国内外武器装备延寿技术概论*

张百勇 刘 凯 孙 炯 傅 健

(1.海军工程大学兵器工程系 武汉 430033)(2.海军工程大学科研部 武汉 430033)(3.海军工程大学军事装备学 武汉 430033)

国内外武器装备延寿技术概论*

张百勇1刘 凯2孙 炯2傅 健3

(1.海军工程大学兵器工程系 武汉 430033)(2.海军工程大学科研部 武汉 430033)(3.海军工程大学军事装备学 武汉 430033)

论文针对武器装备到寿后存在的问题,阐述了延寿的概念及意义,分析了国内外延寿工作概况及延寿方法,系统科学地总结了武器装备延寿的主要技术途径。通过开展延寿工作一定程度上延长了武器装备的使用寿命,具有极大现实意义和军事经济效益。

武器装备; 延寿; 技术更新; 维修

Class Number E920

1 引言

延寿是指武器装备到达规定使用寿命时,以可靠性理论为基础,综合评估其战技性能指标,充分发掘其潜能,针对影响武器装备贮存和使用寿命的薄弱环节采用更换、修理和保障等技术手段[1],以恢复或提高其完好性和作战性能,并进行试验验证,确保武器装备在全寿命周期内能够达到正常作战使用要求的一系列活动。

2 武器装备到寿后存在的问题

武器装备到寿后,其技术状态不稳定,可靠性和部分战技性能指标下降,不能满足部队作战使用要求。主要存在以下问题:

1) 武器装备到寿后元器件老化、故障增多,导致武器装备总体性能下降[2]。

2) 部分配套件达到使用寿命,将导致武器装备继续使用存在安全隐患[3]。

3 武器装备延寿的意义

武器装备随着使用年限的增加,使用寿命的迫近,故障不断增多,可靠性指标出现下滑趋势[4],为保证武器装备能够继续正常使用,开展延寿工作有重要现实意义和军事经济效益。

1) 是新时期武器装备建设和发展的需要。

2) 是节约军事经费的实际要求。

3) 能够有效提高武器装备的作战使用效能。

4) 能够有效促进武器装备的研制和发展。

进入21世纪，全球各国开始更加清醒地认识到环境污染造成的巨大损害，生态的保护成为人们关注的焦点，顺应时代的发展，绿色营销成为主流，人们购买绿色产品的次数开始增多。绿色需求与消费，会使砀山酥梨经营者产生很强的绿色营销动力。

4 国内外武器装备延寿工作概况

4.1 国外武器装备延寿工作概况

目前,世界各国都十分重视武器装备延寿工作,特别是以美国和俄罗斯为首的传统军事强国,在寿命试验与评估方面,进行了深入的技术方法探索和广泛的工程实践,积累了大量经验,取得了显著成果[5～6]。B-52H型轰炸机于20世纪70年代开始服役,1980年和1996年,美国两次对其进行延寿技术的更新[7～8],将其使用寿命提高到2029年,较一般飞机使用寿命延长一倍[9]。1970年美国民兵Ⅲ(LGM-30 Minuteman)导弹开始服役,规定使用寿命为7年,后经美国国防部组织技术人员对其进行延寿改造,使其能继续服役至2010年。1996年Evtushenko I Y等通过扫描电子显微镜观察和利用有限元分析的方法[10],比较了球形颗粒复合材料与有角度复合材料的失效模式,从而延长了型钢轧机的使用寿命。1975年开始服役的撒旦战略核导弹,规定使用寿命为10年,2002年,俄罗斯通过对其开展大量贮存延寿工作,建立比较完备的理论基础、试验经验以及分析评估体系[5],使其寿命延长到2014年。2003年,美国对M2A2步兵战车进行技术改造,使其寿命得以延长,极大提升了美国步兵的作战能力[11]。Furlow W于2003年提出在海上石油井上开发一个声学砂检测系统[12],消除了校准的需要,提高了生产设备的寿命,增加了石油产量。2006年据英国国际防务日报报道,英国将建立一艘新的弹道导弹潜艇,参与,三叉戟,D-5导弹的延寿工作,努力维持其弹道导弹储备[13]。同年Yukhanov V等基于核反应仪器的热老化,提出了预测临界脆点变化的方法[14],开创了核反应仪器设计的新篇章。2012年,美国海军陆战队对AV-8B,鹞式,战斗机进行持续现代化的升级,战斗机的延寿方法不只是改变计算方式和提供零部件,还进行了相应的技术革新,其战斗力得到显著提升[15]。Heller M等于2014年介绍了利用DSTO技术对装载在F/A-18飞机上的LAU-7导弹发射器外壳进行延寿修复[16],使其状况有了明显改善。同年Radulescu M等提出通过技术改进对地空导弹进行延寿[17],使导弹的使用寿命得到大幅延长。上述工作的开展对于保持军队武器装备数量和规模,提高作战使用效能和作战能力,减少武器全寿命周期费用起到了至关重要的作用[18]。

4.2 国内武器装备延寿工作概况

我国延寿工作起步相对较晚,20世纪六七十年代开始对导弹进行延寿研究[19]。到目前为止,也取得了一定的成果,颁布了一些关于延寿的标准和规范,在武器装备系统延寿中经历了从实践到理论的过程[20]。冯志刚等于2008年通过分析美国Martin Marietta公司对导弹的加速老化试验[21],发现了导弹的薄弱环节,为导弹延寿提供技术依据。2011年侯海梅、李久祥详细叙述了武器装备延寿的意义以及贮存延寿的措施和途径[1],全面系统地总结了贮存延寿的方法,为贮存延寿提供理论支撑。2012年黄凤军等研究了水中兵器战斗部的延寿工作[22],系统、科学地总结了战斗部主装药延寿的主要方法,有效提高了水中兵器的战斗力。2014年中国学者李俊等提出了利用故障预测和健康管理(PHM)的技术手段来提高装备保障能力[23],实现了战术导弹武器系统的寿命评估,降低了装备延寿和升级的成本。2015年郭军等结合导弹长期使用和不同级别的系统特点[24],对导弹的贮存寿命进行了评估[25],提出了延长导弹寿命的措施,总结了一套完整的导弹寿命预测方法[26]。同年张仕念等在分析比较美国和俄罗斯等国家导弹贮存延寿技术的基础上[27],提出了导弹贮存延寿途径和关键技术[28]。我国第一代战术导弹武器装备从20世纪60年代后期相继开展自然贮存试验[29],例如正在对现役或超期服役的第一代固体弹道导弹武器系统进行贮存延寿研究,包括自然条件下贮存和实验室贮存加速寿命试验[30]。经过这些年的可靠性试验研究,延长了导弹的使用寿命,并利用延寿技术对导弹进行整修[31],使装备部队的导弹得以继续使用,取得了巨大的军事和经济效益,总结了一套贮存延寿方法,特别是在贮存试验与评价技术研究方面积累了大量的经验。

5 国内外武器装备延寿工作方法及 途径

5.1 国外武器装备延寿工作方法

国外在武器装备延寿工作中方法类似,均采取统计分析和工程试验分析相结合的方法。美国延寿技术主要以自然条件下贮存试验为主,加速寿命试验为辅,通过先进的监测技术和监测手段以及充足的经费支撑[32],统计故障数据,分析失效机理与失效模式,提前获取装备性能变化规律,建立外推模型,在装备研制初期就能制定出一套完整的寿命评估体系,实现对装备寿命评估的目的。俄罗斯主要依靠其先进的加速寿命试验技术和工程实践理论,统计失效数据,发现薄弱环节,制定试验方案,在实验室开展薄弱环节加速寿命试验,快速有效地评估装备寿命,形成了一套完整、成熟、先进的加速寿命试验理论、技术和设备[33]。

5.2 国内武器装备延寿工作方法

由于我国加速寿命试验起步晚,技术水平低,缺乏高水平的监测技术,资金也难以支撑装备在列装前就制定一套完整寿命评估体系,对其进行长期观测、试验[34]。因此我国装备延寿的方法主要是通过分析自然贮存条件下故障数据和失效模式,同时辅助开展少量非金属材料以及零部件的贮存加速寿命试验,收集各种信息,对武器装备进行寿命预估,很难仅依赖加速寿命试验来实现对装备寿命的外推[35]。

5.3 国内外延寿工作的主要技术途径

目前,国内外通常采用如下方法达到对武器装备延寿的目的:

1) 技术更新。技术的先进性是延寿的重要前提[36]。先进性主要体现在满足作战使用要求、结构简单、可靠性高和经济性好等方面[37]。性能改进体现在设计、工艺、元件、材料等多方面改进,应尽可能采用先进技术更新原有的落后技术,以便全面提升产品的自然寿命、技术寿命和经济寿命[38]。在设计上采用良好的材料和元件,是设备或系统技术更新的首选措施[39]。

(1)更新工艺。工艺是劳动者利用各类生产工具将原材料或半成品进行加工或处理,使之成为产品的工作、方法和技术。所谓工艺更新,即用一种新的、先进工艺代替原有的、落后工艺[1]。由于工艺不当,造成产品失效的案例屡见不鲜,采取更新工艺是武器装备延寿的重要措施[40]。

(2)设备改进。延寿应针对武器装备使用过程中暴露的问题和薄弱环节,结合战备需要和当前的技术水平,采取一些技术性的改进措施,以增强设备的环境适应能力,提高其可靠性,延长其使用寿命[41]。

2) 维修更换。维修更换是使产品保持或恢复到规定状态的主要措施,包括预防性维修和恢复性维修[43]。具体维修方式包括检测、擦拭与清洗、修补、调整、校准、更换等[42]。

(1)检测。检测即对武器装备的技术状态指标和性能参数进行试验与观测。依据检测结果来判明需要维修的项目,及时修理问题件,达到贮存延寿的要求。

(2)擦拭与清洗。清洗的主要目的就是去除产品表面的尘埃污垢。清洗时,选用合适的清洗剂,按照规定的工艺程序进行操作,清洁后对相应表面进行干燥并采取措施加以防护[44]。

(3)修补。修补即将产品的损伤部分进行修理与补充,以恢复原有的状态[45]。如对产品外观缺陷、电接触不良、漏油漏气、部件变形、包装破损和药柱脱粘等,均需及时修补[1]。

(4)调整、校准。调整即用物理方法改变产品的变量,从而改变其输出特性,以满足规定的工作状态所进行的操作[46]。校准即将测量装置与规定的标准比较。如对超过检定有效期的测量仪表,到规定的标检所进行校准,经过校准合格的测量仪表才能使用[1]。

3) 放宽失效判据。设计人员以大量的试验,根据试验结果,对非关键性指标,通过调整设计参数、减少设计余量、放宽均值和公差要求,放宽失效判据,武器装备的寿命评估值就会相应增加。

6 结语

文章首先对武器装备延寿的概念进行了叙述,其次阐述了延寿的意义,进而分析了国内外武器装备延寿工作的概况,最后对武器装备延寿工作的方法和途径进行了总结。延寿工作能有效延长武器装备的使用寿命,同时也是一项系统工程。

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Introduction of Life Extension Technology of Weapon Equipment at Home and Abroad

ZHANG Baiyong1LIU Kai2SUN Jiong2FU Jian3

(1. Department of Weapon Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)(2. Office of Research and Development, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)(3. Military Equipment, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

This paper expounds the concept and significance of life extension for weapons and equipment, analyzes the life extension and life extension methods at home and abroad, and systematically summarizes the main technical ways of life extension of weapon equipment. By extending life extension work to a certain extent extend the life of weapons and equipment, with great practical significance and military economic benefits.

weapons and equipment, life extension, technical update, maintenance

2016年10月11日,

2016年11月27日

张百勇,男,硕士研究生,研究方向:武器系统运用与保障工程。

E920

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.003