馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊， 遼寧 大連， 116041）

艦載深彈武器裝載可靠度試驗方法

馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊， 遼寧 大連， 116041）

針對艦載深彈鑒定試驗中裝載可靠度驗證考核不充分的問題， 分析了艦艇環(huán)境對艦載深彈武器的影響因素， 論證了環(huán)境試驗考核的邊界條件， 提出了模擬艦艇環(huán)境試驗平臺的新考核方法， 旨在解決考核試驗條件受限，艦艇保障難以實施以及考核不充分的難題， 為靶場試驗保障能力建設(shè)和鑒定試驗提供了理論依據(jù)。

艦載深彈； 裝載可靠度； 鑒定試驗； 考核

0 引言

艦載深彈武器屬于長期貯存、一次使用的武器裝備， 為保障隨時發(fā)射， 實施對敵攻擊［1］， 艦載深彈武器必須具有較高的可靠性。其裝載可靠度［2］任務(wù)剖面是將規(guī)定數(shù)量的深彈武器裝載在艦艇平臺開放的發(fā)射管中， 經(jīng)歷規(guī)定時間周期的氣候、海況等環(huán)境使用條件， 檢驗其可靠性水平［3］。艦載深彈裝載可靠度是衡量艦載深彈保持戰(zhàn)斗力的一個非常重要的可靠性指標［4］。

現(xiàn)行裝載可靠度試驗方法是在一定時間周期內(nèi)， 將少量艦載深彈武器裝載在作戰(zhàn)平臺上，期間隨艦艇執(zhí)行各類任務(wù)， 試驗結(jié)束后對艦載深彈武器進行技術(shù)檢查或發(fā)射試驗。同時根據(jù)裝載可靠性與工作可靠性之間的關(guān)系［5］， 利用Bayes、灰色理論等裝載可靠度評估方法［6-7］對裝載可靠度進行綜合評估。

隨著技術(shù)進步和部隊需求提升， 邊界條件和實戰(zhàn)化考核成為武器裝備定型試驗考核重點， 同時也是科研、試驗中的難點［8］。由于現(xiàn)行考核評估方法存在試驗周期長、協(xié)調(diào)難度大、存在安全隱患、邊界條件考核不足和可靠性驗證不夠充分等不足。因此急需分析艦艇實戰(zhàn)使用時深彈使用環(huán)境， 明確考核指標（要素）及其邊界條件， 根據(jù)艦載深彈武器的實際特點， 研究新的試驗方法。

1 實際使用環(huán)境

艦載深彈武器裝載在作戰(zhàn)平臺上， 要保證艦載深彈武器戰(zhàn)備狀態(tài)， 就是要求艦載深彈武器能夠耐受環(huán)境變化影響， 電氣性能正常。

針對艦艇作戰(zhàn)平臺特點， 結(jié)合艦載深彈值班時為非密封狀態(tài)的實際， 在艦艇處于停泊狀態(tài)時，深彈武器使用環(huán)境包括高溫、低溫、淋雨、濕熱、鹽霧、積冰/凍雨等環(huán)境； 當艦艇處于航行狀態(tài)時，深彈武器使用環(huán)境增加了振動等環(huán)境［9-10］。

根據(jù)試驗加嚴和邊界考核的原則， 艦載深彈武器最嚴酷使用環(huán)境為艦艇在酷熱或高寒海域，在高海況條件下高速航行。假設(shè)艦載深彈武器發(fā)射管數(shù)為 n， 按作戰(zhàn)使用要求， 在一個戰(zhàn)備任務(wù)期間， 有 n發(fā)彈是在發(fā)射管內(nèi)， 處于隨時可發(fā)射狀態(tài)， 當艦艇在酷熱海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環(huán)境包括高溫、淋雨、濕熱、鹽霧和振動環(huán)境等； 當艦艇在高寒海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環(huán)境包括低溫、鹽霧、振動和積冰/凍雨環(huán)境等。

2 新型試驗方法

2.1 現(xiàn)行試驗方法

現(xiàn)行裝載可靠度試驗方法是結(jié)合海軍現(xiàn)狀的貼近實戰(zhàn)條件的考核， 不能滿足未來的使用需求。主要存在以下不足: 1） 試驗周期長； 2） 在現(xiàn)役艦艇上進行實航試驗協(xié)調(diào)難度大； 3） 產(chǎn)品未定型， 且產(chǎn)品容易受試驗人員及設(shè)備影響， 存在安全隱患， 危及艦艇安全； 4） 現(xiàn)役艦艇有其本身使命任務(wù)， 不能因為裝載可靠度試驗航行至特定海區(qū)， 邊界條件考核不足； 5） 部隊戰(zhàn)備任務(wù)較重，平時需要攜帶戰(zhàn)斗彈藥值班， 保障試驗較為困難，即便部隊支持新武器試驗， 能夠保障的存放位置數(shù)量也較為有限， 使得可靠性驗證不夠充分， 使現(xiàn)行試驗方法不能適應(yīng)未來對武器性能需求。為了滿足未來全球作戰(zhàn)的需求， 需要制定一套更科學(xué)、更全面的裝載可靠度試驗方法。

2.2 新型試驗方法

根據(jù)艦艇環(huán)境對艦載深彈武器裝載可靠度的影響分析， 結(jié)合我國深彈實際特點， 提出 2種改進試驗方法: 實際自然環(huán)境條件試驗方法和模擬自然環(huán)境試驗方法。

方法一， 實際自然環(huán)境條件試驗方法: 選擇在南海島嶼等極熱地點建立高溫環(huán)境試驗基地，完成裝載可靠度試驗高溫、淋雨、濕熱、鹽霧等條件考核； 選擇在南極或西藏等極寒地點建立低溫環(huán)境試驗基地， 裝載可靠度試驗低溫條、積冰/凍雨條件考核。同時建設(shè)振動試驗設(shè)施， 同步完成相應(yīng)試驗考核。

方法二， 模擬自然環(huán)境條件試驗方法: 選擇在海中近岸處建設(shè)一個試驗基地， 模擬高溫環(huán)境和低溫環(huán)境， 既能夠完成裝載可靠度試驗高溫條件考核， 也能夠完成裝載可靠度試驗低溫條件考核。同時建設(shè)淋雨、濕熱、鹽霧、振動和積冰/凍雨等試驗設(shè)施， 同步完成相應(yīng)試驗考核。

3 新型考核方法

3.1 實際自然環(huán)境條件考核

1） 南海島嶼

全年大部分時間， 南海島嶼均處在高溫、高濕、高鹽條件， 滿足試驗邊界考核要求， 不需要安裝相應(yīng)的試驗設(shè)備； 全年降水較多， 但不能保證在試驗期間滿足試驗需求； 需要安裝振動試驗設(shè)備， 完成振動試驗。

2） 南極或西藏

冬季時間較長， 滿足低溫試驗邊界考核要求，不需要安裝相應(yīng)的試驗設(shè)備； 由于氣溫低， 積冰/凍雪條件容易實現(xiàn)； 需要安裝鹽霧、振動等試驗設(shè)備， 完成鹽霧、振動等試驗。

3.2 模擬自然環(huán)境條件考核

試驗環(huán)境均不處于邊界條件， 所有環(huán)境條件均需要模擬， 需要安裝溫度、濕度、鹽霧、振動、積冰/凍雪和淋雨等全部試驗設(shè)備， 完成溫度、濕度、鹽霧、振動、積冰/凍雪和淋雨等試驗。

3.3 對比分析

1） 氣候影響

實際自然環(huán)境條件考核方法中的自然氣候在滿足試驗需求時， 有其不利的方面: 一是對試驗設(shè)備的影響， 高溫、高濕和高鹽容易損壞試驗設(shè)備， 臺風(fēng)、低溫、積雪等也容易造成設(shè)備損壞； 二是極端天氣可能對試驗進程和試驗設(shè)備造成影響。

2） 實用性

模擬自然環(huán)境條件建設(shè)前期花費較大， 但在此基礎(chǔ)上可以統(tǒng)籌建設(shè)其他試驗場所， 降低成本。實際自然環(huán)境條件前期建設(shè)花費低， 但地處偏遠且環(huán)境惡劣， 后續(xù)維護保障開支較大， 完成試驗任務(wù)時， 大量試驗人員及裝備需要到試驗現(xiàn)場， 試驗開支大。但模擬自然環(huán)境條件試驗實施方便， 后續(xù)實用性較好。

3） 試驗保障

實際自然環(huán)境條件考核方法受自然條件限制，可能會出現(xiàn)在試驗周期內(nèi)因條件不能滿足要求而不能完成試驗的情況， 導(dǎo)致試驗周期難以保證。

模擬自然環(huán)境條件考核方法特點是所有環(huán)境條件均需要模擬， 但這種考核方法的最大優(yōu)點是試驗條件受控， 試驗保障有力。

綜合分析實際自然環(huán)境條件考核和模擬自然環(huán)境條件考核這 2種方法， 通過試驗?zāi)康倪_到情況、試驗效費比等方面綜合評定， 可以確認第2種方法， 即模擬自然環(huán)境條件考核方法是較為合理的考核方法。

4 考核方法實現(xiàn)

4.1 試驗考核條件確定

1） 高溫條件

世界范圍內(nèi)熱氣候類型的高溫循環(huán)數(shù)據(jù)見圖1［9］。

圖1 高溫日循環(huán)Fig. 1 Curves of high temperature daily cycle for assessment condition

由圖1可知， 當深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的高溫溫度范圍為33℃～71℃。

2） 低溫條件

世界范圍內(nèi)冷氣候類型的低溫循環(huán)數(shù)據(jù)見表1［9］。

由表1可知， 當深彈武器在寒帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的低溫溫度范圍為-10℃～-51℃。

表1 低溫環(huán)境循環(huán)范圍Table 1 Circle range of low temperature environment

3） 濕熱條件

濕熱循環(huán)數(shù)據(jù)見圖2［9］。

圖2 濕熱循環(huán)控制圖Fig. 2 Curves of damp and heat circulation control for assessment condition

當深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的濕度為 95%±5% RH， 高溫溫度范圍為30℃～60℃。

4） 鹽霧條件

海水鹽度變化曲線是雙峰曲線， 南北緯度20°～30°之間鹽度最高， 分別向赤道和南北兩極遞減， 平均鹽度3.5%， 鹽度最高值為7%～8%， 因此深彈武器在熱帶海域執(zhí)行任務(wù)期間， 需要耐受的鹽度范圍為7%～8%。

5） 淋雨條件

熱帶海域降雨多為陣雨， 短時間雨量較大，持續(xù)時間短， 同時深彈武器通常均進行浸漬試驗且安裝狀態(tài)沒有變化， 則在此不再考慮降雨對裝備的影響。

6） 傾斜搖擺條件

深彈武器均固定在艦船上， 不存在傾斜狀態(tài)，僅隨艦船在風(fēng)浪中搖擺， 其搖擺量值見表2［9］。

表2 水面艦艇搖擺量值Table 2 Swing value of surface ship

7） 振動條件

振動包含由于艦船航速、海況、艦船機動等變化產(chǎn)生的隨機振動， 還有艦船螺旋槳、往復(fù)機械及船體共振引起的周期振動。船上運輸貨物的振動環(huán)境基本與安裝在船上的裝備相同［9］， 安裝在船上的振動暴露量級分為隨機和正弦2個部分，試驗量級見圖3和圖4。

圖3 隨機部分試驗量級Fig. 3 Test magnitude of random part

圖4 正弦部分試驗量級Fig. 4 Test magnitude of sine part

8） 積冰/凍雨條件

積冰/凍雨主要是艦船在寒冷海域航行時由于降雨或海水濺沫形成積冰/凍雨環(huán)境， 當艦艇航行過程中， 由于發(fā)射管帶有口蓋， 深彈武器處于受保護狀態(tài)， 因此可以不考慮積冰/凍雨影響。

綜合上述8個方面的分析， 深彈武器裝載可靠度試驗需要考慮高溫、低溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動6種因素。

4.2 試驗考核方法

通過試驗考核條件分析， 結(jié)合影響因素的自然規(guī)律， 可以將裝載可靠度試驗分為 2個部分考核。一是高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動考核， 二是低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動考核。為了達到考核目的， 需要選擇適當近岸海域， 利用海水和海上大氣條件， 人工建設(shè)溫度、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗設(shè)備， 在海中建設(shè)形成一試驗平臺， 平臺可分為熱帶環(huán)境實驗室和寒區(qū)環(huán)境實驗室， 熱帶環(huán)境實驗室可建立高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗環(huán)境， 寒區(qū)環(huán)境實驗室可建立低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗環(huán)境，將一定數(shù)量的深彈武器裝入試驗平臺的發(fā)射管中，進行一定時間周期的實驗室裝載試驗， 試驗完成后， 通過發(fā)射平臺向海中發(fā)射深彈武器， 檢驗深彈武器的技術(shù)狀態(tài)。

5 結(jié)束語

國內(nèi)單項環(huán)境試驗設(shè)備技術(shù)非常成熟， 將多個單項試驗設(shè)備集成在一個平臺內(nèi)， 綜合作用形成類似于實際艦艇使用環(huán)境的試驗環(huán)境， 在同一時間段內(nèi)對一型裝備進行大批量可靠性檢驗， 在技術(shù)上是完全可行的。

通過分析表明: 采用模擬自然環(huán)境條件試驗方法等效替代艦艇實戰(zhàn)條件下的實航試驗進行考核是可行的。模擬自然環(huán)境條件考核方法， 將影響裝載可靠度的全部因素及其邊界條件納入了考核條件， 該方法考核全面、合理， 安全性高， 且不需協(xié)調(diào)部隊的戰(zhàn)備值班， 實施簡便， 能進行大量的專項裝載可靠度試驗， 對裝載可靠度進行充分驗證， 使考核更充分。該試驗方法和試驗理論將不再因試驗保障難而得不到實現(xiàn)， 使得今后試驗更貼近于實戰(zhàn)化、邊界考核， 使得試驗考核更加科學(xué)、全面。

文中以較為典型的深彈武器為例， 對裝載可靠度模擬自然環(huán)境試驗方法進行了闡述， 為同類型武器的環(huán)境試驗提供參考。

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［2］ 孟慶玉， 周徐昌. 魚雷可靠性工程基礎(chǔ)［M］. 武漢: 海軍工程大學(xué)出版社， 1987.

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（責(zé)任編輯: 許 妍）

Assessment Method of Loading Reliability for Shipborne Depth Charge

MA Hao-wen， TIAN Shu-dong
（91439th， The People′s Liberation Army of China， Dalian 116041， China）

Aiming at the problem that the assessment of loading reliability is insufficient in shipborne depth charge evaluation test， the factors of warship environment influencing shipborne depth charge are analyzed， and the boundary condition of environment test is discussed. Then， a new assessment method via simulating the warship environment test platform is presented to solve the problems that the testing condition is limited， the warship support is difficult to be implemented， and the assessment is insufficient. This study may provide theoretical basis for support capability construction of range test and evaluation test.

shipborne depth charge； loading reliability； evaluation test； assessment

TJ650.6； TB114.3

A

1673-1948（2016）04-0299-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.011

2016-04-24；

2016-05-20.

馬浩文， （1978-）， 男， 工程師， 主要研究方向為水中兵器試驗技術(shù).