试飞阶段航空武器可靠性评估方法研究

试飞阶段航空武器可靠性评估方法研究

文章对航空武器的可靠性指标体系进行了梳理，并总结了一些常用的可靠性参数评估方法，对不同的方法进行了分析和比较，为开展航空武器的可靠性评估工作提供参考和借鉴。

标签：航空武器；可靠性；评估

1 概述

随着航空装备的不断发展，航空武器的可靠性已成为影响装备作战效能的关键因素之一。因此，开展航空武器的可靠性评估工作显得尤为重要。

航空武器的可靠性评估是指处理、分析产品在试飞期间收集的可靠性数据，对航空武器是否达到规定的可靠性水平进行评估。由于试飞阶段航空武器的使用环境为真实的使用环境，因此，在该阶段进行航空武器的可靠性评估更能反映产品的真实水平，有必要对试飞阶段的航空武器可靠性评估方法展开深入的分析和研究。

2 航空武器可靠性评估技术发展

我国早在上世纪80年代就开始对航空武器可靠性评估方法进行系统的研究。1987年发布的GJB376-1987《火工品可靠性评估方法》，对评估火工品的可靠性评估方法进行了规范；1994年发布的GJB 1909.8-1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求火炮》、GJB 1909.9-1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求弹药》对火炮和弹药的可靠性指标进行了规范，其后于2009年修订的GJB 1909A-2009《装备可靠性维修性保障性要求论证》又增加了对弹道导弹的可靠性指标体系的规范；在2005年发布的GJB5489.13-2005《航空机枪试验方法第13部分：可靠性》规范了航空机枪的可靠性试验方法。

虽然几十年来航空武器的可靠性评估技术取得了不小的发展，但是对于试飞阶段航空武器的可靠性评估，目前尚未形成一套有效、合理的评估方法。

3 航空武器常用可靠性指标体系及评估方法

3.1 航空武器分类及常用可靠性指标体系

航空武器按结构分为以下几类：航空机炮（枪）、航空炸弹、航空火箭弹、空空导弹、空地导弹、航空鱼雷和航空水雷。此外，还可按其他标准或要求，对航空武器进行分类。例如，按装填物不同，分为常规与非常规航空武器；按有无制导，分为制导与非制导航空武器；按弹道形式，分为弹道式、巡航式、半弹道式航空武器；按杀伤机理，分为硬杀伤和软杀伤武器；按使用方式，分为航空射击武器和轰炸武器。

对于航空武器的可靠性研究来说，通常按照航空武器的结构和使用方式对其可靠性指标体系进行划分。文章参考了GJB1909A-2009《装备可靠性维修性保障性要求论证》等相关的国军标和目前国内外常用的航空武器可靠性指标，对航空武器的可靠性指标体系进行了梳理，如表1所示。

由于航空武器的平均故障间隔时间、平均严重故障间隔时间等指标的可靠性评估方法可采用机载航空产品的可靠性评估方法，文章在此不再详述，以下仅针对目前常用的航空武器特有的可靠性指标的评估方法进行介绍。

3.2 故障率

3.2.1 评估方法概述

对于航空机炮（枪）来说，故障率是其重要的可靠性指标之一。试飞阶段对于故障率的外场评估应当制定航空机炮（枪）故障的判别准则和故障统计原则，并建立适用于外场的评估模型。

3.2.2 故障判定原则

航空机炮（枪）具体故障判定原则为：（1）由于被试航空机炮（枪）的原因而产生的故障；（2）零（部）件未达到规定寿命破损出现的故障；（3）因加工误差而造成的故障；（4）因弹链等供弹具造成的故障；（5）在试验过程中出现的炮（枪）管裂纹、自燃、炸壳、膛炸、待发时自行击发、断壳、卡弹、卡壳、掉弹等故障。

3.2.3 故障统计原则

航空机炮（枪）故障统计应遵循下列原则：（1）有备份件的零（部）件未达到规定寿命破损而频繁出现的相同故障，如更换零件后可以排除，记为一次故障；（2）同一类故障现象未查出原因或同一类故障现象是由于多种原因诱发的，均记为一次故障；（3）因同一原因引起的同类故障，如采取措施后可以排除，记一次故障；（4）因零件已达到规定寿命未及时更换引起的故障不记；（5）因操作及装配、调整不符合技术文件要求所引起的故障不记；（6）因维护不当而造成的故障不记。

3.2.4 评估模型

评估期间，收集航空机炮（枪）的可靠性数据，包括试验中被试炮（枪）的射弹量、故障次数及零（部）件破损情况。采用公式（1）计算故障率：

航空机炮（枪）的故障率评估结论按以下原则给出：

（1）当故障数不为零时，按公式（2）计算故障率，与指标值进行比较后，

给出评估结论；（2）当故障数为零时，给出达标结论。

3.3 航空武器的可靠度

3.3.1 概述

航空武器的可靠度是航空武器可靠性的概率度量，主要是针对航空弹药和弹道导弹而言的，包括作用可靠度、发射可靠度、飞行可靠度等。

由于航空弹药和弹道导弹的相关试验属于成败型试验，在工程上通常采用计数法和计量法进行评定其可靠度。

3.3.2 计数法评定可靠度

当航空武器没有一个明显的、特定的示性参数决定其性能时，一般应采用计数法评定可靠度。采用技术发评定可靠度时，抽取一定的样本进行真实条件下的试验，根据抽样试验数n，失效数f以及给定置信度γ，计算出航空武器的可靠度。若批量总数N>10n，可按二项分布计算可靠度的置信下限

式中：F-失效数；RL-可靠度；n-试验数；？酌-置信度。

若批量总数N≤10n，按超几何分布计算RL：

经过对二项分布可靠性置信下限统计表和超几何分布可靠性置信下限统计表比较可知，在n一定情况下，采用后一种方法评定得到的可靠度更加保守。

3.3.3 计量法评定可靠性

当航空武器的可靠性主要由某一性能参数决定时，并可以直接测量，可对该性能参数的观测值作正态检验，若该性能参数服从正态分布，即可用正态分布统计容许限计算其可靠度，即采用计量法评定航空武器的可靠性。

根据样本统计值n、x、s，由给定的容许上限LU，或下限LL，按下式计算正态容许限系数KU或KL。

如要求同时满足容许上限和下限，则分别用LU和LL计算可靠度RU和RL，然后按下式计算可靠度R：

3.3.4 两种评定方法的对比

对上述两种方法进行对比分析可知，计数法运用的原理最为明了、简单。该方法考虑了可能影响产品可靠性的所有因素，试验条件也最接近真实条件，因此采用该方法能最真实地反映出产品的可靠性水平。但该方法的缺点是需要的样本数量太多，当可靠性指标较高时，所耗费的成本和时间往往难以接受。