基于任务的系留气球保障模式

耿德华

【摘 要】 系留气球是利用静浮力升空的飞行器平台，在军民用领域有着广阔的应用前景。近年来国外对该类产品的发展不断进步，国内也逐步开展了应用研究和产品实装。但国内产品在应用过程中，发生了大量因保障不力产生的问题，导致该类装备迟迟不能达到用户的使用需求。本文简要介绍了国内外系留气球产品主要应用情况和保障模式，针对国内系留气球产品因保障产生的问题，提出一种基于任务流程的保障模式，并举例说明其应用方式。

【关键词】 系留气球 保障模式 基于任务 流程单元

系留气球是一种依靠气囊内的浮升气体获得浮力，并用缆索拴系固定的浮空器。借助于系留缆索、气动升力和剩余浮力，可以实现空中定高度长时间的驻留。系留气球系统包括球体结构、系留缆绳、任务载荷、锚泊平台、地面控制系统五部分。系留气球与其他飞行器相比，有如下优势：

（1）滞空时间长：一般系留气球可连续滞空30天以上；（2）对任务载荷的尺寸限制小，理论上其搭载的任务载荷没有尺寸限制；（3）覆盖范围广：一般系留气球部署高度都在4000m以上，系统的覆盖范围极大，美国JLENS系统探测距离为550km，俄罗斯美洲豹探测距离700km；（4）效费比高：载荷1t的系留气球产品，留空一天的费用，仅需3000-4000RMB；（5）生存能力强：系留气球的球体结构材料，能够达到雷达波透过率99%，在受到炮火攻击后，有充足的时间进行回收和维修。

国外在军事领域对系留气球的应用非常多，典型的有美国的TARS、MARTS、JLENS、RAID、REAP、PTDS）、PGSS等；俄罗斯的“GePard ”车载移动式系留气球、“PUMA”和“JAGUAR”大型系留气球、“DAG-2M”伞兵训练型系留气球等。

根据公开的资料统计，上世纪80年代后，国外总共约60多种系留气球产品投入军事用途，主要任务使命可归为侦察监视、预警探测、通信中继和伞兵训练等用途。

国内军方主要是空军和海军为主导在开发研制。空军主要用于预警探测，海军主要用于通信。目前，仅有极少数量的系留气球装备部队，但其使用基本处于应用摸索阶段。在民用领域方面，系留气球基本实现了功能化应用，但尚不具备商用条件。

1 系留气球产品保障需求

系留气球产品相对于其他飞行器，有其自身的特点，如依靠净浮力升空，体积巨大，定点锚泊不易移动，主结构件为复合纤维材料，依靠内部压力保持自身外形和刚度等等。这些特点，导致其对于保障的需求有别于其他装备，归纳如下：

（1）系留气球产品的使用自架设开始，其阵地设置和产品架设安装过程繁琐，时间长，需要操作人员专业性较高；（2）系留气球产品自架设开始后，一直处于使用状态，任何维护和维修工作，必须基于在线操作；（3）系留气球产品对气象保障的要求很高，必须为产品使用方提供周边实时的气象情况和长期精准的预报；（4）系留气球产品本身应对恶劣天气的能力较其他飞行器要差，出勤率受气象影响极大，恶劣天气是其保障的重点时间段；（5）系留气球用氦气需定期补充，氦气属于特殊保障物资；（6）系留气球囊体材料为复合纤维结构，须实时监控，确定其技术状态；（7）系留气球囊体与设备的寿命并不一致，更换囊体结构需将系统撤收，过程繁琐，时间长。（8）由于系留气球本身的特点，其应急保障需求与其他装备差别较大。

2 国内外系留气球产品的保障

2.1 国内系留气球产品的保障

系留气球产品，对于国内用户而言属新型装备，适用于该类产品的保障模式和保障流程暂时没有。交付部队使用的系留气球产品在使用过程中，由于保障不力的原因，发生了各类问题，包括：

（1）产品的架设和迄今为止的使用过程，基本全部由承制方负责和参与；（2）产品故障层出不穷，任务出勤率极低；（3）产品寿命无法明确；（4）产品配置了许多使用频率极低的保障设备；（5）产品的气象保障由产品自身配备的设备提供数据支持，无法做到预报。

种种问题导致军方用户对该类产品的应用前景产生质疑，降低了在该类产品上的采购经费和推广应用力度，承制方无法及时获得回报。

2.2 美军用系留气球产品的保障

在武器装备的维修保障策略上，美军先后提出了基于性能的保障（PBL）和基于状态的维修（CBM+）模式。基于性能的保障（PBL），是美欧等国针对具体型号装备提出的全新维修保障理念和模式，其核心是“项目办公室”通过“装备保障集成方”加强对装备全寿命保障的管理，促进军方与合同商的合作，实现优势互补与风险共担，从而在经济可承受的条件下确保装备在寿命周期内实现预定的战备完好性目标[1]。

增强型基于状态的维修（CBM+）是美军在20世纪末21世纪初开始大力推行的一种维修思想，目的是将以信息技术为代表的各种高新技术应用到维修的全过程，从而提高维修工作的效率与效益，实现维修方式的全面变革。CBM+是CBM的增强版，它将一些新的或改进的维修技术引入维修实践中，更强调状态的监控、故障的诊断。目前已成为美欧维修理论和应用研究领域的热点。

美军应用的系留气球产品，主要是作为预警监视系统的载体。其列装的各型系留气球产品，同样采用了前面提到的保障模式。

洛马公司的TARS系统，目前已在美国10个军事基地进行了部署，其保障模式就是典型的PBL保障模式。洛马公司有专门的产品管理办公室，下设综合保障办公室。美军与洛马公司就TARS系统的保障签订了专门的长期合同，由综合保障办公室负责，设立了产品保障经理（PSM）。直接结果，TARS的出勤率在不计极端天气的影响时，达到了90%，全时间段达到了60%。很明显，这种保障方式基本符合PBL模式的原则。

JLENS系统是由雷声公司承制的的，在2014年的测试过程中，完成了与北美防空司令部的数据对接。雷声公司建立了专门负责售后的雷声技术服务公司（RTSC），全面负责该产品的保障，包含基地运作、供应链管理、保障性设计和保障服务。该产品采用就是预测性维修。例如，该产品在设计时，囊体结构上安装了传感器，实时采集系统信息，并可与其设计数据库进行对比，对剩余寿命进行预测。

3 基于任务的系留气球保障模式

3.1 保障模式的要求

对比美军在系留气球产品上的使用情况，国内在这型装备的使用程度上差距巨大，而且很明显，这种差距几乎全部是由保障不力造成的。这就对该类产品的保障模式提出了需求，必须建立建全一套完善的保障模式，发挥该类装备的优势，提升用户体验。借鉴美军的保障策略，提出针对系留气球产品任务目标的保障策略，即MBS（Mission Based Support）模式，主要原则如下：

（1）所有保障活动开展，必须是以系留气球产品执行的任务要求为目的，没有任务，就没有保障；（2）产品论证立项阶段，由承制方协助用户进行保障需求定义，并签订长期保障协议和合同；（3）建立以承制方基础的产品保障组织机构，即美军的装备集成保障方，类似TARS项目办公室；（4）保障设计必须产品设计同步开展，甚至提前开展，由装备保障方与承制方共同承担设计任务；（5）明确产品保障方案，建立产品保障规划，保障方统一配置保障资源；（6）充分利用信息化系统，包括气象信息的开放网络，产品状态信息的传输网络等。

3.2 设置保障组织机构

成立专门的保障组织机构，这个组织机构以用户为主导，使用方和承制方参与，主要任务如下：

（1）在论证过程中，同步开展保障需求的论证，提出保障需求，并作为用户与承制方协议的一部分进行签订，保障需求必须是可客观度量的；（2）对承制方提出保障性设计要求，并监督产品保障性设计过程；（3）提出保障规划，并报用户批准；（4）统一配置和管理保障资源，包括氦气、人员、物资等；（5）构建信息化渠道，包括产品技术状态数据传输、气象信息传输机制；（6）制定应急保障措施，并与相关部门建立沟通机制，包括空管，交通等部门。

3.3 MBS保障模式的应用

MBS保障模式的应用，首先应根据任务构建任务视图，确定任务流程，面向任务流程提出保障需求，保障性设计，保障规划等。

（1）构建任务视图。任务视图是对用户需求进行抽象和分解，并结合系留气球产品本身的特点进行。例如球载雷达系统，配置几套产品，单套产品要求等，均是任务视图中的一部分。（2）构建任务流程。根据任务视图，构建各任务在时间维度上的流程。例如升空监视任务，首先要脱离锚泊、升空、留空、任务设备开机，留空一定时间……等等。得到所有视图下的工作流程后，对相同的流程进行合同，作为流程模块，即可保障最小流程单元，对每个流程单元进行保障。（3）面向流程单元的保障。面向每个可保障最小流程单元，提出保障需求，开展保障性设计，制定保障计划。①保障需求。保障需求是对流程单元进行分析得到的，例如升空监视任务中，留空时间的要求，若要完成这个任务流程，需要对其前提条件进行分析，需要气象条件稳定、能够对缆绳制动、剩余浮力足够等等，汇总得到保障需求。②保障性设计。确定了保障需求后，需要在产品设计阶段，进行针对性的保障性设计，例如，对于气象环境保障需求中，应对恶劣气象条件，应进行防雷、除冰雪等等设计。③保障计划。面向每个流程单元，制定保障计划，即需要利用哪些资源，在什么时间段，完成哪些保障任务，输出结果为流程单元保障计划表。（4）保障性设计。将每个流程单元的保障性设计结果进行统计汇总，并对结果进行可实施性和经济性等方面的评价分析，得出最终的保障性设计报告。例如，应对降雪气象，需要将气囊尾翼设计成整体平板式，上平面不得有凹陷，但这种结构工艺复杂，同时会增加整体重量，并不十分合适。但可将这个要求作为设计目标，对原设计工艺进行改进。（5）保障规划。保障规划是将所有流程单元的保障计划进行统计汇总，得到全流程的保障资源需求和时间列表，得到单一系统的资源需求计划表，如表1所示。再结合作战任务视图，将所有产品的资源需求计划表综合汇总后，得到综合资源需求计划表，制定保障规划。

3.4 信息化系统

信息化系统是推进MBS保障模式的有力工具，主要原则是信息共享，单一数据源和信息的按权限获取。针对系留气球产品保障模式的信息化，主要包括。

（1）对接全球气象信息平台，实时获取周期气象信息；（2）对接全球工业气体信息平台，实时获取氦气供应状态变化；（3）建立产品状态数据库，与实时监测参数对接，进行寿命分析预测，并开展预防性维修；（4）状态信息传输渠道需与任务信息传输渠道分离，保证任务信息的安全。保障资源需求计划表1所示：

4 结语

本文介绍了国内外系留气球产品的应用和保障模式，结合国内系留气球产品使用现状，提出了在保障方面的种种问题，参照美军保障模式，提出了一种针对系留气球的保障模式，并简单介绍其应用方式。希望本文提出的保障模式经修正和完善后，应用于当前在研和交付的产品，能够大幅度降低系留气球产品因保障不力发生的问题，推进该类产品在国内的应用进程，加快浮空器行业的发展。

参考文献：

[1]李志国.美军武器装备维修与保障现状及其启示[J].国防科技，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.