基于任務的系留氣球保障模式

耿德華

【摘 要】 系留氣球是利用靜浮力升空的飛行器平臺，在軍民用領域有著廣闊的應用前景。近年來國外對該類產品的發展不斷進步，國內也逐步開展了應用研究和產品實裝。但國內產品在應用過程中，發生了大量因保障不力產生的問題，導致該類裝備遲遲不能達到用戶的使用需求。本文簡要介紹了國內外系留氣球產品主要應用情況和保障模式，針對國內系留氣球產品因保障產生的問題，提出一種基于任務流程的保障模式，并舉例說明其應用方式。

【關鍵詞】 系留氣球 保障模式 基于任務 流程單元

系留氣球是一種依靠氣囊內的浮升氣體獲得浮力，并用纜索拴系固定的浮空器。借助于系留纜索、氣動升力和剩余浮力，可以實現空中定高度長時間的駐留。系留氣球系統包括球體結構、系留纜繩、任務載荷、錨泊平臺、地面控制系統五部分。系留氣球與其他飛行器相比，有如下優勢：

（1）滯空時間長：一般系留氣球可連續滯空30天以上；（2）對任務載荷的尺寸限制小，理論上其搭載的任務載荷沒有尺寸限制；（3）覆蓋范圍廣：一般系留氣球部署高度都在4000m以上，系統的覆蓋范圍極大，美國JLENS系統探測距離為550km，俄羅斯美洲豹探測距離700km；（4）效費比高：載荷1t的系留氣球產品，留空一天的費用，僅需3000-4000RMB；（5）生存能力強：系留氣球的球體結構材料，能夠達到雷達波透過率99%，在受到炮火攻擊后，有充足的時間進行回收和維修。

國外在軍事領域對系留氣球的應用非常多，典型的有美國的TARS、MARTS、JLENS、RAID、REAP、PTDS）、PGSS等；俄羅斯的“GePard ”車載移動式系留氣球、“PUMA”和“JAGUAR”大型系留氣球、“DAG-2M”傘兵訓練型系留氣球等。

根據公開的資料統計，上世紀80年代后，國外總共約60多種系留氣球產品投入軍事用途，主要任務使命可歸為偵察監視、預警探測、通信中繼和傘兵訓練等用途。

國內軍方主要是空軍和海軍為主導在開發研制?？哲娭饕糜陬A警探測，海軍主要用于通信。目前，僅有極少數量的系留氣球裝備部隊，但其使用基本處于應用摸索階段。在民用領域方面，系留氣球基本實現了功能化應用，但尚不具備商用條件。

1 系留氣球產品保障需求

系留氣球產品相對于其他飛行器，有其自身的特點，如依靠凈浮力升空，體積巨大，定點錨泊不易移動，主結構件為復合纖維材料，依靠內部壓力保持自身外形和剛度等等。這些特點，導致其對于保障的需求有別于其他裝備，歸納如下：

（1）系留氣球產品的使用自架設開始，其陣地設置和產品架設安裝過程繁瑣，時間長，需要操作人員專業性較高；（2）系留氣球產品自架設開始后，一直處于使用狀態，任何維護和維修工作，必須基于在線操作；（3）系留氣球產品對氣象保障的要求很高，必須為產品使用方提供周邊實時的氣象情況和長期精準的預報；（4）系留氣球產品本身應對惡劣天氣的能力較其他飛行器要差，出勤率受氣象影響極大，惡劣天氣是其保障的重點時間段；（5）系留氣球用氦氣需定期補充，氦氣屬于特殊保障物資；（6）系留氣球囊體材料為復合纖維結構，須實時監控，確定其技術狀態；（7）系留氣球囊體與設備的壽命并不一致，更換囊體結構需將系統撤收，過程繁瑣，時間長。（8）由于系留氣球本身的特點，其應急保障需求與其他裝備差別較大。

2 國內外系留氣球產品的保障

2.1 國內系留氣球產品的保障

系留氣球產品，對于國內用戶而言屬新型裝備，適用于該類產品的保障模式和保障流程暫時沒有。交付部隊使用的系留氣球產品在使用過程中，由于保障不力的原因，發生了各類問題，包括：

（1）產品的架設和迄今為止的使用過程，基本全部由承制方負責和參與；（2）產品故障層出不窮，任務出勤率極低；（3）產品壽命無法明確；（4）產品配置了許多使用頻率極低的保障設備；（5）產品的氣象保障由產品自身配備的設備提供數據支持，無法做到預報。

種種問題導致軍方用戶對該類產品的應用前景產生質疑，降低了在該類產品上的采購經費和推廣應用力度，承制方無法及時獲得回報。

2.2 美軍用系留氣球產品的保障

在武器裝備的維修保障策略上，美軍先后提出了基于性能的保障（PBL）和基于狀態的維修（CBM+）模式?；谛阅艿谋Ｕ希≒BL），是美歐等國針對具體型號裝備提出的全新維修保障理念和模式，其核心是“項目辦公室”通過“裝備保障集成方”加強對裝備全壽命保障的管理，促進軍方與合同商的合作，實現優勢互補與風險共擔，從而在經濟可承受的條件下確保裝備在壽命周期內實現預定的戰備完好性目標[1]。

增強型基于狀態的維修（CBM+）是美軍在20世紀末21世紀初開始大力推行的一種維修思想，目的是將以信息技術為代表的各種高新技術應用到維修的全過程，從而提高維修工作的效率與效益，實現維修方式的全面變革。CBM+是CBM的增強版，它將一些新的或改進的維修技術引入維修實踐中，更強調狀態的監控、故障的診斷。目前已成為美歐維修理論和應用研究領域的熱點。

美軍應用的系留氣球產品，主要是作為預警監視系統的載體。其列裝的各型系留氣球產品，同樣采用了前面提到的保障模式。

洛馬公司的TARS系統，目前已在美國10個軍事基地進行了部署，其保障模式就是典型的PBL保障模式。洛馬公司有專門的產品管理辦公室，下設綜合保障辦公室。美軍與洛馬公司就TARS系統的保障簽訂了專門的長期合同，由綜合保障辦公室負責，設立了產品保障經理（PSM）。直接結果，TARS的出勤率在不計極端天氣的影響時，達到了90%，全時間段達到了60%。很明顯，這種保障方式基本符合PBL模式的原則。

JLENS系統是由雷聲公司承制的的，在2014年的測試過程中，完成了與北美防空司令部的數據對接。雷聲公司建立了專門負責售后的雷聲技術服務公司（RTSC），全面負責該產品的保障，包含基地運作、供應鏈管理、保障性設計和保障服務。該產品采用就是預測性維修。例如，該產品在設計時，囊體結構上安裝了傳感器，實時采集系統信息，并可與其設計數據庫進行對比，對剩余壽命進行預測。

3 基于任務的系留氣球保障模式

3.1 保障模式的要求

對比美軍在系留氣球產品上的使用情況，國內在這型裝備的使用程度上差距巨大，而且很明顯，這種差距幾乎全部是由保障不力造成的。這就對該類產品的保障模式提出了需求，必須建立建全一套完善的保障模式，發揮該類裝備的優勢，提升用戶體驗。借鑒美軍的保障策略，提出針對系留氣球產品任務目標的保障策略，即MBS（Mission Based Support）模式，主要原則如下：

（1）所有保障活動開展，必須是以系留氣球產品執行的任務要求為目的，沒有任務，就沒有保障；（2）產品論證立項階段，由承制方協助用戶進行保障需求定義，并簽訂長期保障協議和合同；（3）建立以承制方基礎的產品保障組織機構，即美軍的裝備集成保障方，類似TARS項目辦公室；（4）保障設計必須產品設計同步開展，甚至提前開展，由裝備保障方與承制方共同承擔設計任務；（5）明確產品保障方案，建立產品保障規劃，保障方統一配置保障資源；（6）充分利用信息化系統，包括氣象信息的開放網絡，產品狀態信息的傳輸網絡等。

3.2 設置保障組織機構

成立專門的保障組織機構，這個組織機構以用戶為主導，使用方和承制方參與，主要任務如下：

（1）在論證過程中，同步開展保障需求的論證，提出保障需求，并作為用戶與承制方協議的一部分進行簽訂，保障需求必須是可客觀度量的；（2）對承制方提出保障性設計要求，并監督產品保障性設計過程；（3）提出保障規劃，并報用戶批準；（4）統一配置和管理保障資源，包括氦氣、人員、物資等；（5）構建信息化渠道，包括產品技術狀態數據傳輸、氣象信息傳輸機制；（6）制定應急保障措施，并與相關部門建立溝通機制，包括空管，交通等部門。

3.3 MBS保障模式的應用

MBS保障模式的應用，首先應根據任務構建任務視圖，確定任務流程，面向任務流程提出保障需求，保障性設計，保障規劃等。

（1）構建任務視圖。任務視圖是對用戶需求進行抽象和分解，并結合系留氣球產品本身的特點進行。例如球載雷達系統，配置幾套產品，單套產品要求等，均是任務視圖中的一部分。（2）構建任務流程。根據任務視圖，構建各任務在時間維度上的流程。例如升空監視任務，首先要脫離錨泊、升空、留空、任務設備開機，留空一定時間……等等。得到所有視圖下的工作流程后，對相同的流程進行合同，作為流程模塊，即可保障最小流程單元，對每個流程單元進行保障。（3）面向流程單元的保障。面向每個可保障最小流程單元，提出保障需求，開展保障性設計，制定保障計劃。①保障需求。保障需求是對流程單元進行分析得到的，例如升空監視任務中，留空時間的要求，若要完成這個任務流程，需要對其前提條件進行分析，需要氣象條件穩定、能夠對纜繩制動、剩余浮力足夠等等，匯總得到保障需求。②保障性設計。確定了保障需求后，需要在產品設計階段，進行針對性的保障性設計，例如，對于氣象環境保障需求中，應對惡劣氣象條件，應進行防雷、除冰雪等等設計。③保障計劃。面向每個流程單元，制定保障計劃，即需要利用哪些資源，在什么時間段，完成哪些保障任務，輸出結果為流程單元保障計劃表。（4）保障性設計。將每個流程單元的保障性設計結果進行統計匯總，并對結果進行可實施性和經濟性等方面的評價分析，得出最終的保障性設計報告。例如，應對降雪氣象，需要將氣囊尾翼設計成整體平板式，上平面不得有凹陷，但這種結構工藝復雜，同時會增加整體重量，并不十分合適。但可將這個要求作為設計目標，對原設計工藝進行改進。（5）保障規劃。保障規劃是將所有流程單元的保障計劃進行統計匯總，得到全流程的保障資源需求和時間列表，得到單一系統的資源需求計劃表，如表1所示。再結合作戰任務視圖，將所有產品的資源需求計劃表綜合匯總后，得到綜合資源需求計劃表，制定保障規劃。

3.4 信息化系統

信息化系統是推進MBS保障模式的有力工具，主要原則是信息共享，單一數據源和信息的按權限獲取。針對系留氣球產品保障模式的信息化，主要包括。

（1）對接全球氣象信息平臺，實時獲取周期氣象信息；（2）對接全球工業氣體信息平臺，實時獲取氦氣供應狀態變化；（3）建立產品狀態數據庫，與實時監測參數對接，進行壽命分析預測，并開展預防性維修；（4）狀態信息傳輸渠道需與任務信息傳輸渠道分離，保證任務信息的安全。保障資源需求計劃表1所示：

4 結語

本文介紹了國內外系留氣球產品的應用和保障模式，結合國內系留氣球產品使用現狀，提出了在保障方面的種種問題，參照美軍保障模式，提出了一種針對系留氣球的保障模式，并簡單介紹其應用方式。希望本文提出的保障模式經修正和完善后，應用于當前在研和交付的產品，能夠大幅度降低系留氣球產品因保障不力發生的問題，推進該類產品在國內的應用進程，加快浮空器行業的發展。

參考文獻：

[1]李志國.美軍武器裝備維修與保障現狀及其啟示[J].國防科技，2014（6）：83-86.

[2]LI Zhi-guo.Inspiration from Maintenance and Sustainment Situation of American Weapon System[J].National Defense Science & Technology，2014，35（6）：83-86.