雷達(dá)保障性分析方法的研究與示例

摘" 要：該文介紹雷達(dá)保障性分析的過(guò)程，涉及制定保障性要求、確定維修保障方案、優(yōu)化保障資源等多個(gè)方面。同時(shí)，基于保障性分析的基本方法和步驟，結(jié)合某雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)，采用故障模式影響分析（FMEA）、以可靠性為中心的維修分析（RCMA）和修理級(jí)別分析步驟（RLA）的方法對(duì)其開(kāi)展保障性分析，為雷達(dá)裝備的保障性設(shè)計(jì)提供重要理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；保障性分析；故障模式影響分析；以可靠性為中心的維修分析；修理級(jí)別分析步驟

中圖分類號(hào)：TN95" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）07-0009-04

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的快速演變和技術(shù)的日新月異，部隊(duì)對(duì)裝備的使用頻率和依賴度不斷提升。雷達(dá)作為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中一種重要的裝備，其作用愈發(fā)凸顯。然而雷達(dá)的綜合保障問(wèn)題已成為制約其作戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)持續(xù)性的重要因素[1]。在雷達(dá)研制之初，就需要對(duì)雷達(dá)的可靠性、維修性、保障性進(jìn)行全面分析，以確保雷達(dá)裝備在實(shí)戰(zhàn)中能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。在雷達(dá)研制過(guò)程中還需要對(duì)保障性進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證，確保雷達(dá)裝備在實(shí)際使用中能夠達(dá)到預(yù)期的要求。在雷達(dá)的作戰(zhàn)使用過(guò)程中，需要根據(jù)使用的現(xiàn)實(shí)情況對(duì)雷達(dá)裝備的備件需求、人力需求、設(shè)備與設(shè)施需求等多個(gè)方面的保障需求進(jìn)行不斷的完善[2-4]。

現(xiàn)有的已經(jīng)提出的裝備保障性分析示例包括飛機(jī)[5]、艦船[6]等，具體針對(duì)雷達(dá)保障性分析的甚少。雷達(dá)裝備的保障性分析具有其特殊性，因此本文基于保障性分析，提出一整套符合雷達(dá)研制和使用的保障性方案示例。

1" 保障性分析

保障性是裝備的設(shè)計(jì)特性及計(jì)劃保障資源滿足平時(shí)戰(zhàn)備完好性和戰(zhàn)時(shí)利用率要求的能力。保障性分析是在裝備壽命周期內(nèi)，確保裝備在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)和升級(jí)時(shí)得到經(jīng)濟(jì)有效的保障而開(kāi)展的一系列分析活動(dòng)[3]。下面介紹與雷達(dá)保障性分析有關(guān)的基本方法和步驟。

1.1" 明確保障性要求

雷達(dá)的保障性要求是指在雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和使用過(guò)程中，為確保雷達(dá)在各種環(huán)境和條件下都能可靠運(yùn)行并滿足作戰(zhàn)需求，而提出的一系列保障性指標(biāo)和要求。這些要求涵蓋了雷達(dá)系統(tǒng)的可靠性、維修性、測(cè)試性和保障性等多個(gè)方面，旨在確保雷達(dá)系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)都能得到及時(shí)、有效的保障支持[4]。在制定雷達(dá)保障性要求時(shí)，需要充分考慮雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境和作戰(zhàn)需求，以確保保障性要求既符合實(shí)際情況，又能滿足作戰(zhàn)要求。同時(shí)，還需要關(guān)注雷達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和作戰(zhàn)需求變化，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化保障性要求，以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展需求。

1.2" 確定保障性設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)雷達(dá)的作戰(zhàn)效能與保障性目標(biāo)，給出雷達(dá)明確的可靠性、維修性、測(cè)試性、環(huán)境適應(yīng)性等與保障性相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，來(lái)指導(dǎo)雷達(dá)的設(shè)計(jì)，確保雷達(dá)在復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境下具有易于保障的設(shè)計(jì)特性。

1.3" 確定和優(yōu)化保障資源

確定保障資源需要全面考慮雷達(dá)裝備的保障需求、備件需求、人力需求、設(shè)備與設(shè)施需求以及環(huán)境與安全要求等因素。通過(guò)制定合理的保障資源要求文件，可以有效指導(dǎo)雷達(dá)裝備的研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)和使用過(guò)程中的保障工作，提高裝備的可靠性和作戰(zhàn)效能。

1.4" 確定維修保障方案

首先，根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和維修需求，劃分不同級(jí)別的維修，確保各級(jí)別的維修能力與其任務(wù)相匹配。其次，針對(duì)雷達(dá)不同的分系統(tǒng)潛在的故障模式，需要細(xì)化維修專業(yè)分工，以提高維修效率和質(zhì)量。同時(shí)，要明確檢查性維修（雷達(dá)檢查）、預(yù)防性維修（雷達(dá)維護(hù)）和修復(fù)性維修（雷達(dá)維修）的比例和優(yōu)先級(jí)，以及具體的修理策略，以應(yīng)對(duì)不同類型的故障。

1.5" 保障性分析基本過(guò)程

在雷達(dá)的方案論證階段，通過(guò)由上而下的順序，依據(jù)“雷達(dá)系統(tǒng)—分系統(tǒng)—功能設(shè)備”這個(gè)架構(gòu)，設(shè)計(jì)相互之間的機(jī)械和電氣接口來(lái)優(yōu)化雷達(dá)的保障特性設(shè)計(jì)。在工程研制階段，將雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行層級(jí)劃分，根據(jù)每一級(jí)設(shè)備的功能和故障模式進(jìn)行維修規(guī)劃，自下而上地列出每一級(jí)所需求的保障資源，建立一個(gè)完整的雷達(dá)保障體系。最后，要在雷達(dá)的全壽命周期中進(jìn)行保障性的驗(yàn)證、評(píng)估、修改，不斷地進(jìn)行迭代，從而完善整個(gè)保障體系。

1.6" 保障性評(píng)估與驗(yàn)證

在雷達(dá)保障性評(píng)估與驗(yàn)證過(guò)程中，需要注重?cái)?shù)據(jù)的收集和分析，與實(shí)際用戶溝通，了解他們對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)保障性的實(shí)際感受和需求，確保評(píng)估與驗(yàn)證結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，根據(jù)評(píng)估與驗(yàn)證結(jié)果，及時(shí)修改和優(yōu)化保障性設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高雷達(dá)的作戰(zhàn)效能和維修效率。

2" 保障性分析方法

首先，運(yùn)用故障模式影響分析（FMEA），識(shí)別雷達(dá)中可能出現(xiàn)的各種故障模式，并評(píng)估這些故障對(duì)雷達(dá)性能的影響，根據(jù)影響程度對(duì)故障模式進(jìn)行排序，列出優(yōu)先級(jí)，從而確定雷達(dá)、分系統(tǒng)、功能設(shè)備的維修工作類型。然后，利用以可靠性為中心的維修性分析（RCMA）技術(shù)，參照FMEA的結(jié)果，詳細(xì)分析每項(xiàng)維修工作的步驟，并確定所需的保障資源。最后，通過(guò)修理級(jí)別分析（RLA），確定故障產(chǎn)品的維修策略，即決定是在哪個(gè)級(jí)別（如基層級(jí)、中繼級(jí)或基地級(jí)）進(jìn)行修理[5]。通過(guò)這一系列的保障性分析流程，形成保障性分析報(bào)告。

2.1" 故障模式影響分析（FMEA）分析步驟

2.1.1" 明確雷達(dá)組成和功能劃分

首先，需要明確雷達(dá)的組成和功能劃分。整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)通常包括發(fā)射和接收分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、信號(hào)處理分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)，以及顯示和控制分系統(tǒng)等。每個(gè)分系統(tǒng)都有其特定的功能，例如發(fā)射和接收分系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)生和發(fā)射射頻信號(hào)、接收回波信號(hào)，天線分系統(tǒng)負(fù)責(zé)輻射和接收電磁波，信號(hào)處理分系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理和分析。

2.1.2" 繪制功能和可靠性方框圖

在定義了系統(tǒng)之后，需要繪制功能和可靠性方框圖。這個(gè)方框圖將展示雷達(dá)的各個(gè)分系統(tǒng)以及功能單元、它們之間的工作過(guò)程、相互影響和相互依賴關(guān)系。

2.1.3" 確定潛在的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)和功能的影響

接下來(lái)，需要確定雷達(dá)各分系統(tǒng)及其接口設(shè)備所有潛在的故障模式。例如，發(fā)射和接收分系統(tǒng)可能出現(xiàn)功率不足、靈敏度下降、噪聲增大等故障模式。對(duì)于每個(gè)故障模式，需要分析其對(duì)整個(gè)所屬分系統(tǒng)功能的影響，以及對(duì)整個(gè)雷達(dá)任務(wù)效能的影響。

2.1.4" 評(píng)估故障模式的嚴(yán)酷度類別

根據(jù)潛在故障模式的影響，需要評(píng)估其嚴(yán)酷度的類別。例如，如果某個(gè)故障模式導(dǎo)致雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到目標(biāo)，那么它的嚴(yán)酷度類別可能是Ⅰ類。對(duì)于這類嚴(yán)重故障模式，應(yīng)通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)來(lái)消除它們，或者在設(shè)計(jì)階段就采取預(yù)防措施來(lái)減小其發(fā)生的概率。

2.1.5" 確定檢測(cè)方法和補(bǔ)償措施

對(duì)于每個(gè)潛在的故障模式，需要確定相應(yīng)的檢測(cè)方法和補(bǔ)償措施。檢測(cè)方法包括定期檢查、性能測(cè)試等，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。補(bǔ)償措施包括冗余設(shè)計(jì)、故障轉(zhuǎn)移等，以在故障發(fā)生時(shí)保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.1.6" 填寫(xiě)FMEA分析表

最后，需要將上述分析結(jié)果填入FMEA分析表中。這個(gè)表格應(yīng)包括以下信息：故障模式、故障原因、影響的功能或產(chǎn)品、對(duì)系統(tǒng)和任務(wù)的影響、嚴(yán)酷度類別、檢測(cè)方法和補(bǔ)償措施等。通過(guò)這個(gè)表格，可以清晰地看到每個(gè)潛在故障模式的相關(guān)信息，并為后續(xù)的改進(jìn)和維護(hù)提供依據(jù)。

2.2" 以可靠性為中心的維修分析（RCMA）步驟

2.2.1" 確定關(guān)鍵件和重要件

根據(jù)FMEA分析表中列出的故障模式及其嚴(yán)酷度類別，將嚴(yán)酷度類別為Ⅰ類的產(chǎn)品確定為關(guān)鍵件。這些故障模式可能會(huì)對(duì)雷達(dá)的性能、安全性和任務(wù)完成能力產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此需要特別關(guān)注。

將嚴(yán)酷度類別為II類、III類的產(chǎn)品確定為重要件。這些故障模式雖然不如關(guān)鍵件那么嚴(yán)重，但仍然可能對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，因此需要給予一定的重視。

2.2.2" 對(duì)關(guān)鍵件和重要件進(jìn)行邏輯決斷圖分析

邏輯決斷圖是一種決策工具，可以幫助我們根據(jù)故障模式的特點(diǎn)、發(fā)生頻率、維修成本等因素，確定這些關(guān)鍵件和重要件需要進(jìn)行的維修工作類型、維修時(shí)機(jī)和維修頻率。

在邏輯決斷圖分析過(guò)程中，需要考慮多種因素，如故障模式對(duì)系統(tǒng)性能的影響、維修工作的可行性、維修成本等。根據(jù)這些因素的綜合評(píng)估，可以確定最合適的維修策略，包括預(yù)防性維修、修復(fù)性維修、改善性維修等。

2.2.3" 將分析結(jié)果填入記錄表中

完成邏輯決斷圖分析后，需要將分析結(jié)果填入記錄表中。這個(gè)記錄表應(yīng)包括以下信息：產(chǎn)品名稱、故障模式、嚴(yán)酷度類別、維修工作類型、維修時(shí)機(jī)和維修頻率等。通過(guò)這個(gè)記錄表，可以清晰地看到每個(gè)關(guān)鍵件和重要件的維修需求和策略，為后續(xù)的維修工作提供指導(dǎo)。

2.3" 修理級(jí)別分析步驟（RLA）

2.3.1" 系統(tǒng)層次劃分與待分析產(chǎn)品確定

根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，將其劃分為不同的層次（如分系統(tǒng)、組件等）。確定待分析的具體產(chǎn)品，即需要評(píng)估與驗(yàn)證的雷達(dá)分系統(tǒng)或組件。

2.3.2" 收集相關(guān)參數(shù)信息

收集與待分析產(chǎn)品修理相關(guān)的所有參數(shù)信息，如設(shè)計(jì)文檔、故障數(shù)據(jù)、維修手冊(cè)等。確保這些信息的準(zhǔn)確性和完整性，以便后續(xù)分析工作的順利進(jìn)行。

2.3.3" 修理影響因素分析

分析影響或限制產(chǎn)品修理的多種因素，包括但不限于：①修理技術(shù)，當(dāng)前可用的維修技術(shù)和工具。②保密性和安全性，修理過(guò)程中需遵守的保密和安全標(biāo)準(zhǔn)。③任務(wù)成功性，修理對(duì)雷達(dá)任務(wù)執(zhí)行的影響。④裝卸運(yùn)輸要求，產(chǎn)品對(duì)裝卸和運(yùn)輸?shù)奶厥庖蟆＂荼Ｕ显O(shè)備依賴，修理所需的特定設(shè)備或資源。⑥人員要求，執(zhí)行修理所需的專業(yè)技能和人員配置。

2.3.4" 確定修理策略

基于上述分析，確定待分析產(chǎn)品是否可修以及最佳的維修級(jí)別（如基層級(jí)、中繼級(jí)或基地級(jí)）。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和效率，確定經(jīng)濟(jì)、合理的維修級(jí)別和在該級(jí)別的修理方法。

2.3.5" 形成維修策略報(bào)告

將分析結(jié)果整理成維修策略報(bào)告，包括推薦的維修級(jí)別、修理方法和所需的資源。報(bào)告應(yīng)清晰、具體，并提供實(shí)施建議，以便決策者和管理者能夠快速了解并采納。

3" 某雷達(dá)保障性分析示例

3.1" 制定雷達(dá)保障性要求及設(shè)計(jì)指標(biāo)

某雷達(dá)用于探測(cè)敵方火炮陣地坐標(biāo)，上報(bào)給指揮系統(tǒng)進(jìn)行打擊和摧毀。雷達(dá)由天線收發(fā)分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)、顯示及操控分系統(tǒng)、定位定向等組成。雷達(dá)組成及功能框圖如圖1所示。

3.2" 確定維修保障方案

根據(jù)雷達(dá)使用維修要求，雷達(dá)維修級(jí)別分為基層級(jí)、基地級(jí)二級(jí)，其中基層級(jí)維修只進(jìn)行故障件更換，對(duì)更換下來(lái)的故障件，該級(jí)別一般不負(fù)責(zé)修理；基地級(jí)維修是對(duì)基層級(jí)更換的故障件進(jìn)行維修或報(bào)廢處理。

3.3" 雷達(dá)保障性分析

根據(jù)雷達(dá)的功能框圖，將雷達(dá)設(shè)備劃分為不同的層級(jí)，按照約定的層級(jí)，進(jìn)行保障性分析。

3.3.1" 故障影響模式分析（FMEA）

對(duì)雷達(dá)進(jìn)行故障模式影響分析（FMEA）評(píng)估，評(píng)定其對(duì)系統(tǒng)性能的影響即嚴(yán)酷度等級(jí)。雷達(dá)FMEA分析如圖2所示。

3.3.2" 以可靠性為中心的維修分析（RCMA）

由圖2可知，嚴(yán)酷度類別有Ⅱ類、Ⅲ類2種情況。其中，Ⅱ類為致命性的，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)功能喪失或任務(wù)失敗的故障；Ⅲ類為臨界的，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)功能下降的故障。下面僅以伺服鎖定機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行維修分析。

由于伺服鎖定機(jī)構(gòu)的故障嚴(yán)酷度等級(jí)為Ⅲ類，因此以其為例進(jìn)行邏輯決斷分析。鎖定機(jī)構(gòu)的維修分析（RCMA）如圖3所示。圖3中包含了伺服鎖定機(jī)構(gòu)故障的維修方式、維修周期、維修級(jí)別等。

由圖3可知，伺服鎖定機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障的具體維修項(xiàng)目。對(duì)維修項(xiàng)目進(jìn)行修理級(jí)別（RLA）分析包括檢查、維護(hù)和維修等保障資源分析，如圖4—圖6所示。

4" 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了雷達(dá)保障性分析的基本過(guò)程和方法，具體論述了雷達(dá)保障性設(shè)計(jì)的步驟，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，將保障性分析理論與雷達(dá)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，為提高雷達(dá)裝備的保障性能力提供有效參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 章文晉，郭霖瀚.裝備保障性分析技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

[2] 朱亮標(biāo)，李慶萌.裝備綜合保障信息化綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2021，39（2）：77-80.

[3] 丁定浩，陸軍.可靠性、維修性、保障性參數(shù)指標(biāo)體系探討[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2011，6（2）：170-174.

[4] 中國(guó)人民解放軍總裝備部.可靠性維修性保障性術(shù)語(yǔ)：GJB 451A—2005[Z].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2005.

[5] 拜斌.軍用飛機(jī)保障性分析設(shè)計(jì)與研究[J].西安航空學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，34（1）：30-35.

[6] 邱耀，暢曉鵬.船用柴油機(jī)保障方案的制定[J].柴油機(jī)，2022，44（4）：25-30.

Abstract： This paper introduces the process of radar supportability analysis， which involves many aspects such as formulating supportability requirements， determining maintenance support plans， and optimizing support resources. At the same time， based on the basic methods and steps of supportability analysis and the technical characteristics of a certain radar， the methods of Failure Mode Impact Analysis （FMEA）， Reliability-centered Maintenance Analysis （RCMA） and Repair Level Analysis Step （RLA） are used to carry out supportability analysis and provide important theoretical and practical guidance for the supportability design of radar equipment.

第一作者簡(jiǎn)介：陳卓（1984-），男，碩士，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。