某型火箭炮插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)＊

劉建軍 朱元景

（陸軍軍官學(xué)院 合肥 230031）

1 引言

插拔機(jī)構(gòu)是某型火箭炮火控系統(tǒng)和火箭彈之間的電氣連接部件，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)傳輸、火箭彈飛行參數(shù)裝定等任務(wù)，其可靠性直接影響火箭炮作戰(zhàn)任務(wù)完成［5］。某型火箭炮新近列裝部隊，裝備保障部門收集掌握插拔機(jī)構(gòu)的損傷信息有限，因此利用戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)對插拔機(jī)構(gòu)可能的損傷模式和事件進(jìn)行研究，獲取插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷可能數(shù)據(jù)，為插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷評估奠定基礎(chǔ)。

2 插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析過程

戰(zhàn)場損傷分析是預(yù)測裝備在戰(zhàn)場上發(fā)生的可能損傷模式和事件的分析技術(shù)，是為戰(zhàn)場搶修特別是戰(zhàn)場損傷評估BDA（Battlefield damage assessment）作充分的預(yù)先準(zhǔn)備工作，即在“平時”的狀況下，分析預(yù)測裝備在戰(zhàn)場環(huán)境下可能發(fā)生的損傷，獲取裝備的損傷模式、損傷原因、損傷影響及損傷處理等保障信息［2～3］。通過裝備戰(zhàn)場損傷分析，確定裝備中各個基本功能項目的損傷模式、狀態(tài)及其影響，而后針對每一基本功能項目的各種戰(zhàn)場損傷模式，按其危害程度和戰(zhàn)場環(huán)境條件選擇適當(dāng)有效的修復(fù)措施。利用戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)對裝備進(jìn)行戰(zhàn)場損傷分析，是獲取裝備損傷信息（如損傷模式、損傷原因、損傷影響、修復(fù)方法、資源等）的重要手段。

戰(zhàn)場損傷分析研究的內(nèi)容主要包括：基本功能項目分析BFIA（Basic Function Item Analysis），損傷模式及影響分析DMEA（Damage Mode and Effect Analysis），損傷樹分析DTA（Damage Tree Analysis），損傷定位分析DLA（Damage Location Analysis）等［3］。插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析過程由BFIA確定了DMEA的分析對象；經(jīng)DMEA分析確定基本功能項目BFI的損傷模式、損傷原因、修復(fù)方法及上一級影響、最終影響；以最終影響為頂事件、以產(chǎn)生這個影響的所有基本功能項目為底事件，研究其間的損傷組合及傳遞關(guān)系并形成損傷樹；以損傷樹為理論根據(jù)，結(jié)合專家所提供的領(lǐng)域知識作為判斷根據(jù)，從頂事件開始逐級地向下進(jìn)行判斷，直至找出最終的底事件，這個過程就是損傷定位分析過程［1］。圖1為插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析流程圖。

圖1 插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析流程圖

3 插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目分析

基本功能項目是指那些受到損傷將導(dǎo)致對作戰(zhàn)任務(wù)、安全產(chǎn)生直接致使性影響的項目。插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目分析就是區(qū)分并確定插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目，進(jìn)行層次分析，繪制基本功能項目樹，確定最低約定層次的過程。

確定基本功能項目，實際上就是確定哪些項目需要做進(jìn)一步分析，找出BDAR決策的對象即基本功能項目，基本功能項目是戰(zhàn)場搶修及評估的對象，也是戰(zhàn)場損傷分析的對象。在裝備戰(zhàn)場搶修研究中，DMEA是分析研究戰(zhàn)場上裝備的搶修問題的有效工具，DMEA并不需要對裝備的所有功能、所有部件進(jìn)行，而只需要對作戰(zhàn)任務(wù)和安全有直接影響的基本功能項目進(jìn)行。確定基本功能項目之前，首先應(yīng)根據(jù)插拔機(jī)構(gòu)的作戰(zhàn)任務(wù)要求，利用系統(tǒng)功能分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)完成作戰(zhàn)任務(wù)所需實現(xiàn)的基本功能。

確定插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目時應(yīng)遵循以下原則：

1）基本功能項目的損傷是直接導(dǎo)致任務(wù)不能完成而不是某種程度的減弱（例如降低發(fā)射速度或毀傷效果較差），或只對自身或較低產(chǎn)品層次功能發(fā)生破壞的項目；

2）基本功能項目是指完成作戰(zhàn)任務(wù)必不可少的項目，各種備用項目、冗余系統(tǒng)均不屬于此列；

3）基本功能項目不僅包括零部件還應(yīng)包括其部分位置，如管路、電路的連接部分。

依據(jù)上述原則，確定插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目并對插拔機(jī)構(gòu)各個基本功能項目進(jìn)行詳細(xì)的劃分，在進(jìn)行插拔機(jī)構(gòu)BFI分析基礎(chǔ)上建立基本功能項目結(jié)構(gòu)樹（圖2）。

圖2 插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目結(jié)構(gòu)圖

4 插拔機(jī)構(gòu)損傷模式及影響分析

DMEA是分析確定由于戰(zhàn)斗損傷造成的損傷形式和程度的過程或技術(shù)，為戰(zhàn)場損傷評估及搶修提供依據(jù)。在建立插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)上，即可針對各個基本功能項目進(jìn)行DMEA。對于每個基本功能部件，確定由各種威脅機(jī)理引起的損傷模式及其對武器系統(tǒng)基本功能的影響（即最終影響），除此之外還包括某一任務(wù)階段下項目的所有功能、每一功能的所有損傷模式、每一模式的所有損傷原因、每一模式所造成的各級損傷影響（包括項目損傷后對本身的影響即局部影響、對上級項目的影響即高一層影響、對裝備系統(tǒng)的影響即最終影響）、嚴(yán)酷度等內(nèi)容。DMEA應(yīng)包括所有重要的分系統(tǒng)及其部件，應(yīng)確定可能遇到的損傷種類及每個部件可能產(chǎn)生的主要和次要影響。確定DMEA后所得的DMEA表格中的信息都可以支持損傷分析，圖3為插拔機(jī)構(gòu)損傷模式及影響分析簡化表，從中可以看出基本功能項目受到損傷后對裝備完成基本任務(wù)功能的影響。

圖3 插拔機(jī)構(gòu)損傷模式及影響分析簡化表

5 插拔機(jī)構(gòu)損傷樹分析

DTA是以損傷樹為工具，用來描述裝備系統(tǒng)的特定損傷模式與它的各個子系統(tǒng)損傷模式之間的關(guān)聯(lián)與因果邏輯關(guān)系的倒立樹狀邏輯圖，分析裝備系統(tǒng)發(fā)生損傷的各種途徑的過程。其目的是尋找到指定時間發(fā)生的原因事件或原因事件組合，即識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有損傷模式。在已經(jīng)完成BFIA和DMEA的前提下，建立損傷樹時以DMEA表中的某個最終影響為頂事件，而后關(guān)鍵的工作是要逐層詳細(xì)分析可能引起此損傷的各個原因，直到判斷出底事件即造成損傷的根本原因。圖4為簡化的插拔機(jī)構(gòu)故障的損傷樹示意圖。

圖4 插拔機(jī)構(gòu)損傷樹

其中插拔機(jī)構(gòu)故障為頂事件（即分析的起始事件，指戰(zhàn)場損傷對插拔機(jī)構(gòu)造成的最終影響），圓圈內(nèi)的為底事件（即造成裝備戰(zhàn)場損傷的根本原），其余方框內(nèi)的為中間事件，線條中間的盾牌形圖形為邏輯異或門符號（表示輸入事件中任何一個發(fā)生都可引起輸出事件發(fā)生，但輸入事件不能同時發(fā)生）。

6 插拔機(jī)構(gòu)損傷定位分析

損傷樹分析僅能獲得各損傷事件之間的組合傳遞情況或上下級損傷事件間的因果關(guān)系，不能判定引起某個頂事件或中間事件的底事件的信息，即僅僅根據(jù)損傷樹不能判斷導(dǎo)致某個損傷事件的根本原因。戰(zhàn)場損傷評估的第一步就是要進(jìn)行準(zhǔn)確的損傷定位，必須提供進(jìn)行損傷定位的有關(guān)信息。為此，在插拔機(jī)構(gòu)損傷樹的基礎(chǔ)上進(jìn)行損傷定位分析。

損傷定位就是通過檢查、檢測、判斷等手段確定引起損傷事件的損傷原因。戰(zhàn)場損傷定位分析是針對損傷事件，自上而下進(jìn)行檢查分析、查找與判斷損傷原因的過程。損傷定位流程圖分析指在戰(zhàn)場損傷評估過程中，在損傷模式影響分析和損傷樹分析的基礎(chǔ)上，采用流程框圖的形式，對戰(zhàn)場上的損傷事件進(jìn)行損傷定位分析的方法，是進(jìn)行戰(zhàn)場損傷分析的主要手段。建立插拔機(jī)構(gòu)損傷定位流程圖時應(yīng)遵照以下原則：

1）對應(yīng)損傷樹原則：進(jìn)行損傷定位分析時，每一流程圖對應(yīng)一棵損傷樹，同一定位流程圖上不能出現(xiàn)不同損傷樹上的事件。

2）唯一通路原則：由頂事件到每個底事件都應(yīng)當(dāng)有唯一的通路。若有多個通路到達(dá)同一底事件，就表明損傷樹分析或流程定位分析過程中出現(xiàn)了邏輯錯誤。

3）判斷次序先后原則：對同一事件的子事件進(jìn)行分析判斷時，先后順序的選擇應(yīng)符合快速、準(zhǔn)確的原則。一般來說，先進(jìn)行容易判斷的、損傷概率大的、對裝備影響大的損傷事件，后進(jìn)行判斷復(fù)雜、不易確定、損傷概率小、對裝備影響小的損傷事件。

根據(jù)以上建立損傷定位流程圖原則及DMEA表中的信息，可以繪制損傷報告事件為“插拔機(jī)構(gòu)故障”的定位流程圖（圖5）。根據(jù)圖中提供的信息進(jìn)行判斷，最后可以確定引起頂事件的底事件。

圖5 插拔機(jī)構(gòu)損傷定位流程圖

7 結(jié)語

進(jìn)行裝備戰(zhàn)場損傷分析是獲取損傷評估信息的有效途徑，是開展裝備戰(zhàn)場損傷評估的前提，本文綜合運用戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)對插拔機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，建立了插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析技術(shù)方法與流程，完成了插拔機(jī)構(gòu)基本功能項目分析、損傷模式及影響分析、損傷樹分析和損傷定位分析。

通過對插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷分析的研究，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測插拔機(jī)構(gòu)戰(zhàn)場損傷情況，為其BDAR分析、戰(zhàn)斗恢復(fù)力預(yù)計與設(shè)計、戰(zhàn)時備件研究、戰(zhàn)時維修保障以及裝備的技術(shù)改進(jìn)等提供重要的依據(jù)，對提高火箭炮武器系統(tǒng)戰(zhàn)場技術(shù)保障能力，保持裝備持續(xù)戰(zhàn)斗力具有重要的現(xiàn)實參考意義。

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［6］王鳳山，吳禮發(fā).軍事工程毀傷評估與搶修計劃生成機(jī)制研究［J］.計算機(jī)與數(shù)字工程，2011（10）.

［7］方東興，馮廣斌，張慶霞.新型火箭炮插拔機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計［J］.機(jī)械與電子，2008（11）：6－8.