战斗部飞行可靠性评估方法研究

格式：pdf
大小：1.23 MB
文档页数：6

第19卷第5期装备环境工程 2022年5月 EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING ·73·

收稿日期：2021–09–05；修订日期：2021–10–19 Received：2021-09-05；Revised：2021-10-19 作者简介：董军超（1990—），男，博士，主要研究方向为可靠性评估、加速贮存。

Biography：DONG Jun-chao (1990—), Male, Doctor, Research focus: reliability assessment, accelerated storage. 引文格式：董军超, 朱重阳, 陈津虎. 战斗部飞行可靠性评估方法研究[J]. 装备环境工程, 2022, 19(5): 073-078. DONG Jun-chao, ZHU Chong-yang, CHEN Jin-hu. Reliability Assessment Method of the Flight Warhead[J]. Equipment Environmental Engi-neering, 2022, 19(5): 073-078.

战斗部飞行可靠性评估方法研究

董军超，朱重阳，陈津虎

（北京强度环境研究所，北京 100076）

摘要：目的解决高可靠、小子样战斗部飞行可靠性评估时样本量不满足标准要求的问题。方法通过对战

斗部结构功能分析，建立包含壳体强度、主装药安定性及主装药正常起爆等单元的可靠性框图，并利用L-M

法对战斗部系统进行可靠性评估。首先利用基准设计许用值的安全系数法将应力强度干涉模型与安全系数

进行结合，对壳体强度可靠性进行评估；然后结合战斗部试验数据，利用最大熵试验法，在小样本下评估

战斗部主装药安定性及正常起爆的可靠性；最后，将各单元的可靠性数据转化为成败型数据进行分析，利

用L-M法，结合战斗部整机试验数据，开展战斗部飞行可靠度评估。结果分别计算了小子样下战斗部壳体

和装药安定性及正常起爆的可靠度，并将其转换为等效成功数和等效失败数，结合战斗部试验打靶等可靠

性信息，综合评估了战斗部飞行可靠度。结论充分利用战斗部在研制阶段的试验信息进行评估，减少了样

本量，解决了战斗部可靠性高、样本量小的评估难题。

关键词：小子样；战斗部；可靠性评估；L-M法；安全系数法；最大熵试验法

中图分类号：TJ450 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2022)05-0073-06

DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2022.05.009

Reliability Assessment Method of the Flight Warhead

DONG Jun-chao, ZHU Chong-yang, CHEN Jin-hu

(Beijing Institute of Structure and Environment Engineering, Beijing 100076, China)

ABSTRACT: A reliability assessment method of the flight warhead is proposed under the limitation of the high reliability and

small sample in this paper. The structural function of the warhead is analyzed, the reliability block is established with the shell

strength, the stability and normal explosion of the main charge. The reliability of the warhead system is assessed by utilizing the

L-M method. Firstly, the safety factor method through the allowable value of the standard design is applied, the stress interfere

model and the safety factor is integrated. The reliability assessment of the shell strength is carried out. Secondly, the experiment

data of the warhead is applied, the stability and normal explosion of the main charge is assessed through the maximum entropy

experiment. Finally, the reliability data of the units are turned into the success or failure data, the reliability assessment of the

warhead is carried out with the L-M method. The reliability of the shell strength, the stability and normal explosion of the main

charge is computed under the situation of small sample. The equivalent success number and failure number is obtained, and the

flight reliability of the warhead is assessed with the experiment data. The experiment data of the development stage is fully con-

tively.

KEY WORDS: small sample; warhead; reliability assessment; L-M method; safety factor method; maximum entropy experi-

ment

战斗部作为导弹最重要的有效载荷，承担着毁伤

目标的重要任务，准确评估弹上战斗部的可靠度，对

掌握弹上战斗部可靠性水平和全弹可靠性评估起着

至关重要的作用。对于产品的可靠性评估，最直接准

确的评估方法是成败型的二项分布法，但对于高可靠

性的产品，该方法要求样本数量较大。在置信度不小

于90%的前提下，要验证产品的可靠度达到0.999，

需要2 000多发产品进行试验，且无一发失效。对于

拔销器等结构简单、数量大的典型火工品，可依据

GJB 376—87《火工品可靠性评估方法》中基于二项

分布的计数法对火工品可靠性进行评估[1-6]。战斗部

不同于火工品，是典型的高可靠、小子样含能产品。

由于工程中受到成本、研制进度、安全等因素制约，

战斗部在研制及定型阶段的试验样本量小，并且用于

可靠性评估的参数很难获取，所以战斗部的小子样问

题尤其突出。

针对战斗部飞行可靠性评估方法尚处于起步阶

段，在工程中主要是利用安全系数等设计信息，结合

工程经验得到战斗部飞行可靠性大于指标要求的结

论。在理论研究中，也较少有学者对战斗部的可靠性

评估方法进行系统的研究[7-8]。为了解决高可靠、小

子样弹上战斗部可靠性评估难题，本文通过对战斗部

的可测量试验数据进行分析，结合评估方法的特点，

提出一种弹上战斗部飞行可靠度评估方法。

本文结合试验数据特点，对基准设计许用值的安

全系数法[9-12]、最大熵试验法[13-17]和L-M法[18-21]进行

深入研究。首先根据战斗部结构功能特点，建立可靠

性模型，它包含了壳体强度、主装药安定性及主装药

正常起爆3个可靠性单元。通过基准设计许用值的安

全系数法对壳体强度的可靠性进行评估，利用最大熵

试验法，基于可靠性信息等值原理[22-24]，评估主装药

安定和主装药正常起爆的可靠性。最后，将各单元可

靠性数据转化为成败型数据，通过L-M法对战斗部

系统进行可靠性综合评估。

1 战斗部可靠性模型构建

针对战斗部的结构和功能特点进行分析，可靠性

框图应包含以下几方面：战斗部侵彻目标过程中，壳

体结构强度不足，导致壳体主体结构破坏；战斗部侵

彻目标过程中，主装药发生不安定现象，导致早炸；

战斗部侵彻进入目标后，主装药未正常起爆。通过上

述分析，战斗部的可靠性主要由壳体强度、主装药安

定、主装药正常起爆3个部分决定。故战斗部可靠性框图主要由壳体强度可靠性R1、主装药安定可靠性

R2和主装药正常起爆可靠性R3决定。在逻辑功能上

构成了串联系统，如图1所示。

图1 战斗部可靠性框图 Fig.1 Reliability block diagram of warhead

2 战斗部可靠性单元飞行可靠性评

估方法

对战斗部的3个可靠性单元分别进行评估，利用

基于安全系数法的应力强度模型评估壳体强度的可

靠度，利用最大熵法评估主装药安定性和正常起爆2

个单元的可靠度。

2.1 战斗部壳体

战斗部壳体强度能否满足要求主要体现在高速

侵彻目标过程中结构是否发生破坏。在试验过程中，

很难测量到战斗部壳体在侵彻目标过程中所受到的

最大应力，因此需要通过仿真来获取应力值。壳体的

强度通过静爆试验获得，一般在研制阶段会对少量的

壳体进行静爆试验，获取的结构强度值为小子样数

据。通过获取的应力、强度数据，利用基准设计许用

值的安全系数法评估战斗部壳体强度。首先需要对应

力强度干涉模型进行分析，然后评估模型中的未知参

数，最后结合安全系数对模型进行变换，进而评估壳

体强度的可靠性。

根据应力强度干涉模型推导出的结构可靠性系

数u0表示为：

sL02222VSsvLLuCC

 (1)

式中：μs为强度的母体均值；μL为应力的母体均

值；Cvs为强度的变差系数；CvL为应力的变差系数。

通过对式（1）中未知参数的求解，得到结构可靠性

系数u0的值，通过查表或MATLAB进行计算得到结

构可靠度[25-26]。

1）强度的母体均值μs。在典型应力强度干涉模

型中，对样本数需求很大。对于弹上战斗部，其样本

数一般很少，属于典型的小子样问题。通过对小子样

的样本均值公式进行变换，可将其作为母体均值使

航天飞行器的可靠性分析与评估

在人类广泛使用航天器和航天飞行器的今天，可靠性和安全性无疑是最关键的因素之一。当一次航天任务在发生意外事故后，不仅会造成财产的巨大损失，更重要的是会付出人员的生命和健康损失，这也是造成航天事故造成经济和社会影响的原因之一。因此，评估和提高航天器和航天飞行器的可靠性是航天技术和工程领域中的重要研究内容。

航天器和航天飞行器的可靠性是指航天器或航天飞行器在规定时间期间，及规定环境下，完成指定任务的能力。在整个航天项目的所有阶段都需要确保航天器和航天飞行器的可靠性，并进行不断的分析和评估。在发现可靠性问题时，需要及时采取措施，以防出现损失。

航天器和航天飞行器的可靠性分析方法多种多样，主要包括基于经验数据和试验数据的方法、基于故障树分析和故障模式与效应分析的方法、基于可靠性物理学的方法等。

其中，基于经验数据和试验数据的方法是最直接、最简单且最常用的可靠性分析方法。该方法主要基于历史数据和试验数据的经验分析，将数据进行处理，建立概率模型来预测可靠性指标。这种方法具有操作简单，数据获取方便的优点，但是由于数据的局限性和不确定性，不能完全准确地预测可靠性指标。故障树分析（FTA）和故障模式与效应分析（FMEA）是用于航天器和航天飞行器可靠性分析和评估的两种常用方法。FTA是一种基于逻辑思维的可靠性分析方法，它通过将故障事件分解成故障事件的基本组成部分，使用树状结构来描述不同阶段发生故障的可能性，综合考虑概率信息和逻辑信息，计算故障概率的方法。FMEA是一种根据系统设计或过程分析进行故障预处理的方法。通过对航天器和航天飞行器的各种组成部分进行分析，评估可能存在的故障模式和影响，采取相应的措施来降低故障的风险。

可靠性物理学方法基于物理学原理和故障机理分析，结合统计学方法和计算机模拟技术，对航天器和航天飞行器的可靠性进行评估和预测。通过建立可靠性物理学模型，对系统故障率和失效率进行预测，确定故障来源和故障机理，从而为提高航天器和航天飞行器的可靠性提供科学依据。

试飞阶段航空武器可靠性评估方法研究

文章对航空武器的可靠性指标体系进行了梳理，并总结了一些常用的可靠性参数评估方法，对不同的方法进行了分析和比较，为开展航空武器的可靠性评估工作提供参考和借鉴。

标签：航空武器；可靠性；评估

1 概述

随着航空装备的不断发展，航空武器的可靠性已成为影响装备作战效能的关键因素之一。因此，开展航空武器的可靠性评估工作显得尤为重要。

航空武器的可靠性评估是指处理、分析产品在试飞期间收集的可靠性数据，对航空武器是否达到规定的可靠性水平进行评估。由于试飞阶段航空武器的使用环境为真实的使用环境，因此，在该阶段进行航空武器的可靠性评估更能反映产品的真实水平，有必要对试飞阶段的航空武器可靠性评估方法展开深入的分析和研究。

2 航空武器可靠性评估技术发展

我国早在上世纪80年代就开始对航空武器可靠性评估方法进行系统的研究。1987年发布的GJB376-1987《火工品可靠性评估方法》，对评估火工品的可靠性评估方法进行了规范；1994年发布的GJB 1909.8-1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求火炮》、GJB 1909.9-1994《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求弹药》对火炮和弹药的可靠性指标进行了规范，其后于2009年修订的GJB 1909A-2009《装备可靠性维修性保障性要求论证》又增加了对弹道导弹的可靠性指标体系的规范；在2005年发布的GJB5489.13-2005《航空机枪试验方法第13部分：可靠性》规范了航空机枪的可靠性试验方法。

虽然几十年来航空武器的可靠性评估技术取得了不小的发展，但是对于试飞阶段航空武器的可靠性评估，目前尚未形成一套有效、合理的评估方法。

3 航空武器常用可靠性指标体系及评估方法

3.1 航空武器分类及常用可靠性指标体系

航空武器按结构分为以下几类：航空机炮（枪）、航空炸弹、航空火箭弹、空空导弹、空地导弹、航空鱼雷和航空水雷。此外，还可按其他标准或要求，对航空武器进行分类。例如，按装填物不同，分为常规与非常规航空武器；按有无制导，分为制导与非制导航空武器；按弹道形式，分为弹道式、巡航式、半弹道式航空武器；按杀伤机理，分为硬杀伤和软杀伤武器；按使用方式，分为航空射击武器和轰炸武器。

试飞阶段可靠性评估方法及试验方案设计

高雅娟1，陆山2

（1.中国飞行试验研究院，西安710089；2.西北工业大学动力与能源学院，西安710072）

摘要：提出将基于2参数威布尔分布的小子样零故障寿命试验方法用于航空发动机等高可靠性航空武器装备设计定型试飞

阶段平均故障间隔时间评估以及可靠性专项试飞/地面试验设计，通过计算给出可靠性评估及试验设计系数用表；同时采用

Matlab对航空发动机历史试验数据进行拟合，得到对应的形状参数；在此基础上，以某航空发动机为例对该方法工程应用的适用性

和有效性进行验证。结果表明：该方法具有较强的工程应用性，可用于解决试飞阶段航空发动机等高可靠性产品可靠性评估及试验

设计问题。

关键词：可靠性评估；航空发动机；小子样零故障寿命试验方法；威布尔分布；航空武器装备

中图分类号：V263.3文献标识码：Adoi：10.13477/ki.aeroengine.2014.03.014

ReliabilityAssessmentMethodandTestSchemeDesignDuringFlightTest

GAOYa-juan1,LUShan2渊1.ChineseFlightTestEstablishment袁Xi'an710089,China曰2.SchoolofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,

Xi'an710072,China冤

Abstract:Azero-failurelifetestmethodforsmallsamplecomponentbasedontwo-parameterWeibulldistributionwasproposedtosolvemeantimebetweenfailureassessmentissuesofhighreliabilityaeronauticalproductssuchasaeroengines,alsotodesigntheflighttest

飞行器可靠性的评估及提升

飞行器已经成为了现代交通运输领域中的一个重要部分，它为人类提供了快速、便捷的出行方式。在航空工业快速发展的同时，飞行器的可靠性问题也逐渐引起了人们的关注。可靠性评估和提升已成为飞行器研发中的重要课题。

一、飞行器可靠性的评估

飞行器的可靠性通常指该飞行器在一定时间内能够正常运行的概率。飞行器由众多的组件和系统构成，因此评估其可靠性需要从多个角度出发。

1. 故障模式及效应分析

故障模式及效应分析(FMEA)是一种评估飞行器可靠性的方法。通过对飞行器的各个系统、子系统和组件进行分析，这种方法可以识别可能的故障和故障模式，并考虑它们对系统操作和飞行安全的影响。

2. 可靠性增长计划

可靠性增长计划(RGP)是飞行器可靠性评估中的另一种方法。该方法旨在识别可能的故障，并为消除或减少故障实现一个计划。通过针对已知故障制定修复措施，该计划可以逐渐提高飞行器的可靠性。

3. 故障树分析

故障树分析(FTA)是一种系统地分析故障可能性和系统可靠性的方法。FTA从特定故障模式或事件开始，使用若干逻辑关系为故障模式建立逻辑关系，进而确定可能导致故障的不同元素及它们之间的关系。

二、提升飞行器可靠性的方法

飞行器可靠性的提升需要在设计、制造、使用和维护等多个方面进行改进。以下是几种提升飞行器可靠性的方法。 1. 设计优化

设计优化是提升飞行器可靠性的一个关键步骤。设计阶段需要尽可能考虑减少负载、避免疲劳和摩擦损失、充分考虑预防故障等因素。同时，还要从实际情况出发，考虑水平飞行、消除冗余设计等因素。

2. 仿真测试

仿真测试可以在低成本的情况下测试并评估飞行器系统的功能和性能。这种测试可以找出系统设计的弱点，以便设计师可以加以改进。

3. 质量保证

在生产过程中，维持高水平的质量保证是提升飞行器可靠性的重要步骤。特别是在重要的系统和组件之间，要求零缺陷的制造与组装工艺，以最大限度地降低故障率。

下载提示

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

战斗部飞行可靠性评估方法研究

合集下载

航天飞行器的可靠性分析与评估

试飞阶段航空武器可靠性评估方法研究

试飞阶段可靠性评估方法及试验方案设计

飞行器可靠性的评估及提升

文档推荐

最新文档