一种改进的鱼雷实航工作可靠度评定方法

贺成刚1,2, 叶豪杰2, 张 迪2



一种改进的鱼雷实航工作可靠度评定方法

贺成刚, 叶豪杰, 张 迪

(1. 水声对抗技术重点实验室, 广东湛江, 524022; 2. 91388部队, 广东湛江, 524022)

为了客观准确地评定鱼雷可靠性水平, 针对单纯采用成败型或指数型评定鱼雷实航工作可靠度的局限性, 根据鱼雷实航功能和动作程序包含成败型和指数型的实际特点, 提出了按成败型-指数型串联综合评定鱼雷实航工作可靠度的改进方法。该评定结果是试验样本量、航行总时间、任务时间、成败型和指数型故障数等因素的综合体现, 可靠性水平随任务时间变化的显著性受指数型故障的影响相对较大, 受成败型故障影响相对较小, 评定结果更客观准确, 能有效解决单纯按成败型或指数型评定鱼雷可靠性的局限性。

鱼雷; 实航试验; 可靠度评定

0 引言

鱼雷实航工作可靠度作为鱼雷武器系统作战效能的重要指标, 是试验鉴定的重要内容。可靠度定义为: 产品在规定的条件和规定的时间内, 完成规定功能的概率。由定义可知, 可靠度是相对一定时间而言的, 若所指时间不同, 同一产品的可靠度也不相同。

鱼雷实航工作可靠度鉴定试验存在两种结果: 成功和失败。全雷及分系统可靠性可用二项分布函数描述和评定鱼雷实航工作可靠度, 但这种评定方法存在一定的局限性: 1) 评定结果与航程(或航行时间)有一定的间接关系, 而没有直接反映鱼雷具体任务时间所对应的可靠性水平, 不能回答人们提出的一些疑问, 鱼雷全航程可靠性水平是多少？鱼雷半航程可靠性水平又是多少？2) 全航程与非全航程都是按一次实航统计, 体现不出差异性, 而较大航程时出故障的可能性相对较大, 较短航程时出故障的可能性相对较小, 如何设定航程是关键, 如果都进行较大航程试验, 评定的可靠性水平会相对较低, 如果都进行较小航程试验, 评定的可靠性水平会相对较高; 3) 鱼雷实航可靠度通常是指鱼雷在规定的入水实航条件下和规定实航次数()内, 完成规定功能的概率, 如美国鱼雷实航工作可靠度指标规定为入水实航条件下, 5次全航程实航, 完成规定功能的概率。当鱼雷实际航程与规定航程不都相同时, 简单地按成败型评定鱼雷实航工作可靠度是不可行的。

对鱼雷可靠度可用指数分布来分析处理, 据此可评定出鱼雷规定具体任务时间所对应的实航工作可靠度, 相对于成败型评定方法, 在这方面有其可取之处, 但人们对此也提出质疑: 1) 鱼雷的某些动作程序、功能与航行时间关联性不强, 并且是一次性完成的, 是成败型。例如, 鱼雷入水启动时的电爆活门动作, 水压开关动作等都是一次完成, 与航行时间无关; 在自导系统工作正常的情况下, 其目标识别的正确性具有一定的概率, 与航行时间长短关联性不大。2) 非全航程试验相加, 即使总航程或航行时间与全航程相同, 也不能完全等同于1个全航程, 因为非全航程试验相加, 鱼雷的部分功能和动作程序不止动作1次, 而1次全航程实航只需要动作1次。按指数分布来分析处理全雷实航工作可靠度时, 如果能考虑到成败型因素的影响, 评定结果会更合理。

单纯采用成败型或单纯采用指数型来分析处理鱼雷实航工作可靠度, 都有一定的局限性, 鱼雷是一个包括机械、机电、电子的复杂系统, 其动作程序和功能既包括与航行时间相关性不强的成败型, 也包括与航行时间密切相关的指数型, 若综合利用成败型、指数型评定鱼雷实航工作可靠度, 既保留各自优点, 又能弥补不足之处, 鱼雷实航工作可靠度评定将得到改进。

1 鱼雷实航工作可靠性结构关系

鱼雷主要由自导系统、控制系统、引信系统、全雷供电系统、动力系统、战斗部系统(或操雷系统)和全雷结构系统等组成, 从可靠性逻辑关系讲, 全雷属串联关系。

鱼雷及各分系统实航过程中需要完成的规定功能既包括与鱼雷航行时间相关性不强的成败型因素, 也包括与鱼雷航行时间相关性较强的指数型因素, 因此, 鱼雷的动作程序和功能可分为成败型和指数型两大类, 鱼雷实航试验功能和动作程序就变成为成败型和指数型的串联结构关系。

鱼雷实航试验功能和动作程序的划分应进行具体分析, 例如, 全雷协同动作功能包括一系列的动作程序, 既涉及到成败型动作功能, 也涉及到指数分布型动作功能, 只能根据故障发生的具体情况确定。

每一条次鱼雷实航试验结果, 对成败型和指数型的功能及动作程序分别进行评判, 成败型部分记录一次试验并判成功或失败, 指数型部分记录航行时间并确定是否失效。

假设某条次鱼雷实航条件下在规定的航程时间内正确完成规定功能, 成败型功能和动作程序记试验1次, 失败0次, 指数分布型功能和动作程序记录航行时间, 失效0次; 假设某条次鱼雷实航条件下在规定的航程时间内没有正确完成规定功能, 成败型部分发生故障, 指数型部分无故障, 则成败型功能和动作程序记试验1次, 失败1次, 指数型功能和动作程序记录航行时间, 失效0次; 假设某条次鱼雷实航条件下在规定的航程时间内没有正确完成规定功能, 成败型部分无故障, 指数型部分发生故障, 则成败型功能和动作程序记试验1次, 成功1次, 指数型功能和动作程序记录航行时间, 失效1次。

此时, 可将全部成败型功能和动作程序视为一个分系统, 全部指数型功能和动作程序视为另一个分系统, 全雷可视为这2个系统组成, 这2个分系统仍是串联结构, 如图1所示。

图1 鱼雷实航工作可靠度评定结构关系图

2 鱼雷实航工作可靠度评定过程

鱼雷实航工作可靠度评定实际上就是成败型与指数型功能和动作程序相串联的可靠性综合评定, 综合评定计算过程如下。

2) 计算指数型功能和动作程序的等效试验数

3) 将指数型功能和动作程序试验结果数据按下列方法折合成二项成败型结果。

(3)

成败型串联结构信息综合基本方法如下。

设有个相互独立的成败型分系统组成的串联系统(本文中=2), 折合信息为

(5)

此时, 全雷可靠性的折合信息为

(7)

或

(9)

5) 对综合后的结果(,), 按成败型可靠度置信下限由下式确定

当=0,

(12)

当=-1,

全雷可靠性试验综合信息(,),和一般是非整数, 其可靠性置信下限可查表并线性插值求出。

3 算例

表1 鱼雷可靠度评定结果

Tabel 1 Results of torpedo′s working reliability evaluation

任务时间/s 评定结果评定方法4005301 5002 000 指数型评定0.838 960.792 420.517 650.415 63 成败型-指数型串联综合评定, 其中0.831 4580.792 2060.547 850.454 352 成败型-指数型串联综合评定, 其中0.786 5020.780 5520.724 40.691 319 成败型评定0.776 06

在实航总次数、实航总时间和故障总数确定的情况下, 从表1可以看出:

4 结束语

鱼雷实航工作可靠度单纯采用成败型或指数型评定方法均存在一定的局限性, 为更加客观准确地评定鱼雷可靠性水平, 需要不断改进和完善鱼雷实航可靠度评定方法。

本文提出改进的按成败型-指数型串联综合评定鱼雷实航工作可靠度的新方法, 更符合鱼雷实航工作实际特点, 单纯按成败型、指数型评定鱼雷可靠性的局限性得到了有效解决。评定结果是试验次数、航行总时间、任务时间、成败型故障数、指数型故障数等因素的综合体现, 与任务时间相对应, 可靠性水平随任务时间变化的显著性受指数型故障的影响相对较大, 受成败型故障影响相对较小, 评定结果更加客观、准确。为鱼雷实航工作可靠度试验评定提供了新的思路和方法, 对完善鱼雷可靠性指标也有借鉴作用。

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(责任编辑: 陈 曦)

An Improved Method for Evaluating Torpedo′s Working Reliability in Sea Trial

HE Cheng-gang, YE Hao-jie, ZHANG Di

(1. Science and Technology on Underwater Acoustic Antagonizing Laboratory, Zhanjiang 524022, China; 2. 91388Unit, The People′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China)

Aiming at the limitation in evaluating torpedo′s working reliability only by success/failure type or index number type, an improved method for objectively and accurately evaluating torpedo’s working reliability in sea trial via combination of the two types is proposed. The evaluation result is a comprehensive one concerning test sample size, total voyage time, task time, fault number of success/failure type and index number type, etc. The variation of reliability level with task time is more significantly influenced by the fault of index number type than by the fault of success/failure type. The evaluation result of the proposed method is more objective and accurate than the conventional ones.

torpedo; sea trial; reliability evaluation

TJ630.6

A

1673-1948(2011)06-0411-04

2011-08-12;

2011-09-21.

贺成刚(1965-), 男, 硕士, 高级工程师, 从事鱼雷试验设计、数据分析和试验总体工作.