火箭助飛魚雷裝載可靠度的Bayes檢驗方法

齊立新, 寧永成, 邢國強

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火箭助飛魚雷裝載可靠度的Bayes檢驗方法

齊立新1, 寧永成2, 邢國強2

(1. 中國人民解放軍91388部隊410所, 廣東 湛江, 524022; 2. 中國人民解放軍91439部隊460所, 遼寧 大連, 116041)

針對火箭助飛魚雷系統復雜、子樣數少的特點, 采用Bayes評估方法融合各種先驗信息, 對其裝載可靠度進行評估。分別采用Kullback信息方法和最優化方法, 克服了傳統試驗方法環境因子計算和試驗方案確定中主觀性較強的不足, 提高了試驗方案的準確性和客觀性。根據設定的戰技指標, 在雙方風險對等的前提下, 給出了具體的評定方案。

火箭助飛魚雷; 裝載可靠度; Bayes方法; 環境因子; 小子樣

0 引言

魚雷裝載可靠度反映了魚雷在規定的裝載條件和裝載時間內完成規定功能的概率, 體現了魚雷承受裝載環境中各種因素影響的能力, 是評估魚雷總體可靠性水平的一個重要方面[1]。魚雷裝艦后, 一般不會在短時間內發射, 而是經過一個較長的裝載過程, 由于裝載期間的環境條件比倉庫貯存的環境條件惡劣, 而且無法對魚雷進行維護保養, 會導致魚雷可靠性下降較多。為保障隨時發射, 實施對敵攻擊, 魚雷必須具有較高的裝載可靠度。

火箭助飛魚雷集導彈和魚雷技術于一體, 技術復雜, 成本高昂, 其裝載可靠度的評定受裝載時間和產品子樣數雙重因素的制約, 傳統的比值評定方法和假設檢驗方法在應用時均存在一定的困難。為了節約試驗時間和成本, 本文采用小子樣Bayes評定方法[2], 融合不同階段、不同條件下的驗前信息, 在相同置信水平下, 降低試驗所需的魚雷條次數, 從而達到降低試驗消耗、縮短試驗周期的目的。

1 裝載可靠度評定方法

Bayes評定方法收集方案設計、研制階段的試驗信息并進行綜合處理, 制定定型階段的試驗方案; 定型試驗結束后, 對產品進行裝載可靠度評估, 得到定型階段產品的裝載可靠度水平。其基本思想是將裝載可靠度指標中的分布參數看作隨機變量, 利用驗前信息確定先驗分布, 并根據現場試驗獲取的觀測數據進行條件分析和推斷, 計算似然函數, 將先驗分布與似然函數融合后, 得到裝載可靠度分布參數的后驗分布。基于后驗分布計算生產方和使用方風險, 在雙方風險相當的原則下, 進行統計推斷, 即可實現對裝載可靠度的評定。

考慮簡單假設檢驗情況, 設

1.1 魚雷總體裝載可靠度分布類型的確定

1.2 先驗分布類型

然后由方程組

1.3 驗前信息環境因子的確定

魚雷裝載可靠度試驗經歷庫房存放、運輸、陸試、湖試、海試等多種環境, 其驗前信息需要折合處理, 在統一條件下進行數據的分析與處理。通過環境因子的折算, 產品在整個研制階段各試驗統計的數據都折合到單一試驗環境下。

環境因子對產品可靠性的驗證和評估有著重要的作用, 指數分布環境因子的求解有定性和定量等多種方法。對于定量求解, 試驗數據越充分, 得到的值越精確。常用的Bayes方法和專家打分法都不可避免地引入了較多的主觀因素。為了減少主觀因素對可靠性評估結果的影響, 這里采用Kullback信息方法, 基于樣本信息融合求解環境因子。

1.4 最優試驗方案的確定

其中

2 應用實例

在火箭助飛魚雷裝載可靠度的評定中, 環境因子的確定綜合采用了仿真數據和類似型號的試驗數據, 其統計結果如表1所示。

表1 裝載時間及對應故障數信息統計表

對表1所列數據, 利用1.3節介紹的Kullback信息方法, 以艦船普通艙作為最惡劣的裝載條件, 計算不同裝載條件的環境因子分別為: 地面工房0.12, 運輸裝載0.63, 艦船艙內良好0.45, 艦船普通艙1.0。該計算結果與文獻[9]的數值基本一致, 也進一步說明了Kullback方法的正確性。

從結果可以看出, 在失效條次數為0時, 由于驗前信息的使用, 本文所采用的Bayes綜合評定方法能夠節省8 485 h的裝載時間。

3 結束語

綜合利用各類裝載可靠度信息的Bayes評估方法, 通過合理地選取和利用驗前信息, 有效地彌補了定型過程中魚雷條次數不足的問題, 評估結果能更好地反映魚雷裝載可靠度的實際水平。Kullback信息方法和最優化方法的采用, 克服了傳統試驗方法環境因子計算和試驗方案確定中主觀性較強的不足, 提高了試驗方案的準確性和客觀性。應用實例結果驗證了本文方法的有效性。

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[9] 中國人民解放軍總裝備部. GJB 299B-1998電子設備可靠性預計手冊[S]. 北京: 中國標準出版社, 1998.

Bayesian Assessment Method of Loading Reliability for Rocket-Assisted Torpedo

QI Li-xin1, NING Yong-cheng2, XING Guo-qiang2

(1. The 410 Institute of 91388thUnit, The people′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China; 2. The 460 Institute of 91439thUnit, The people′s Liberation Army of China, Dalian 116041, China )

According to the characteristics of complex system and small sample number of rocket-assisted torpedo, we estimate loading reliability by using Bayesian assessment method to fuse a prior information. The Kullback information method and the optimization method are adopted to rectify the subjective problem in traditional environmental factor calculation and test scenario design, and enhance the accuracy and objectivity of test scheme. Concrete assessment scenario is given on condition that the risk of consumer equals that of producer according to preset tactical and technical specifications.

rocket-assisted torpedo; loading reliability; Bayesian method; environmental factor; small sample

TJ630.2

A

1673-1948(2012)05-0388-04

2012-05-14;

2012-05-21.

齊立新(1971-), 女, 工程師, 主要從事魚雷試驗總體技術研究.

(責任編輯: 陳 曦)