艦載深彈武器裝載可靠度試驗方法

馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊， 遼寧 大連， 116041）

艦載深彈武器裝載可靠度試驗方法

馬浩文， 田樹東

（中國人民解放軍91439部隊， 遼寧 大連， 116041）

針對艦載深彈鑒定試驗中裝載可靠度驗證考核不充分的問題， 分析了艦艇環境對艦載深彈武器的影響因素， 論證了環境試驗考核的邊界條件， 提出了模擬艦艇環境試驗平臺的新考核方法， 旨在解決考核試驗條件受限，艦艇保障難以實施以及考核不充分的難題， 為靶場試驗保障能力建設和鑒定試驗提供了理論依據。

艦載深彈； 裝載可靠度； 鑒定試驗； 考核

0 引言

艦載深彈武器屬于長期貯存、一次使用的武器裝備， 為保障隨時發射， 實施對敵攻擊［1］， 艦載深彈武器必須具有較高的可靠性。其裝載可靠度［2］任務剖面是將規定數量的深彈武器裝載在艦艇平臺開放的發射管中， 經歷規定時間周期的氣候、海況等環境使用條件， 檢驗其可靠性水平［3］。艦載深彈裝載可靠度是衡量艦載深彈保持戰斗力的一個非常重要的可靠性指標［4］。

現行裝載可靠度試驗方法是在一定時間周期內， 將少量艦載深彈武器裝載在作戰平臺上，期間隨艦艇執行各類任務， 試驗結束后對艦載深彈武器進行技術檢查或發射試驗。同時根據裝載可靠性與工作可靠性之間的關系［5］， 利用Bayes、灰色理論等裝載可靠度評估方法［6-7］對裝載可靠度進行綜合評估。

隨著技術進步和部隊需求提升， 邊界條件和實戰化考核成為武器裝備定型試驗考核重點， 同時也是科研、試驗中的難點［8］。由于現行考核評估方法存在試驗周期長、協調難度大、存在安全隱患、邊界條件考核不足和可靠性驗證不夠充分等不足。因此急需分析艦艇實戰使用時深彈使用環境， 明確考核指標（要素）及其邊界條件， 根據艦載深彈武器的實際特點， 研究新的試驗方法。

1 實際使用環境

艦載深彈武器裝載在作戰平臺上， 要保證艦載深彈武器戰備狀態， 就是要求艦載深彈武器能夠耐受環境變化影響， 電氣性能正常。

針對艦艇作戰平臺特點， 結合艦載深彈值班時為非密封狀態的實際， 在艦艇處于停泊狀態時，深彈武器使用環境包括高溫、低溫、淋雨、濕熱、鹽霧、積冰/凍雨等環境； 當艦艇處于航行狀態時，深彈武器使用環境增加了振動等環境［9-10］。

根據試驗加嚴和邊界考核的原則， 艦載深彈武器最嚴酷使用環境為艦艇在酷熱或高寒海域，在高海況條件下高速航行。假設艦載深彈武器發射管數為 n， 按作戰使用要求， 在一個戰備任務期間， 有 n發彈是在發射管內， 處于隨時可發射狀態， 當艦艇在酷熱海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環境包括高溫、淋雨、濕熱、鹽霧和振動環境等； 當艦艇在高寒海域， 在高海況條件下高速航行， 深彈武器使用環境包括低溫、鹽霧、振動和積冰/凍雨環境等。

2 新型試驗方法

2.1 現行試驗方法

現行裝載可靠度試驗方法是結合海軍現狀的貼近實戰條件的考核， 不能滿足未來的使用需求。主要存在以下不足: 1） 試驗周期長； 2） 在現役艦艇上進行實航試驗協調難度大； 3） 產品未定型， 且產品容易受試驗人員及設備影響， 存在安全隱患， 危及艦艇安全； 4） 現役艦艇有其本身使命任務， 不能因為裝載可靠度試驗航行至特定海區， 邊界條件考核不足； 5） 部隊戰備任務較重，平時需要攜帶戰斗彈藥值班， 保障試驗較為困難，即便部隊支持新武器試驗， 能夠保障的存放位置數量也較為有限， 使得可靠性驗證不夠充分， 使現行試驗方法不能適應未來對武器性能需求。為了滿足未來全球作戰的需求， 需要制定一套更科學、更全面的裝載可靠度試驗方法。

2.2 新型試驗方法

根據艦艇環境對艦載深彈武器裝載可靠度的影響分析， 結合我國深彈實際特點， 提出 2種改進試驗方法: 實際自然環境條件試驗方法和模擬自然環境試驗方法。

方法一， 實際自然環境條件試驗方法: 選擇在南海島嶼等極熱地點建立高溫環境試驗基地，完成裝載可靠度試驗高溫、淋雨、濕熱、鹽霧等條件考核； 選擇在南極或西藏等極寒地點建立低溫環境試驗基地， 裝載可靠度試驗低溫條、積冰/凍雨條件考核。同時建設振動試驗設施， 同步完成相應試驗考核。

方法二， 模擬自然環境條件試驗方法: 選擇在海中近岸處建設一個試驗基地， 模擬高溫環境和低溫環境， 既能夠完成裝載可靠度試驗高溫條件考核， 也能夠完成裝載可靠度試驗低溫條件考核。同時建設淋雨、濕熱、鹽霧、振動和積冰/凍雨等試驗設施， 同步完成相應試驗考核。

3 新型考核方法

3.1 實際自然環境條件考核

1） 南海島嶼

全年大部分時間， 南海島嶼均處在高溫、高濕、高鹽條件， 滿足試驗邊界考核要求， 不需要安裝相應的試驗設備； 全年降水較多， 但不能保證在試驗期間滿足試驗需求； 需要安裝振動試驗設備， 完成振動試驗。

2） 南極或西藏

冬季時間較長， 滿足低溫試驗邊界考核要求，不需要安裝相應的試驗設備； 由于氣溫低， 積冰/凍雪條件容易實現； 需要安裝鹽霧、振動等試驗設備， 完成鹽霧、振動等試驗。

3.2 模擬自然環境條件考核

試驗環境均不處于邊界條件， 所有環境條件均需要模擬， 需要安裝溫度、濕度、鹽霧、振動、積冰/凍雪和淋雨等全部試驗設備， 完成溫度、濕度、鹽霧、振動、積冰/凍雪和淋雨等試驗。

3.3 對比分析

1） 氣候影響

實際自然環境條件考核方法中的自然氣候在滿足試驗需求時， 有其不利的方面: 一是對試驗設備的影響， 高溫、高濕和高鹽容易損壞試驗設備， 臺風、低溫、積雪等也容易造成設備損壞； 二是極端天氣可能對試驗進程和試驗設備造成影響。

2） 實用性

模擬自然環境條件建設前期花費較大， 但在此基礎上可以統籌建設其他試驗場所， 降低成本。實際自然環境條件前期建設花費低， 但地處偏遠且環境惡劣， 后續維護保障開支較大， 完成試驗任務時， 大量試驗人員及裝備需要到試驗現場， 試驗開支大。但模擬自然環境條件試驗實施方便， 后續實用性較好。

3） 試驗保障

實際自然環境條件考核方法受自然條件限制，可能會出現在試驗周期內因條件不能滿足要求而不能完成試驗的情況， 導致試驗周期難以保證。

模擬自然環境條件考核方法特點是所有環境條件均需要模擬， 但這種考核方法的最大優點是試驗條件受控， 試驗保障有力。

綜合分析實際自然環境條件考核和模擬自然環境條件考核這 2種方法， 通過試驗目的達到情況、試驗效費比等方面綜合評定， 可以確認第2種方法， 即模擬自然環境條件考核方法是較為合理的考核方法。

4 考核方法實現

4.1 試驗考核條件確定

1） 高溫條件

世界范圍內熱氣候類型的高溫循環數據見圖1［9］。

圖1 高溫日循環Fig. 1 Curves of high temperature daily cycle for assessment condition

由圖1可知， 當深彈武器在熱帶海域執行任務期間， 需要耐受的高溫溫度范圍為33℃～71℃。

2） 低溫條件

世界范圍內冷氣候類型的低溫循環數據見表1［9］。

由表1可知， 當深彈武器在寒帶海域執行任務期間， 需要耐受的低溫溫度范圍為-10℃～-51℃。

表1 低溫環境循環范圍Table 1 Circle range of low temperature environment

3） 濕熱條件

濕熱循環數據見圖2［9］。

圖2 濕熱循環控制圖Fig. 2 Curves of damp and heat circulation control for assessment condition

當深彈武器在熱帶海域執行任務期間， 需要耐受的濕度為 95%±5% RH， 高溫溫度范圍為30℃～60℃。

4） 鹽霧條件

海水鹽度變化曲線是雙峰曲線， 南北緯度20°～30°之間鹽度最高， 分別向赤道和南北兩極遞減， 平均鹽度3.5%， 鹽度最高值為7%～8%， 因此深彈武器在熱帶海域執行任務期間， 需要耐受的鹽度范圍為7%～8%。

5） 淋雨條件

熱帶海域降雨多為陣雨， 短時間雨量較大，持續時間短， 同時深彈武器通常均進行浸漬試驗且安裝狀態沒有變化， 則在此不再考慮降雨對裝備的影響。

6） 傾斜搖擺條件

深彈武器均固定在艦船上， 不存在傾斜狀態，僅隨艦船在風浪中搖擺， 其搖擺量值見表2［9］。

表2 水面艦艇搖擺量值Table 2 Swing value of surface ship

7） 振動條件

振動包含由于艦船航速、海況、艦船機動等變化產生的隨機振動， 還有艦船螺旋槳、往復機械及船體共振引起的周期振動。船上運輸貨物的振動環境基本與安裝在船上的裝備相同［9］， 安裝在船上的振動暴露量級分為隨機和正弦2個部分，試驗量級見圖3和圖4。

圖3 隨機部分試驗量級Fig. 3 Test magnitude of random part

圖4 正弦部分試驗量級Fig. 4 Test magnitude of sine part

8） 積冰/凍雨條件

積冰/凍雨主要是艦船在寒冷海域航行時由于降雨或海水濺沫形成積冰/凍雨環境， 當艦艇航行過程中， 由于發射管帶有口蓋， 深彈武器處于受保護狀態， 因此可以不考慮積冰/凍雨影響。

綜合上述8個方面的分析， 深彈武器裝載可靠度試驗需要考慮高溫、低溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動6種因素。

4.2 試驗考核方法

通過試驗考核條件分析， 結合影響因素的自然規律， 可以將裝載可靠度試驗分為 2個部分考核。一是高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動考核， 二是低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動考核。為了達到考核目的， 需要選擇適當近岸海域， 利用海水和海上大氣條件， 人工建設溫度、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗設備， 在海中建設形成一試驗平臺， 平臺可分為熱帶環境實驗室和寒區環境實驗室， 熱帶環境實驗室可建立高溫、濕熱、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗環境， 寒區環境實驗室可建立低溫、鹽霧、傾斜搖擺和振動試驗環境，將一定數量的深彈武器裝入試驗平臺的發射管中，進行一定時間周期的實驗室裝載試驗， 試驗完成后， 通過發射平臺向海中發射深彈武器， 檢驗深彈武器的技術狀態。

5 結束語

國內單項環境試驗設備技術非常成熟， 將多個單項試驗設備集成在一個平臺內， 綜合作用形成類似于實際艦艇使用環境的試驗環境， 在同一時間段內對一型裝備進行大批量可靠性檢驗， 在技術上是完全可行的。

通過分析表明: 采用模擬自然環境條件試驗方法等效替代艦艇實戰條件下的實航試驗進行考核是可行的。模擬自然環境條件考核方法， 將影響裝載可靠度的全部因素及其邊界條件納入了考核條件， 該方法考核全面、合理， 安全性高， 且不需協調部隊的戰備值班， 實施簡便， 能進行大量的專項裝載可靠度試驗， 對裝載可靠度進行充分驗證， 使考核更充分。該試驗方法和試驗理論將不再因試驗保障難而得不到實現， 使得今后試驗更貼近于實戰化、邊界考核， 使得試驗考核更加科學、全面。

文中以較為典型的深彈武器為例， 對裝載可靠度模擬自然環境試驗方法進行了闡述， 為同類型武器的環境試驗提供參考。

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（責任編輯: 許 妍）

Assessment Method of Loading Reliability for Shipborne Depth Charge

MA Hao-wen， TIAN Shu-dong
（91439th， The People′s Liberation Army of China， Dalian 116041， China）

Aiming at the problem that the assessment of loading reliability is insufficient in shipborne depth charge evaluation test， the factors of warship environment influencing shipborne depth charge are analyzed， and the boundary condition of environment test is discussed. Then， a new assessment method via simulating the warship environment test platform is presented to solve the problems that the testing condition is limited， the warship support is difficult to be implemented， and the assessment is insufficient. This study may provide theoretical basis for support capability construction of range test and evaluation test.

shipborne depth charge； loading reliability； evaluation test； assessment

TJ650.6； TB114.3

A

1673-1948（2016）04-0299-05

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.04.011

2016-04-24；

2016-05-20.

馬浩文， （1978-）， 男， 工程師， 主要研究方向為水中兵器試驗技術.