shù)形式下降，在下一次檢測前達到最低值。貯存可用度的變化趨勢和規(guī)律如圖1 所示。

圖1 貯存可用度變化趨勢和規(guī)律

圖1 中，Ad為確保裝備滿足戰(zhàn)備需要所要求的最低貯存可用度;T 為檢測周期;ξ 為修復時間;Aa為進行檢測修復情形下達到(kT +ξ)(k =2，3，4，…)時的貯存可用度;Ab為kT(k =2，3，4，…)時檢測合格的產(chǎn)品達到(kT +ξ)(k =2，3，4，…)時的貯存可用度。

設在第k(k =2，3，4，…)次定期檢測前，裝備的貯存可用度達到Ad;檢測時的故障檢測率為γ;維修率為μ;考慮到維修時間、保障資源、管理體制等因素，可用于修復的最長時間為ξ;且ξ 時間內的維修度為M，則對于該批產(chǎn)品而言，由于檢測、修復而提高的可用度為

對于該批產(chǎn)品而言，此次檢測時合格的產(chǎn)品經(jīng)過ξ 時間后，貯存可用度為

則對于該批產(chǎn)品而言，此次檢測并進行修復后，貯存可用度為

貯存可用度從Aa開始，重新以指數(shù)函數(shù)形式下降，至下一個檢測周期時(經(jīng)歷時間為t =T－ξ)，達到Ad，即

綜合式(3)～(6)，得到貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學關系模型如下:

2.3 貯存過程中檢測周期確定方法

工程實踐中，常根據(jù)戰(zhàn)備需要提出一個最低貯存可用度，這時，就可根據(jù)上文建立的數(shù)學模型，求得對應于最低貯存可用度的檢測周期。

根據(jù)式(7)，得

根據(jù)此模型，也可求得確保最低貯存可用度的第一次檢測時間t1滿足:

3 應用實例

以某型空空導彈武器裝備為例，該導彈以全彈形式貯存，檢測合格后，僅需進行簡單的結構件裝配即可投入使用。裝配工作有明確的操作規(guī)范，且操作人員為經(jīng)過專業(yè)培訓的專業(yè)技術人員，故由于裝配等因素導致導彈不可用的概率很小，可設為Psw=0.01。

根據(jù)該型導彈研制過程中開展的設計分析與試驗驗證工作，并根據(jù)類似產(chǎn)品的實際使用經(jīng)驗，可得:貯存狀態(tài)失效率λ =9.919 4 ×10－6;庫房所用檢測設備的故障檢測率γ =95%;維修率μ =1/240 =0.004 2;考慮到維修時間、保障資源、管理體制等因素，裝備管理體制規(guī)定的可用于修復的最長時間ξ=15 d=360 h。

將上述數(shù)據(jù)代入式(8)～(9)，可得對應于最低貯存可用度的檢測周期和第一次檢測時間，如表1 所示。

表1 最低貯存可用度對應檢測周期和第一次檢測時間

該型導彈在實際貯存過程中，檢測周期為18個月。根據(jù)對用戶的實際調研分析結果，每18個月檢測一次基本能夠保證85%以上的導彈合格可用，與本方法確定的檢測周期基本一致，表明該方法是合理可行的。

4 結 論

本文建立的貯存可用度與檢測周期之間的數(shù)學模型充分考慮了導彈武器裝備的實際貯存過程，綜合了可靠性、維修性、測試性、保障性等因素，能夠有效利用導彈研制過程中的設計與試驗數(shù)據(jù)來求得檢測周期，改進了主要根據(jù)可靠性信息和類似產(chǎn)品使用經(jīng)驗來確定檢測周期的不足之處。結合某型導彈的相關數(shù)據(jù)所開展的應用結果與實際調研分析結果基本一致，表明該方法具有工程實踐應用價值，可以為確定導彈武器裝備的檢測周期提供參考。

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