影響武器裝備機械系統可靠性的因素

北方機械有限責任公司 |梁笛

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影響武器裝備機械系統可靠性的因素

北方機械有限責任公司 |梁笛

本文就國內常規武器裝備機械系統可靠性較差的現狀進行了分析，列舉某型火炮的機械系統組成及其特點，針對此研究分析其整個設計、研發、試制、使用等各個階段對其機械系統可靠性影響的相關因素。并對其影響因素提出改善意見和措施以提高機械系統可靠性。關鍵詞：武器裝備；機械系統；可靠性

可靠性的定義及其發展：武器可靠性是指武器裝備在規定的時間和使用條件下，無故障的完成特定功能的能力。有關可靠性最早的提出是1952年美國工業、軍事等部門成立的”AGREE”小組，以討論當時電子設備突顯的可靠性問題，并在1957年發表〈〈電子設備可靠性報告〉〉闡明其相關理論和研究方向。此后成為各國對其尖端技術項目的一項重要考核指標。

隨著科學技術的迅速發展，武器裝備已經由最簡單、原始的長矛盾牌逐漸演變成為現代戰爭中集機、電、液（氣）等多系統于一體的自動化武器，能完成各種作戰環境下的指揮、偵查、通信、快速反應等作戰流程，實施高精度的目標打擊。而保證這些的重要因素則是武器裝備機械系統的工作可靠性。武器裝備的機械系統工作可靠性還直接影響到裝備的故障率和維修性，因而武器裝備的機械系統工作可靠性也成為考核裝備質量優劣的重要指標之一。

一般的武器裝備都是由基本的機械系統、液壓（氣動）系統和電控系統組成，而機械系統的工作是否可靠、穩定則是保證裝備基本功能與其他輔助系統能否正常工作的關鍵要素。它直接影響裝備的工作性能。而影響機械系統工作可靠性的因素與產品設計、制造精度、使用環境、維修保養等都由較直接的關系。

例舉某型火炮的機械系統組成如下：火炮反后坐裝置（由炮身、助退復進機、炮閂和炮口裝置等組成），操瞄裝置（由高低機、方向機等組成），供輸彈裝置（由彈倉，選彈機構、送彈機構等組成）。上述裝置的功能各有不同，但都是通過原動機帶動機械傳動機構（齒輪傳動、杠桿傳動、鏈傳動等）完成特定的功能動作。各裝置的可靠度需在產品設計時進行大量的有關機械可靠性相關的基礎性計算，如有關數學、物理學、可靠性工程及可靠性管理等一系列的綜合性設計。且還要根據其各裝置在系統中的組合方式確定其可靠性分配度及系統性能、戰術指標、成本造價、使用壽命等多重因素所帶來的影響。而國內大多數武器裝備的研發為了縮短研制周期，基本上是仿制國外的一些先進系統并自己加以修改來完成的。這就使系統的可靠性在設計階段就被忽視。而系統的可靠性方面的問題則在試制階段甚至是裝備投入使用時被發現而導致系統工作不穩定，裝備試驗、試制周期長，從實驗數據中獲得經驗后再重復改進。而現代裝備的科研試制階段的實驗及模擬是不能全面預測到實戰時裝備的工作可靠性的。從而導致裝備實際作戰時的工作可靠性依然不穩定，因此提高裝備初期設計時的各裝置可靠性預測與分析是十分重要的。

裝備的制造精度也嚴重制約系統可靠度。武器裝備的機械系統由多套部件組成，而每組部件又由數個零配件組成。單個零配件的制造精度及產品裝配精度、調試精度等直接影響裝備機械系統可靠性。近年來隨著國內裝備制造業科技水平的不斷發展，裝備的一些關鍵制造、加工技術已經得到很大的提升，極大的減輕了武器裝備在裝配、調試過程中的繁復的修配、調整工作。但是如果當系統的零配件制造精度在其允許公差范圍的極限值時將影響整個部件及系統的尺寸鏈，并影響與其相關的各部件的機械性能 。這種因素影響機械系統可靠性常常是偶發的，且是批量產品中最常體現的一種因素。其次如果在產品裝配、調試時采用的裝配方法不合理或裝配質量不穩定也會造成部件或系統的工作可靠性降低。例舉火炮的供輸彈裝置，由于其工作頻率較高，輸彈速度快，就要求組成其部件的零配件加工精度極高，材質要耐磨且高頻工作強度好，不易疲勞，同一型號配件可完全互換；其次部件的裝配過程中如果裝配精度不穩定，也會造成部件工作狀態下出現卡滯、松脫的現象導致零配件過度磨損從而影響其工作可靠性。如不遵循上述設計或裝配原則，或降低其在系統中的重要性就會破壞整個供輸彈裝置的可靠度。使其固有可靠性會大幅降低。而這種因素引起的裝備系統可靠性不穩定對其影響則是很嚴重的，且其故障概率大大升高，系統安全系數降低。這樣一來便對裝備后期使用時的系統故障模式與影響分析帶來極大的影響和困難。因此系統總體設計時應對此類關重部件的系統可靠性分配著重考慮并評估，并嚴格控制其重要工藝環節的工藝監測。

武器裝備投入使用及后期保養維護也嚴重制約系統的使用可靠性。眾所周知，由于現代武器裝備系統的信息化程度的提高和繁復性，對其整個壽命的各個階段的使用可靠性的要求就越來越高。這也就要求裝備的使用者在各個使用階段（磨合階段、正常磨損階段、劇烈磨損階段等）要正確使用、操作武器裝備并根據實際作戰使用情況對裝備進行全面有效的保養維護以降低其機械系統的故障率，提高工作可靠性。同時需要裝備設計者與使用者更全面的進行技術溝通，讓設計者更多的了解裝備的實戰需要，了解使用者對裝備的實際需求；讓使用者更全面的了解裝備的自身特點、特性（高沖擊、高震動、高頻次、高輻射等）和戰場的各種惡劣環境（溫度環境、氣候環境、地形環境、感應環境 等）等因素給裝備機械系統的帶來的損害，從而縮短有效使用期，降低可靠性。如較高或較低的極限溫度；極度潮濕或干旱；生化戰場的腐蝕、毒害等等都會使機械系統因屈服強度、塑性、蠕變強度等的變化而產生機械疲勞甚至失效從而降低系統穩定性。設計者應結合實際情況不斷的完善并改進影響其可靠性的不良點或缺陷，提高零部件的動態穩定性；并需要裝備的使用者根據實際作戰使用情況更加系統的對裝備進行全面的維修保養管理。由此降低裝備因自身特點及各種環境所帶來的零部件磨損、失效所引起的系統劣化。延長有效使用周期，提高系統穩定性，

保證系統工作可靠性。

隨著科學技術的不斷進步與發展，為了更進一步適應現代戰爭戰場的不斷變化，軍方對裝備的使用要求、維護要求及成本控制等方面更加嚴苛，如要求裝備操作更加方便、簡潔；減輕使用人員的體力強度；系統零部件較高的免維護性，較強的維修性等等，這便賦予武器裝備機械系統的工作可靠性更多、更廣、更高的含義。使裝備在使用階段要有更高的工作可靠性。這也要求設計者必須在產品的研發過程中就要進行全過程的、綜合性的可靠性預測、分析。在產品設計環節結合模擬仿真技術更加全面、準確的進行機械系統總體及各部件的計算、評估和驗證，提高系統各部件安全系數及使用壽命；減少復雜機械結構，根據可靠性分配原則提高關鍵、重要部件、配件的可靠度；試制環節要更貼近實際作戰環境，多方法、多時機、多條件下的可靠性數據判定及方案驗證以提高機械系統安全性、穩定性；使用環節實時、及時的提供相關作戰參數及裝備狀況，積累足夠的相關數據提供給設計者用以比對和分析問題點，逐步完善、解決影響其系統可靠性的不良點以降低故障率；提高操作人員對裝備的認識，全面、系統的培訓相關裝備技術性能及參數保證其正確的操作、使用武器裝備，降低人為因素引起的裝備故障；維修保養環節要進行全面、系統的管理，及時準確的記錄填寫裝備履歷，備案相關問題及解決方案，提供裝備詳盡的維修保養數據以便故障數據分析。提高維修保養人員的專業技能，避免“欠保養，過保養”等不良現象的發生，保障裝備處于良好的技術狀態從而提高系統的可靠性。多方面、多渠道的處理裝備所產生的故障。預防為主、戰時保障的原則提高裝備戰時有效性。