艦載直升機攜行航材需求預測

韓 玉，張作剛

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，青島 266041）

艦載直升機攜行航材需求預測

韓 玉，張作剛

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，青島 266041）

闡述了艦載直升機攜行航材面臨的問題，根據(jù)艦載直升機海上維修保障需求，簡要分析了艦載直升機機攜行航材需求規(guī)律，明確艦載直升機攜行航材研究目的，提出對應的攜行航材建模與計算方法。

攜行航材；艦載直升機；需求預測；精確保障

引言

艦載直升機是海軍艦艇部隊戰(zhàn)斗力的重要組成部分，但是在海洋“高溫、高濕、高鹽霧”和艦船上“振動、電磁”環(huán)境的影響下，以及艦載直升機在海上駐艦持續(xù)時間長，飛行強度大，使得艦載直升機故障率大增；而由于艦載直升機故障后主要依靠換件修復，因此使得艦載直升機攜行航材消耗的品種和數(shù)量也大大增加，所以航材保障成了制約艦載直升機戰(zhàn)斗力生成和保持的重要因素。

艦載直升機要保持執(zhí)行任務的能力，在很大程度上要依賴攜行航材的保障，但是現(xiàn)有的航材儲備和保障水平不能完全滿足任務需要，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

1）航材供需矛盾突出

執(zhí)行任務的部隊駐艦訓練強度加大，航材需求增加；執(zhí)行任務直升機故障規(guī)律難以準確掌握，但因遠洋航材保障困難，為確保萬無一失，攜行航材數(shù)量寧多勿少，造成航材供需矛盾比較突出。

2）航材儲備不完善

目前，航材儲備是在陸基和近海保障航材消耗經(jīng)驗的基礎上確立的，缺乏遠洋執(zhí)行任務航材保障需求分析，任務準備過程中需要緊急籌措的航材種類比較多，而單項航材的數(shù)量很少，這導致單次訂購數(shù)量少，籌措難度大，而且緊急籌措航材費用高，軍事經(jīng)濟效益不佳。

3）艦船存儲保管條件有限

由于艦船上艙室的空間有限而且存儲條件比較簡陋，大量航材攜行上艦，無法滿足航材的存儲需求，不利于航材保管。大量閑置的航材不但占據(jù)了艦船上有限的空間不便于其它工作的開展，同時也造成了航材資源的浪費。

因此對艦載直升機攜行航材進行合理預測，有利于掌握航材的消耗規(guī)律，有利于合理利用航材保障經(jīng)費，為制定航材攜行計劃提供依據(jù)，為航材保障工作提高效益，有效解決艦船上航材儲備空間較小和航材保障任務較重之間的矛盾，實現(xiàn)艦載直升機攜行航材的高效、精確保障。

1 航材攜行標準優(yōu)化方法

艦載直升機航材攜行標準，是指確定數(shù)量的艦載直升機執(zhí)行規(guī)定時間的遠洋作戰(zhàn)訓練任務所需攜行的航材配套數(shù)量。但是，由于直升機在艦船上的使用空間較陸地上有很大的限制，搭載直升機的艦船保障條件，在很大程度上決定了航材的保障模式。攜行航材標準優(yōu)化的目的在于平衡航材的需求和供應之間的矛盾，既要滿足艦載直升機維修對航材的需求同時也要減少攜行上艦的航材品種和數(shù)量，確定合理的航材 數(shù)量。

艦載直升機在艦船上的維修分為預防性維修和修復性維修。預防性維修的主要內容是：艦載直升機應完成50飛行小時、100飛行小時、7天、6個月的周期性檢查；修復性維修的主要內容是：艦載直升機應在完成故障排除、發(fā)動機更換、LRU更換、部分LRU的故障檢測和修復、SRU故障件更換、機件的簡單修復，實現(xiàn)原位和少部分故障件的離位檢修工作。根據(jù)上述情況，攜行航材標準優(yōu)化方法的整體流程圖如圖1所示，基本思路如下：

1）結合艦載直升機執(zhí)行任務的實際情況和各方面的專家經(jīng)驗，將艦載直升機上的裝備或分系統(tǒng)分解為單一的航材可更換基本單元，將每一個單元作為一個整體來處理，能夠維修的單元就是艦船上的可更換基本單元，以確定所需的航材品種。

2）使用計量的方法來分析每一種航材的歷史需求，并根據(jù)歷史需求做出未來一段時間內的需求預測。難點在于統(tǒng)計的數(shù)據(jù)大部分都是小樣本的數(shù)據(jù)，有的數(shù)據(jù)只有一個或者沒有，這種情形是由于航材壽命時間較長，在有限的使用時間內很少產(chǎn)生消耗需求。統(tǒng)計時要做到可更換基本單元和航材備件之間一一對應的關系，并制定對應的航材清單。

3）將預測的各種航材的需求量和實際消耗數(shù)量作比較，以評估預測狀況是否合理并依據(jù)實際情況進行修正，并結合執(zhí)行任務的實際情況排除不需要攜行的航材，確定航材攜行的品種。

在進行定量確定攜行航材需求量時，對于歷史需求數(shù)據(jù)信息充足的航材，用擬合的方法預測其需求。對于歷史數(shù)據(jù)缺乏的航材，根據(jù)分類，用同類航材的相關數(shù)據(jù)作為參考，擴展數(shù)據(jù)信息后預測需求。比如艦載直升機執(zhí)行任務期間的航材消耗和陸基上的航材之間的比率就可做一個簡單的定性的比較，來估計航材的大致的需求量。攜行航材品種確定后，可根據(jù)確定的品種來確定每個品種的航材具體攜行數(shù)量。

圖1 攜行航材標準優(yōu)化方法流程圖

4）以滿足攜行航材保障率為目標，最終確定攜行的航材品種和數(shù)量，達到以最合理的攜行航材數(shù)量保障最大的軍事效益，也就是保障艦載直升機的執(zhí)行任務的能力完好。攜行航材保障率是指在規(guī)定維修級別及規(guī)定時間周期內提出攜行航材需求時，能提供的航材數(shù)與需求的航材數(shù)之比。

2 攜行航材數(shù)量的建模與計算方法

攜行航材的壽命分布類型主要有指數(shù)分布、正態(tài)分布、威布爾分布。具體的分布情況如表1。

2.1 指數(shù)分布型攜行航材預測模型

按照航材分類，該模型可用于具有恒定故障率的攜行航材的預測。通常情況下，具有恒定故障率的航材屬于指數(shù)壽命型，如大部分電子元件、電阻、電容、電路板插件和集成電路等。航材的需求量為:

該式中U為航材備件保障率；j為遞增變量，從0開始逐一遞增至某一s值使得上式右邊的值大于等于U；s為航材備件需求數(shù)量；n為航材裝機數(shù)量；λ為航材故障率；t為航材預計累積工作時數(shù)（根據(jù)不同分別處理：對不可修復航材，t取航材更新周期內累積任務工作時數(shù)；對可修復航材，t取航材的平均修復時數(shù)）。

2.2 正態(tài)分布型攜行航材預測模型

按照航材分類，該模型可用于機械類攜行航材的預測，典型的有部件托架、操縱鋼索、定位彈簧、鎖骨支臂、減速器、半導體器件、硅晶體管等。

表1 攜行航材的壽命分布情況

航材的需求量為:

該式中S為所需航材數(shù)；uU為正態(tài)分布分位數(shù)；E為已知正態(tài)壽命件的均值；t為保障時間（若為磨損壽命，t取工作時數(shù)，若為腐蝕、老化壽命，t取日歷時數(shù)）；σ為標準差。

uU可從GB 4086.1統(tǒng)計分布數(shù)值表正態(tài)分布中查出，常用的正態(tài)分布分位數(shù)表見表2。

2.3 威布爾分布型攜行航材預測模型

按照航材分類，該模型可用于于機電類攜行航材的預測，典型的有斷路器（單向、三相）、電動舵機、起動發(fā)動機、電動機（交流、直流）、轉換開關、柱塞式液壓泵、活門（單向、增壓、限流）、繼電器等。

已知某航材壽命分布為三個參數(shù)威布爾分布：

該式中L=M·N（M為艦載機數(shù)量，N為航材裝機數(shù)量）；m，2σ分別為F(t)對應的均值和方差；U為航材備件保障率；μ為航材修復率（μ= 0表明航材不可修）。

綜上所述，對上述三類攜行航材數(shù)量的預測均為理想情況，由于艦載直升機執(zhí)行任務期間的特殊性，受其所處海洋環(huán)境復雜多變的因素制約，對航材的存儲和消耗會產(chǎn)生不確定的影響，以致航材實際攜行數(shù)量與預測結果會存在偏差，例如燃油增壓泵、信/數(shù)處理單元、轉速表、拉桿開關、環(huán)形卡箍、傳感器、電磁活門等，經(jīng)統(tǒng)計分析，其發(fā)生故障的次數(shù)較陸基相比有明顯增多，因此還需積極開展海洋環(huán)境因素對航材的可靠性影響的深入研究，總結航材故障和航材消耗的規(guī)律特點，并對預測結果進行修正，提高攜行航材預測的精度。

表2 常用的正態(tài)分布分位數(shù)表

3 結論

本文闡述了艦載直升機攜行保障中存在的問題，深入分析了攜行航材標準的優(yōu)化方法，通過建立指數(shù)分布、正態(tài)分布和威布爾分布的航材數(shù)量預測模型，對如何科學合理的預測艦載直升機機攜行航材的品種和數(shù)量進行了初步探索，對于提高艦載直升機攜行航材保障效率，實現(xiàn)艦載直升機攜行航材的精確保障，具有一定的參考價值。

[1] 何亞群,等．航材供應學[M]．長沙：國防科技大學出版社, 2001.

[2] 張作剛．海軍航材庫存管理[M]．北京：海潮出版社, 2008.

[3] 王正良.系統(tǒng)保障資源預測方法研究[C]. 2015年全國機械行業(yè)可靠性技術學術交流會暨第五屆可靠性工程分會第二次全體委員大會論文集,常州: 2015.

[4] 張作剛,劉星.信息化條件下航材精確保障途徑探討[J].價值工程, 2010(20):150-151．

[5] Martin T., Howard B., Mark H. Neural Network Design[M]. Beijing: China Machine Press, 2006,10-15.

[6] 李曉宇,王新閣,張磊,張瑜.面向任務的航空備件需求仿真 [J]. 系統(tǒng)仿真技術, 2011 (04)294-298.

[7] 劉洋,劉照青,王端民.基于使用可用度的航材備件預測模型及需求分析 [J]. 航空計算技術, 2007 (05):38-41.

[8] 劉喜春,鄭華,仲輝,王維平.備件配置優(yōu)化問題研究 [J]. 系統(tǒng)工程與電子技術, 2008 (10):1934-1937.

[9] 樊慶和,郁大照,陳紅. 航材后續(xù)備件訂貨周期優(yōu)化研究 [J]. 海軍航空工程學院學報, 2011 (03):337-340.

[10] 畢義明,王漢功.武器裝備損耗備件預測模型研究 [J]. 裝備指揮技術學院學報, 2004 (01):1-4.

Study on Demand Prediction of Carried Aviation Materials for Ship-borne Helicopters

HAN Yu, ZHANG Zuo-gang
(Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch, Qingdao 266041)

This paper discusses the problems of carried aviation materials for ship-borne helicopters face. According to maritime maintenance support requirement for ship-borne helicopter, it briefly analyzes the demand law of the carried aviation materials for ship-borne helicopter, clarifies the objective to research the materials, and puts forward corresponding modeling and calculation method of the materials.

carried aviation materials; ship-borne helicopter; demand prediction; precise support

E239.3

A

1004-7204（2017）02-0041-04

韓玉（1980-），男（漢），山東即墨，講師，碩士，研究方向為裝備、器材勤務技術；

張作剛（1961-），男（漢），山東高密，教授，碩士，研究方向為裝備、器材勤務技術。