远程多管火箭炮随动系统的可靠性分析

参考文献
［１］ 李良巧．机械可靠性设计与分析［Ｍ］．北京：国防工业 出版社．１ ９９８．
［２］周源泉质量可靠性增长与评定方法［Ｍ］．北京：北京 航空航天大学出版社．１ ９９７．
旋转接头 其它 合计
，０ ２ ２ ０ ０ ０ ３
５ 媚∞，０卯他０，
５ ７０
ｏ
０●０
０ ●∞
５ ０
Ｏ．２５ Ｏ．３ ０．３ ０．１ ５ Ｏ．１ Ｏ．３ Ｏ．３
Ｏ．３ Ｏ３ Ｏ．３ Ｏ．３ Ｏ．３
Ｏ３ Ｏ．３ Ｏ．３ Ｏ３ Ｏ．３
一 一
６８．９９
５３．１ ３ ４５．３６ １９ １ｌ
９ ９８ １０１．３０
远程多管火箭炮武器系统是集光、机、电为一体 的远程精确打击、大规模面压制的武器装备，具有射 程远、密集度高、威力大、机动性好等特点．在现代战 争中将发挥巨大作用。
在远程多管火箭炮武器系统中，随动系统是关 系到火箭炮操瞄与装填自动化程度、调炮精度控制 和武器系统快速反应能力能否满足要求的关键分系 统。随动系统的可靠性指标是远程多管火箭炮的一 项重耍指标，影响到整个武器系统研制的成败。本文 对我国研制的远程多管火箭炮的随动系统初样机进 行了町靠性预计．根据预计结果对随动系统下阶段 设计应采取的可靠性措施提出了建议。
【１．总装备部武汉军代局．湖北武汉４３００２２；２．解放军理工大学＿［程兵工程学院．江苏南京２ｌ ０００７）
摘要：为了提高远程多管火箭炮随动系统的可靠性指标．介绍了远程多管火箭炮随动系统的基本组成，建
立了随动系统的可靠性模型，并对某型远程多管火箭炮的随动系统进行了可靠性预计，在分析的基础上提出
了改进可靠性设计的建议和措施。
丽（６０万０．百１Ｆ３未＋９２可９．万７页０）×矛ｌ一Ｏ“６孤……６７
（２）
万方数据
解放军理工大学学报（自然科学版）
第４卷
式中．＾．为方向随动系统的失效率；ｋ为高低随动 系统的失效率。
２随动系统可靠性设计
从上述计算可以看出，随动系统初样机可靠性 预计的结果，距总体规定的可靠性指标存在着较大 的差距。因此，在正样机的设汁中需要充分考虑有关 提高可靠性的设计和措施。
一
７
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表２高低随动系统预计裹 Ｔａｂ．２ Ｅｓ“ｍ ａｔｉｎｇ ｔａｂＩｅ ｏｒ ｈｊ窖ｈ—ｌｏｗ ｆｏＩｌｏｗｅｒ ５ｙｓｔｔｍ
名称黟筹质訾狮弩撕。．量囊警二。
集成电路 电阻 电位器 三极管 二极管 电容 接插件 液压泵 溢流阀 单向阀 蓄能器 滤清器 换向阀 液压缸 管接头 油箱
表ｌ方向随动系统预计表
Ｔａｂ．１ Ｅｅｓｔｉｍａｔｊ“ｇ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｏｒｉｅⅡｔａｔｉｏｎ ｆｏｌＩｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｎｔ
名称景譬警质譬数环弩黼。量囊稀
集成电路 电阻
电位器 三极管 二极管 电容 其它 合计
１ ４６ Ｏ．２３ ２７ ２．６ Ｏ．ｓ７ ｏ ７２
一 一
０．２５ ０．３ Ｏ．３ ｏ．１５ Ｏ．１ Ｏ．３ 一
对电子元器件和液压器件采用降额使用和设 计，可有救地降低表ｌ和表２中的通用失效率和质 量系数。从而影响到方向随动系统和高低随动系统 两者的失效率，结合前述的分析并参阅式（１）、式 （２），这些改进措施将使随动系统的平均故障问隔时 间得到明显提高。
２．２冗余设计
随动系统的冗余设计主要体现在液压油源、动 力源和控制方式上。初样机的液压油源采用了电动 油泵与手动泵并联，动力源采用了电机与取力器共 同向电动油泵提供动力，控制方式采用了全自动、半 自动及手动３种控制方式的方案，确保了系统工作 的可靠。但为防止由于油液污染而导致伺服阀的损 坏，在初样机三级滤油的基础上，可考虑对通向伺服 阀的液压油增加一个过滤精度为３“ｍ的滤油器， 以进一步提高随动系统的可靠性。
收稿日期：２００２一ｌＯ一０８． 作者俺介ｚ裴东（１９“一）．男，硕士，工程师
ｌ随动系统初样机的可靠性
远程多管火箭炮武器系统总体规定的随动系统 可靠性暂定指标为：平均故障间隔时间ｆ，≥８３０ ｈ。
１．Ｉ组成及功能
随动系统主要由数字控制器、半自动、全自动转 换单元、射界限制单元、模拟控制单元、检测单元，液 压系统和扩大机等组成。测角反馈通道由双通道正 余弦旋转变压器和ＲＤｃ模块组成，完成角度精度 测量。随动系统与火控计算机通过串行通信接口．由 数字控制器完成主令诸元接收、火箭炮实际位置的 数字测角、控制规律计算和数模转换等功能。模拟控 制信号，经过自动转换单元、射界限制单元、伺服放 大器、驱动阀控缸何服机构来改变变量泵的斜盘摆
２．１ 降额设计
对于电子元器件部分，按有关要求执行，一般件 采用Ｉ级和Ⅲ级降额，关键件采用Ｉ级降额。降额参 数及降额量值，应依据各元器件的失效机理进行确 定，例如：电容应以电压为主要参数，规定值为３０～ ５０ Ｖ，则选用件电压可为６３～１００ Ｖ。
对于液压元件部分，影响失效率的主要参数是工 作压力、温度和油液的清洁度等。因此，在选用液压 油、设置滤油器、设计液压件工作压力等方面，应采用 降额使用和设计。此外，液压件密封的好坏对随动系 统的使用是至关重要的，在设计时，密封圈所选用的 橡胶材料和密封沟槽尺寸，要全部采用国家标准，特 殊部件可重新设计，管接头要采用密封性较好的卡套 式管接头。液压系统的油温对系统能否正常工作影响 很大，系统在工作状态下．油温升高很快，为了保持随 动系统性能指标的稳定，可以考虑使用温度系数较小 的航空液压油，并在回路设计上增加散热器。
２．Ｅｎｇｊｎｅｅ“ｎｇ Ｉｎ¨ｌｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｏｇｌｎｅｅｒｌｏｇ ｃｏ‘ｐｓ．ＰＩ．Ａ Ｕｎｌｖ ｏｆ Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．．Ｎａｎｊｉ“ｇ ２ｌｏ００７，ｃｈｍａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ。ｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｃ ｔ１１ｃ ｒｃｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆｌｏ“ｇ—ｒａ“ｇｅ ｍｕｌｔｌｂａｒｒｅｌ ｒｏｃｋｅｔ １ａｕｎｃｈｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏＩｌｏｗｃｒ ８ｙｓｔｅｍ ｏｆ ｌ。“ｇ—ｒａ“ｇｅ ｍｕｌｔｉｂａｒｒｅｌ ｒｏｃｋｅｔ Ｉａｕｎｃｈｃｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａ— ｂｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｆｏｌｌｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｃｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ａｂｏｕｔ ｏｎｃ ｔｙｐｅ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅ ｍｕｌｌＩｂａｆｒｅｌ ｒｏｃｋｅｔ １ａｕｎｃｈｅｒ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｉｈｅ ａｎａＩｙｓｉｓ，ｐｒｏｐ０５ａｌｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｅｌｉａｌ）ｉｌｉｔｙ ｄｃｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃ ｏｆｆｃｒｃｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏ“ｇ ｒａ“ｇｅ ｍｕｌＩ｜ｂａｒｒｃｌ ｒ。ｃｋｅｌ ｌａｕｎｃｈｅｒ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｒｅｌｉａｂｉｌｌｔｙ ｅｓｔｉｍａｔｅ
万方数据
第３期
裴 东，等：远程多管火箭炮随动系统的可靠性分析
角，控制高低液压缸按照一定的规律运动．实现俯仰 自动精度定位；经过以扩大机作功率放大元件的方 向电动随动系统，控制执行电机按照一定的速度运 动，实现火箭炮方向自动精度定位；同时克服射击过 程中射击扰动和负载力矩变化的影响。
火箭炮调炮的液压系统主要由伺服泵、手摇泵、 锁紧阀块、控制阀组、散热器、油箱、回转装置、液压 报警装置、高低平衡机等组成，主要功能是进行高低 瞄准并确保高低瞄准保持在给定的位置上。
Ｒ，（ｆ）一儿尺，（ｆ）一ｅ善－．
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＾。一∑＾，
１
ｆ ｒ一、臻．， 式中，Ｒ，为系统可靠度；尼为单体可靠度；＾为单体 失效率；凡为系统失效率；ｆ，为系统平均故障间隔时 间．，】为单体个数；，为单体的故障间隔时间。
１．３可靠性预计
由于已有随动系统的原理图和初样机，可靠性
预计的数学模型可采用失效率预计法：
关键词：远程多管火箭炮；可靠性；可靠性预计
中图分类号：ｕ４８３．２；ＴＢｌｌ５
文献标识码：Ａ
Ｒｅ｜．ａｂｉＩｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｆｏ｜ＩＯｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅ ＭｕＩｔｉｂａｒｒｅＩ ＲＯｃｋｅｔ Ｌａｕｎｃｈｅｒ
ＰＥＩ ＤＯＫ一，ｙＵＡＮ Ｊ沁Ｈ—ｈ∥，ＮＩＵ Ｙｎｎ—ｍｉＨ一，ｚＩ｛Ａ０ ｚＰｎｇ—ｑｉｎｎ一 （１．Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｄｅｌ８９ａｔｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｅ【ｌｕｌｐｍｅｎｌ Ｈｅａｄｑｕａ ｒｔＰｒｓ．ｗｕｈａｎ ４３００２２，ｃｈｌｎａ；
１．２可靠性框图与数学模型
从结构上看，构成随动系统的各个部件的可靠 性是相互独立的．即某个部件的失效都不会引起另 一部件的失效，然而任一部件的失效都会导致整个 系统的失效。因此，随动系统（方向随动系统和高低 随动系统）的可靠性框图是串联结构（见图１、图２ 所示）。
“ｓ．Ｉ
图１ 方向随动系统可靠性框图
＾一ｙ”，（ｋ＾ｄ＾，）．
（１）
，ｌ
式中ｍ为第一个零部件的数量｝ｋ为第ｉ个零部件
的通用失效率；岛为第ｉ个零部件的质量系数；女，为
第ｉ个零部件的环境系数。
零部件的通用失效率和质量系数可以从有关手
册中查出。因随动系统安装在轮式车辆上，故环境系
数统一取为７。
随动系统的可靠性预计是按方向随动系统和高
低随动系统两个部分进行的，分别见表ｌ和表２。如
第１卷第３期 ２００３年６月
解放军理Ｉ大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＰＩ，Ａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ‘ｙ ｏｆ Ｓｃｌｃｎｃｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１００９ ３ｄ４３（２００３）０３—００５６一０３
Ｖ０１．４ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２００３
远程多管火箭炮随动系统的可靠性分析
裴 东１， 袁建虎２， 牛燕明１， 赵增强１
２２．９３
２８．３５
卯Ⅲｏ，孙郇¨，ｏ
７１．８２
１１５．５０
ｌ ５．１ ２
ｕ。ｏ
１．８９
ｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｌｌ ５．５０
０．４２
３．１５ ３．１ ５ ４２．ＯＯ ２１２．００
ｏ锄，ｏ一矧 ９２９．７０
果将随动系统看成方向随动系统和高低随动系统两
个单体组合成的系统。则根据数学模型，随动系统平
均故障间隔时间为：
铲去刮耋＾一点＝
随动系统的液压系统采用冗余设计，使随动系
统的部分组成结构成了并联结构，使系统整体变成 了混联形式，对提高系统的整体可靠性很有好处。
２．３热设计
环境温度过高是造成电子产品故障率增大的重 要原因。因此对随动系统利用热传导、对流、辐射等 原理进行合理的热设计，将有利于提高其可靠性。结 合随动系统的组成和结构，热设计可采取的措施有： ①对发热量大的元器件，加散热片。②印刷板力求简 洁．印制线不宜过细过长。③增大印刷板的尺寸，减 少印刷板的数量，增大印刷板在控制箱内的间距，并 在每块印刷板上增设冷板，以提高印刷板的散热效 果。①在控制箱内设计冷却风道，并加装两台高速风 机进行强制冷却，以提高整个控制箱的散热能力。
对随动系统电子部分采用热设计，可有效地降 低表１和表２中的环境系数。结合前叙的分析计算， 这些改进措施将使随动系统的平均故障间隔时间得 到明显提高。
总的来说，通过上述几项设计改进，将更有利于 满足远程多管火箭炮随动系统的可靠性指标要求。
３结论
由于目前随动系统的设计还不够完善，对动力 参数、摩擦磨损、振动环境等影响发射动力扰动的因 素还没有进行预计和仿真；缺少失效数据的记载、评 估与归纳，缺乏可靠性数据库；对随动系统和定向器 束、火控系统的联试联调还不够充分，因而随动系统 零部件失效状态的估计和保证方面存在许多问题。 随着研制工作的进一步深人，在开展上述可靠性设 计的同时．加强对元器件的筛选和关重零部件的质 量、可靠性控制，做好可靠性增长试验、数据的统计 与分析及可靠性管理工作，相信随动系统的可靠性 是能够达到总体最终分配给的可靠性指标的。
ｄ１３９帆ｏｆ Ｂ１０ｃｋ
ｏｒＩｅｎｔ虮ｏｎ ｆｏＩ【ｏｗｅｒ ３ｙｓｔｅｍ’ｓ
ｒｅｌｉａｂｌｌｉｔｖ
圈２高低随动系统可靠性框图
Ｆ１９ ２
Ｂｌｏｃｋ【ｉｉ８９ｒａｍ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｌｏｗ ｆｏｌＩｏｗｃｒ ８ｙｓｔＰｍ’ｓ ｒｅ— ｌｈＩ）ｍｔｖ
随动系统的各个零部件都是机电产品，可认为 其失效分布符合指数分布。随动系统的可靠性数学 模型为：