一種魚雷武器服役期間實航可靠度評定方法

謝 勇, 苑秉成, 馬 軍

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一種魚雷武器服役期間實航可靠度評定方法

謝 勇1, 苑秉成1, 馬 軍2

(1. 海軍工程大學 兵器工程系, 湖北 武漢, 430033; 2. 中國人民解放軍92815部隊, 浙江 寧波, 315717)

針對魚雷武器服役期間實航可靠度評估存在子樣少, 不利于做出準確評估這一實際情況, 在分析魚雷年度實航數據的基礎上, 提出了一種把不同批次魚雷與不同服役年限實航數據綜合起來進行評估的方法。通過對不同批次與不同服役年限魚雷實航信息進行母體檢驗, 合理的擴大了實航樣本量, 提高了評估精度與可信度。實例計算表明該方法簡單實用, 滿足工程實際需要。

魚雷; 實航可靠度; 母體檢驗

0 引言

魚雷是一種能在水下自動航行、自動控制、自動尋找與跟蹤、命中目標時能自動爆炸的攻擊性兵器[1-2], 其實航可靠性反映了 其在規定實航條件和規定的工作時間內完成規定工作的能力[3]。在魚雷武器服役期間, 年度實航可靠度是衡量魚雷質量水平的重要指標。作為一種長期貯存[4]、一次(作為戰雷)或有限次(作為操雷)[5]使用的武器系統, 魚雷在部隊服役期間要分別受到振動、沖擊、加速度、高溫、低溫、高濕、拆裝與通電檢測等人為和環境因素的影響[6], 會引起功能故障或性能參數退化, 從而使魚雷在作戰或訓練時出現故障, 降低了實航可靠度, 消弱部隊戰斗力。因此, 要使魚雷武器發揮應有的作戰效能, 不僅要求它具有較好的貯存可靠度與裝載可靠度, 還要求它具有較高的實航可靠度。分析魚雷武器服役期間的實航可靠度有利于掌握魚雷武器裝備的質量水平, 分析其質量隨服役時間的變化規律, 便于充分使用好魚雷武器, 為指揮員作戰決策提供依據。

在對部隊魚雷武器服役期間的實航可靠度進行準確評估時, 常常需要大量的實航信息。而魚雷在服役期間實航樣本常常來自于不同生產批次與不同服役年限, 因此, 在評估魚雷實航可靠度時通常需面對2個問題: 1) 單一批次魚雷每年實航的子樣較少; 2) 某些年度總實航子樣(包括不同批次魚雷在同一年度的實航子樣)較少。由于實航樣本量不足, 從而為準確評估魚雷服役期間的實航可靠度帶來了困難[7]。針對這些問題, 本文提出應科學合理地將不同批次與不同服役年限內的實航數據進行綜合利用, 首先根據魚雷交驗信息對裝備部隊的各批次魚雷進行同母體檢驗, 將屬于同一母體的各批次作為一個總體, 而后對不同年限的實航數據進行一致性判別, 無顯著差異的年度實航數據則進行累加, 從而增加子樣數量。最后根據經典評估法與貝葉斯評估方法對累加數據進行實航可靠度計算, 得出實航可靠度隨服役時間的變化規律。

1 魚雷實航信息

對于成敗型的魚雷實航存在2種結果: “成功”與“失敗”[8], 分別用“”和“”表示魚雷實航的成功與失敗。魚雷每次實航成功, 表示魚雷從發射前自檢至命中目標的全過程均完成了規定的功能, 任何一環節出現故障, 認為魚雷實航失敗[9]。

魚雷在部隊服役期間因訓練、試驗、演習與考核需要, 每一年度通常會有一定數量的轉級檢測合格的魚雷進行實航。根據實航時間的先后, 魚雷使用部隊都會對實航信息進行記錄。其中, 對于某一年度某批次魚雷總的實航信息稱之為該批次的年度實航信息, 其數據表達式如下

基于上述分析, 本文采用2×2列聯表方法來檢查各批次魚雷是否可以視為同一母體, 以及各年度實航數據是否存在顯著差異, 以便確定各年度實航可靠度是否出現了顯著蛻化。

2 不同批次魚雷母體檢驗

表1 魚雷交驗信息參數列聯表

由表1中數據易得統計量為[10]

3 不同年度實航信息母體檢驗

表2 魚雷實航信息參數列聯表

4 魚雷實航可靠度計算

假設不同批次魚雷在同一年限內實航信息經過融合累加, 而后相鄰年度之間的同母體實航信息再進行融合, 得到某年度實航信息或某些相鄰年度的總實航信息, 記為

1) 由極大似然估計法可得實航可靠度的經典點估計為[15]

實航可靠度的貝葉斯法點估計為

5 實例分析計算

表3 三批次魚雷交驗信息表

表4 三批次魚雷年度實航信息表

5.1 同母體批次實航信息融合

表5 二批次魚雷交驗信息列聯表

表6 魚雷年度實航信息表

5.2 魚雷年度實航信息融合

所以第1年與第2年無顯著差異, 可視為同一母體。將第1年與第2年實航數據累加, 與第3年比較, Fisher檢測的概率為

所以第1年、第2年與第3年實航數據可作為同一母體。將第1年、第2年與第3年實航數據累加, 與第4年比較, Fisher檢測的概率為

則可認為前3年的實航信息與第4年實航信息無顯著差異, 可視為同一母體統一處理[21]。

5.3 魚雷實航可靠度計算

表7 魚雷實航可靠度數值表

從上述計算結果可得出的結論是, 該部隊魚雷在服役前4年內, 實航可靠度無明顯下降, 實航可靠度可達46.8%以上。

6 結束語

本文針對已服役魚雷實航可靠度評估問題, 通過各批次魚雷的交驗信息, 對各批次魚雷進行母體檢驗, 將同母體魚雷相同服役年限的實航信息進行融合。再根據Fisher精確檢驗, 確定魚雷在哪些相鄰服役年限的實航數據可以進行累加。解決了魚雷服役期間實航子樣較少, 為準確評估魚雷實航可靠度帶來困難的問題。實例計算表明,本文介紹的方法有效實用, 能夠滿足魚雷武器服役期間實航可靠度計算的工程實際需要, 具有較好的推廣價值。

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An Assessment Method of Sea Trial Reliability for Torpedo in Commission

XIE Yong1, YUAN Bing-cheng1, MA Jun2

(1. Department of Weaponry Engineering, Naval Engineering University, Wuhan 430033, China; 2. 92815thUnit, The People′s Liberation Army of China, Ningbo 315717, China)

The existing assessment of torpedo working reliability in sea trial is not accurate because of insufficient sample, an assessment method by combing the sea trial data of different batches of torpedoes with different service life is presented through analyzing annual torpedo sea trial data. Through the population inspection, the sample size is rationally expanded, and the information for reliability assessment is increased. Thus, the precision of reliability assessment is improved. The example shows that the proposed method is convenient for engineering application.

torpedo; sea trial reliability; population inspection

TJ630.6; TB114.3

A

1673-1948(2013)04-0250-05

2012-11-30;

2012-12-20.

部級國防科技預先研究課題資助(51327020105, 51304010206).

謝 勇(1985-), 男, 在讀博士, 研究方向為魚雷定型與可靠性評估.

(責任編輯: 陳 曦)