艦載空空導彈不同測試模式影響分析

王麗麗，佘保民

(中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009)

0 引 言

艦面上特有的高濕、高鹽霧、強太陽輻射、傾斜搖擺、顛振、攔阻著艦等因素使得空空導彈在艦上的使用條件與陸基差異較大。艦上環境惡劣使得導彈上艦后使用維護方式與陸基有很大不同。為保證空空導彈上艦后具有較高的使用可靠度，除良好的設計外，利用合理的檢測手段按合適的檢測周期進行檢測是保障導彈具有高使用可靠度的關鍵［1－2］。不同的檢測手段決定了不同的測試模式和故障檢測率，而不同的測試模式恢復的導彈可靠度不同，并對值班周期、檢測周期、保障資源及作戰效能有不同的影響。本文就全面測試、簡化測試和不測試三種測試模式對以上因素的影響進行分析。

1 艦載導彈測試模式及保障流程

1.1 全面測試及保障流程

全面測試指在艦上武器測試艙內，采用導彈全面測試設備對貯存、待發及擔負戰斗值班的導彈進行的全面測試。這種測試可以保證艦載導彈在貯存到期和掛飛到期時能夠進行檢測，剔除故障導彈，提高導彈的使用可靠度。全面測試設備可在一個平臺上完成導彈參數的測試，測試范圍廣、項目全，經過全面測試后可確保導彈使用安全和功能正常。其保障流程如圖1 所示。

圖1 全面測試時艦載導彈保障流程

1.2 簡化測試及保障流程

簡化測試指在滿足高溫、高濕、高鹽霧等嚴酷的露天海洋氣候及強電磁環境的測試環境下，為簡化艦載測試環節、減少測試項目、場地、設備、人員、時間等需求，在艦面上采用便攜式檢測設備對導彈進行的測試。這種測試僅對被測對象進行功能判定而不測試性能指標的具體值，大大縮短了測試時間。用簡化測試對導彈進行掛機前檢測時，可確保掛機導彈處于正常狀態，同時也能夠進行貯存到期和掛飛架次到期的導彈檢測，剔除不合格導彈，一定程度上保證了艦載導彈的使用可靠度。其保障流程如圖2 所示。

圖2 簡化測試時艦載導彈保障流程

1.3 不測試及保障流程

不測試是指對艦載導彈不做任何測試，艦上也不設置武器測試艙，所有技術準備工作在岸上技術陣地進行，艦上不配測試設備、不設測試崗位。這種模式的優點是在導彈上艦后保障工作量少，極少占用艦上資源，缺點是掛機導彈正常與否僅在導彈掛機自檢時才能得知，更換故障導彈會影響載機的再次出動能力，同時由于掛機自檢對導彈的故障檢測能力有限，不利于保證所有掛機自檢通過的導彈都具有高的使用可靠度。

在艦載導彈不測試的模式下，可以將整個導彈保障流程看作與導彈在陸基使用時的相同。導彈在艦上貯存、轉運、裝卸、外觀檢查和維護等工作全部視為外場保障。其保障流程如圖3 所示。

圖3 不測試時艦載導彈保障流程

2 不同測試模式影響分析

2.1 對值班周期的影響

在戰斗值班狀態下，導彈隨飛機停放停機坪并有蒙布遮蓋，可避免直接雨淋日曬，但環境條件仍比倉庫惡劣，隨著時間推移，材料被腐蝕、器件老化等問題使導彈的使用可靠度降低。為確保導彈的使用可靠度就必須對導彈進行檢測。

空空導彈是成敗型產品，其壽命服從指數分布。在預估導彈的可靠度時可用下式計算:

若導彈戰斗值班可靠度要求不低于0.9，假設某導彈戰斗值班10 天的可靠度為0.94，滿足不低于0.9 的要求。由公式(1)可知戰斗值班20 天時其可靠度降為0.88，不能滿足要求。

2.1.1 全面測試與簡化測試

全面測試對導彈的故障檢測率較高，修復后導彈可靠度相對較高。簡化測試對導彈的故障檢測率較低，修復后導彈可靠度相對較低。全面測試與簡化測試對導彈可靠度的影響如圖4 所示。

圖4 故障檢測率不同時維修后的可靠度

簡化測試和全面測試的理想情況都是經過測試維修后的導彈可靠度可恢復到最初的設計值，但實際上很難做到［3］。每次維修對裝配結構件都有不同程度的損傷，而且維修次數越多，能恢復的可靠度越有限，修復后可靠度呈下降趨勢。由圖4可知，簡化測試時導彈可靠度比全面測試時下降得快。

2.1.2 不測試

以2.1 節中導彈戰斗值班為例，由公式(1)可知，在不測試的情況下，戰斗值班17 天內，導彈可靠度能保持在0.9 以上，滿足設計要求;戰斗值班17 天后導彈可靠度就降到0.9 以下，不測試的情況下不能確定導彈是否可用。若戰斗值班以10天為周期，可保證導彈的使用可靠度達0.9 以上;若采用20 天的值班周期，則在后3 天的使用中存在風險。

2.1.3 結果分析

首先做以下假設:

(1)導彈初始可靠度為1;

(2)全面測試時故障檢測率為95%;

(3)簡化測試時故障檢測率為70%。

導彈經過檢測維修后其可靠度有所降低。假設導彈的可靠度與故障檢測率及維修次數有關，則由測試維修引起的可靠度下降表示如下:

假設導彈失效率為常數，其基本可靠度下降函數為

則導彈整體在k 次測試維修后的可靠度函數為

其中:λ 為導彈失效率，認為是常數;τ 為檢測間隔時間，這里假設為10 天;k 為維修次數;α 為故障檢測率。

若艦載導彈需要值班3個月(90 天)，且假設檢測間隔時間為10 天，則不同測試模式可靠度下降到0.9 的時間以及是否滿足值班3個月的需求，如表1 所示。

表1 測試模式對值班周期的影響

2.2 對檢測周期影響

為了使空空導彈保持較高的可靠性和戰備完好率，必須進行定期檢測，以恢復空空導彈整批的可靠性。同時過多的檢測也會增加導彈系統的失效率，從而影響整批導彈的使用可靠度［4－5］。

若要保證導彈始終維持在一定的可靠性水平，則全面測試和簡化測試的測試間隔時間不同。如圖5 所示，若上次維修采用全面測試，則按照上文假設，下次測試可安排在16 天后;若上次采用簡化測試，則下次測試可安排在14 天后。

圖5 故障檢測率不同時維修后的可靠度

若導彈在艦上使用的3個月(90 天)全部用于戰斗值班，則在90 天的使用時間內，全面測試模式下，需在艦上進行5 次測試，才能保證導彈滿足可靠度要求;簡化測試模式下需更換1 次導彈，使用期為106 天(53 ×2 =106 天)，且每枚導彈在使用過程中需測試3 次;不測試模式下需換5 次導彈，使用期為102 天(17 ×6 =102 天)。

若采用可靠度下降到0.9 后進行測試、維護的方案，簡化測試模式下艦上使用期為53 天，仍不能滿足艦上值班90 天的要求;而全面測試模式下艦上使用期可達322 天，滿足艦上值班要求。如果艦上彈庫足夠大，可準備掛機所需導彈數量的6 倍的導彈，不測試時輪換使用;在彈庫容量有限時，可采用全面測試的方式，裝艦導彈數量即可按照實際需求準備。在90 天的值班周期內，不同測試模式對備彈數量及平均測試間隔時間的影響如表2所示。表中平均測試間隔時間是指在掛機值班90天內，測試間隔周期為10 天且可靠度維持在0.9以上時的平均測試間隔天數。

表2 測試模式對載彈量及平均測試間隔時間的影響

2.3 對保障資源影響

不同測試模式對保障資源的影響見表3?？芍鏈y試對人員、測試保障設備、保障設施等要求最高，工作量最大，相應的消耗品或輔助材料需求量大;簡化測試因存在檢測環節，也增加了整個保障工作時間、工作量及艦載測試設備品種、數量，相應地也增加了上艦人員數量;而不測試模式下不需要在艦上設立測試崗位，不需測試保障設備、測試人員等，上艦后導彈保障工作量少。

2.4 對作戰效能的影響

GJB1364－92《裝備費用－效能分析》中對作戰效能的定義為在預期或規定的作戰使用環境以及所考慮的組織、戰略、戰術、生存能力和威脅等條件下，由有代表性的人員使用該裝備完成規定任務的能力。評估武器裝備的作戰效能側重于三大特性，即可用性、可信性、能力［6］?？湛諏椬鲬鹦茉u估指標體系層次結構如圖6 所示。

表3 測試模式對保障資源的影響

圖6 作戰效能評估指標體系層次結構圖

作戰能力是導彈戰術性能的集中體現，不同測試模式下導彈的作戰能力一樣。導彈整體的維修率、故障率、可靠度和平均壽命不同，而這些指標會進一步影響導彈的作戰效能。

維修率是維修度、修復率和平均修復時間的函數，與測試模式無關。這里假設不同測試模式下的導彈平均壽命一樣，則影響作戰效能的指標就是故障率和可靠度。而故障率是可靠性的一種基本參數，一般意義上導彈的故障率越低，導彈的使用可靠度越高。這里僅從不同測試模式下導彈使用可靠度方面來探討對作戰效能的影響。

不同測試模式經過檢測修復后導彈可靠度不同。經過全面測試修復后整批導彈的使用可靠度最高，簡化測試次之，不測試最低。若僅從使用可靠度考慮，則在滿足一定可靠度要求的前提下，全面測試模式下作戰效能最高。為保障導彈具有較高的作戰效能，要求導彈必須具有很高的可靠度，有資料［7－8］表明當導彈可靠度達到一定高度后，隨機性因素對導彈作戰效能的影響占主導地位。另一方面，任何武器裝備都有它的使用條件和適用范圍，把握好使用條件和適用范圍，合理使用武器裝備才能充分發揮其作戰效能。況且導彈的作戰效能是多因素綜合作用的結果，這里僅從單因素角度考慮對作戰效能的影響，且不考慮各因素之間的相互作用，因此在多因素的相互影響下，不同測試模式對作戰效能的影響還有待進一步驗證。

3 結 論

不同測試模式對艦載空空導彈值班周期、檢測周期、保障資源及作戰效能的影響不同。若便攜式測試設備具有與導彈全面測試設備相近的故障檢測率，且能滿足值班周期的需求，在艦上保障資源有限的情況下，簡化測試可取代全面測試。美軍艦上所用測試設備多為便攜式，目前艦載測試設備也需小型化。綜合分析可知，艦載導彈測試模式應優先考慮簡化測試。

總之，實際應用中還應根據艦載空空導彈技術要求和艦船實際條件合理選擇測試模式。

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