引言
空空導彈是由飛機攜帶, 并從飛機上發射、 攻擊空中目標的導彈, 具有結構復雜、 研制周期短、研制經費投入大和工作環境惡劣, 以及對質量與可靠性要求高等特點, 屬于一次性使用的成敗型產品。 因而有必要在產品的設計研制階段對產品的可靠性進行預計, 以發現設計中的薄弱環節, 并采取相應的改進措施來提高產品的固有可靠性。 可靠性預計是空空導彈可靠性設計與分析中的一項關鍵技術, 其預計結果的好壞將直接影響到產品最終的質量與可靠性。
1 可靠性預計的含義及主要內容
1.1可靠性預計的含義
可靠性預計是指在產品尚無自身試驗數據時,根據類似產品的經驗數據或組成該產品的各單元的可靠性數據, 對產品在給定工作或非工作條件下的可靠性參數進行估算。 它是根據組成系統的元器件、 分組件和分系統的可靠性來預測系統的可靠性的一種技術。 預計過程本身并不能直接提高一個系統的可靠性, 但是根據預測的結果, 可以判斷產品的可靠性是否達到了規定的要求, 找到影響產品的可靠性的薄弱環節, 為設計決策提供依據。 預計時應全面地考慮產品各組成部分的可靠性、 設計水平和工藝條件, 以及系統的協調性等因素。
1.2可靠性預計的分類
根據可靠性預計的定量要求, 可以將可靠性預計分為基本可靠性預計和任務可靠性預計兩類。 基本可靠性預計用于估計產品所有的部件對維修和后勤保障的要求, 通常采用串聯模型; 任務可靠性預計產品成功地完成規定的任務的概率, 一般采用串-并聯模型, 能為產品作戰效能分析提供依據。
2 可靠性預計在空空導彈研制中的應用
2.1可靠性預計的發展歷程
可靠性預計為產品開展可靠性設計提供了一種定量分析手段, 并為優選設計方案提供了依據。 可靠性預計工作開始于 20 世紀 50 年代。 當時, 美國國防部組織研究小組開展了可靠性預計基礎理論和預計模型的研究工作, 并于 1957 年推出了 MIL-HDBK-217 《電子設備可靠性預計手冊 》, 迄今為止, 該標準已經歷經了 7 次更新。 我國于 20 世紀70 年代開始開展可靠性預計模型的研究, 通過收集和處理大量的現場數據和試驗數據, 于 1987 年推出了 GJB 299 《電子設備可靠性預計手冊》。 該標準經歷了 3 次重大的更新, 目前是 GJB/Z 299C-2006 《電子設備可靠性預計手冊》。 此外, 我國還頒布實施了 GJB/Z 108A-2006 《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》 來代替 GJB/Z 108-1998.一系列與可靠性預計有關的標準的頒布和實施, 極大地推動了可靠性預計工作在裝備研制中的應用, 使我國裝備的可靠性水平有了很大的提高。
2.2空空導彈的常用的可靠性指標及預計方法
2.2.1 指標類型及預計方法空空導彈常用的可靠性指標如表 1 所示。
常用的可靠性預計方法[ 1]有: 元器件計數法、 元器件應力分析法、 故障率預計法、 相似產品法、 專家評分法和性能參數法等。 在不同的研制階段應選取不同的可靠性預計方法。 此外, 由于空空導彈是由不同種類的元器件組成的, 且構成導彈不同分系統的構件也不同, 因而對空空導彈的各組成元器件及分系統的可靠性進行預計時, 所選的預計方法和模型也應有所不同。 不同研制階段的預計方法的選取及其適用范圍如表 2 所示。在論證階段, 可靠性預計能夠評估系統的可靠性, 審查裝備的可靠性是否能夠達到作戰使用需求提出的可靠性指標; 在方案階段, 可靠性預計可為方案優選提供依據; 在工程研制階段, 可靠性預計可以及早地發現設計中的薄弱環節, 并采取有效的改進措施, 為可靠性試驗、 可靠性增長計劃以及可靠性分配提供依據。
2.2.2 實例分析設計缺陷在投入現場使用后就不能彌補, 尤其是對于由許多電子元器件組成的系統而言, 及時地預計其可靠性比事后精確地獲得其可靠性更為重要。 本節以某飛控組件為研究對象, 用元器件應力分析法預計其基本可靠性。
現假設:a) 所選用的產品是一個串聯系統, 即組件中任何一個分組件失效都會引起飛控組件的失效;b) 每個分組件的失效都是相互獨立的;c) 產品失效率是組成產品的元器件的固有失效率的總和;d) 構成組件的機械結構件及軟件的失效率忽略不計, 即認為其可靠度為 1.
某飛控組件由慣測分組件、 信息處理單元和衛星定位分組件三部分組成, 其可靠性框圖如圖 1 所示??湛諏検浅蓴⌒彤a品, 其壽命服從指數分布。 某飛控組件作為導彈的一部分, 其壽命也服從指數分布, 其掛飛基本可靠性的數學模型可用下式表示:【1】
式 (4) 中: RD---待命停放狀態下各分組件的非工作失效率, 單位: 10-6/h;tD---待命停放時間, 單位: h.
預計時, 國產元器件的環境類別和環境條件按GJB/Z 299C 和 GJB/Z 108A 的規定選??; 進口元器件的環境類別和環境條件按 MIL-HDBK-217F 的規定的選取。 產品工作時, 環境溫度取產品的最高工作溫度; 產品不工作時, 環境溫度取產品可能遇到的最高溫度。