空空导弹挂飞寿命延寿方法应用研究

摘要：      从空空导弹挂飞寿命的定义及内涵出发， 讨论了空空导弹挂飞寿命剖面， 收集整理了国内外空空导弹挂飞寿命要求和验证方法， 结合某型空空导弹延寿工作提出了空空导弹挂飞寿命延寿方法。 对挂飞寿命延寿流程和延寿方案进行研究， 指出了挂飞寿命延寿注意事项， 最后给出了空空导弹挂飞寿命及延寿工作的建议。

关键词：     空空导弹; 挂飞寿命; 延寿; 寿命试验

中图分类号：     TJ760.6+23文献标识码：    A文章编号：     1673-5048（2019）02-0086-04

0引言

近三十年局部战争的经验表明， 空空导弹作为空中对抗的主要武器已成为决定战争胜负的重要因素， 是各军事强国优先发展的武器装备[1]。 随着国防实力的不断提高， 作为应对危机的主战装备， 空空导弹挂机巡逻和训练的频次急速增加， 频繁的挂飞起落迅速消耗空空导弹的挂飞寿命， 多批空空导弹挂飞寿命已经或即将到寿， 严重影响部队的战斗力。 对于武器装备贮存寿命延寿研究国内已有开展， 如李根成等对定延寿技术、 加速贮存寿命试验技术、 贮存寿命评估方法进行了研究[2-6]， 但对于挂飞寿命延寿方法的研究还鲜有开展， 因此空空导弹挂飞寿命延寿方面的研究工作亟需开展。

1空空导弹挂飞寿命的定义及内涵

寿命是指在规定的使用维护条件下， 产品从制造完成到出现不修复的故障或不能接受的故障率时的寿命单位数。 其开始于早期故障期结束， 结束于耗损故障期开始， 即“浴盆曲线”盆底的平坦段， 如图1所示。  “不修复”指不能修复或能修复但经济上不划算， “不能接受的故障率”即可靠度已不满足要求。 经翻修后产品的故障率下降到可接受的水平， 可以延长产品的使用寿命。 在产品寿命期内， 其失效率越低则产品越可靠， 也就是说， 在产品的寿命期内是允许出故障的， 只是故障率要在可接受的范围内。

寿命一般包括使用寿命和贮存寿命。 挂飞寿命属于空空导弹的使用寿命指标， 与通电寿命共同构成导弹使用寿命要求， 二者相辅相成， 任何一项到寿导弹即到寿。 挂飞寿命在标准和相关书籍中没有明确的定义， 结合挂飞寿命在多型空空导弹的使用情况， 可理解为“在规定的条件下， 按规定程序操作时， 空空导弹随载机起飞、 降落的总次数”。 空空导弹的挂飞寿命是由设计、 工艺、 原材料、 元器件以及外场使用维护条件所决定， 是空空导弹使用期内所表现的寿命特征。 一旦导弹设计生产出来， 使用维护条件确定， 其挂飞寿命也就确定了， 无论是延寿或寿命评估都不能延长其固有挂飞寿命， 但通过延寿或寿命评估工作可以挖掘潜在的挂飞寿命余量， 发现影响挂飞寿命的薄弱环节， 通过更换薄弱环节达到提高空空导弹挂飞寿命的目的。

2空空导弹挂飞寿命要求及验证方法

2.1挂飞寿命剖面

挂飞阶段是空空导弹挂载在战斗机上执行任务的主要阶段， 空空导弹挂飞寿命剖面从起飞前地面挂机自检完成开始， 经过起飞、 巡航、 准备完

成到允许发射判断完成（或带弹着陆）为止。 在挂飞寿命剖面中可能经历温度、 湿热、 淋雨、 砂尘、 盐雾、 低气压、 挂飞振动、 冲击、 机动加速度等应力， 但对空空导弹挂飞寿命影响较大的主要是挂飞振动、 起飞着陆冲击以及机动抖振等应力。

2.2国内外空空导弹挂飞寿命要求

欧美和俄罗斯对空空导弹挂飞寿命的要求差异很大， 欧美主要提出工作寿命时间、 且指标很高， 不单独对起落次数寿命提出要求， 如AIM-9X导弹供电状态的工作寿命为1 000 h; 法国“米卡”导弹工作寿命为500 h; 欧洲“流星”导弹工作寿命为1 000 h。 俄罗斯则主要提出使用寿命（包括通电寿命和挂飞寿命）、 且指标较低， 如某导弹总工作时数为45 h， 其中在载机上挂飞时数为40 h; 在机场跑道上总着陆次数为40次， 其中在土跑道和金属板面跑道上为15次。

国内空空导弹的挂飞寿命要求与俄罗斯接近， 一般包括挂飞架次和（或）通电时间要求， 二者共同构成导弹的工作寿命要求。 如某导弹的挂飞寿命要求为150架次， 且有通电寿命指标要求。

2.3空空导弹挂飞寿命验证方法

采用真实的导弹随飞机挂飞是验证空空导弹挂飞寿命最直接有效的方法。 但由于费用昂贵、 周期较长， 一般较少采用。

国外确定空空导弹挂飞寿命主要通过两种技术途径： 美国主要采用跟踪检测， 前苏联主要采用加速试验方法[7-8]。 国内导弹挂飞寿命验证一般结合设计定型阶段环境试验中挂飞振动、 着陆冲击等试验考核[9-14]， 同时参考外场实际挂飞数据、 相似产品数据， 根据试验结果和外场实际挂飞情况进行综合分析评价。

3空空导弹挂飞寿命延寿方法

3.1挂飞寿命延寿流程

空空导弹挂飞寿命延寿主要是通过理论分析结合相应的寿命试验充分挖掘在役导弹的挂飞寿命潜力， 挂飞寿命延寿主要包括数据收集、 理论分析、 试验验证、 寿命预估等工作， 延寿工作流程如图2所示。

3.1.1收集数据

航空兵器2019年第26卷第2期王俊华： 空空导弹挂飞寿命延寿方法应用研究分析空空导弹各部件可能存在的挂飞寿命短板， 结合导弹在部队使用过程中出现的故障数据进行分析， 找出故障率高、 容易出现问题的部件， 初步识别出挂飞寿命薄弱环节。

3.1.2理论分析

结合设计方案、 工作原理、 研制经验等对产品进行理论分析。 针对影响导弹挂飞寿命的薄弱环节， 在保证安全性的前提下分析其挂飞寿命潜力， 同时对薄弱环节的可修复性、 修復方法、 修复成本等进行分析。

3.1.3试验验证

利用部队装备的即将到寿的空空导弹作为试验件， 根据已确定的挂飞寿命薄弱环节的类型、 特点等， 结合延寿目标， 制定试验大纲， 确定样本数量、 试验条件、 试验时间、 检测时机、 检测参数等， 并依据试验大纲开展延寿试验。 对挂飞寿命有潜力或不确定但不涉及安全性的部件， 到规定寿命后可以随全弹继续开展延寿试验;  对挂飞寿命没有潜力或潜力不大且影响安全性的部件， 到规定寿命后直接更换。

3.1.4寿命评估

根据设计分析和延寿试验结果， 分析整理试验数据， 利用数理统计法对试验数据进行分析与处理， 预估导弹延寿后满足的挂飞寿命以及为了满足要求的挂飞寿命需开展的翻修工作。

3.2挂飞寿命延寿方案

空空导弹挂飞寿命延寿工作包括历史挂飞数据统计、 全弹（不含火工品）挂飞寿命试验、 发动机等火工品挂飞寿命、 环境试验和安全性试验等。

首先统计导弹从交付完成到试验前的所有挂飞次数， 计算出导弹需开展的模拟挂飞试驗次数：

N=knT-n（1）

式中： N为需开展的模拟挂飞试验次数; nT为挂飞寿命延寿目标; n为导弹已经历的外场挂飞次数; k为经验系数， 其值一般大于1.5， 具体由使用方和承制方协商确定。

然后开展挂飞寿命延寿试验， 包括挂飞耐久振动、 机动飞振动、 横向冲击和纵向冲击， 试验条件为导弹设计定型时环境鉴定试验使用的试验条件， 振动时间和冲击次数依据导弹需开展的模拟挂飞试验次数计算。 试验按周期进行， 如某型导弹挂飞寿命延寿试验每个周期模拟需开展的试验项目见表1， 每个周期结束后对导弹进行功能性能和性能全面检测， 并针对影响挂飞寿命的结构进行详细检查， 如用X光检查各舱段壳体端环焊缝、 楔块安装槽、 吊挂是否存在裂纹， 检查结构是否有松动、 破坏等。

最后根据分析和试验结果， 评估导弹的挂飞寿命是否满足延寿要求， 同时给出为满足导弹的挂飞寿命要求在导弹翻修时需更换的部件清单。

3.3挂飞寿命延寿注意事项

3.3.1延寿试验的样本量选取

尽量抽取在部队服役时间较长、 挂飞寿命即将到寿的导弹， 在地域分布上尽量覆盖南方、 北方、 沿海、 内陆等不同区域。

由于导弹造价高昂， 延寿工作不可能选取大量导弹进行试验。 参考国内外延寿工作的做法[15]并结合空空导弹的实际情况， 延寿试验参试样品数量一般不少于2台（套）， 全弹（不含火工品）挂飞寿命试验每种状态样本量不少于2个， 火工品挂飞寿命试验每种状态样本量不少于4个。

3.3.2延寿试验中的合格判据

试验过程中， 检测结果不符合技术条件规定则为不合格， 当试验样本发生下列任何一种故障时， 则被认为不合格： a） 性能指标的偏离值超出了有关标准和技术条件规定的允许极限; b） 结构上的损坏影响了试验样本的功能; c） 不能满足安全要求或出现危及安全的故障; d） 试验样本出现某些变化， 不能满足维修要求。

试验过程中出现不满足合格判据的情况时， 应立即终止试验， 组织试验工作组进行故障分析， 对引发故障的根本原因必须进行深入分析， 根据故障分析的结果决定后续工作。

3.3.3延寿试验中的故障分类

根据试验数据处理的需要， 将故障分为偶发性故障和耗损性故障。 由随机因素引起的故障定为偶发性故障; 而把老化、 疲劳、 腐蚀、 蠕变等因素引起的故障称为耗损性故障。 对于偶发性故障， 应对故障原因进行分析， 修复故障后继续试验; 对于耗损性故障， 不仅应对故障原因进行分析， 修复故障后继续试验， 还要将该故障件确定为影响导弹挂飞寿命的薄弱环节， 在导弹翻修时考虑更换。

4结论与建议

上述空空导弹挂飞寿命延寿方法中的挂飞寿命延寿流程、 延寿方案已在某型空空导弹挂飞寿命延寿工作中得到应用， 通过开展一系列的工作， 某型空空导弹挂飞寿命指标实现翻倍， 有效地提高了其战斗力。但也发现了空空导弹挂飞寿命与通电寿命指标不协调等多项问题， 建议如下：

（1） 对后续空空导弹型号进行指标论证时应注意挂飞寿命和通电寿命要相互协调;

（2） 进一步收集某型导弹外场使用信息， 与延寿结果进行对比分析， 对挂飞寿命延寿方法的有效性进行评价;

（3） 空空导弹具体型号挂飞寿命验证与延寿试验应结合可靠性试验等统筹规划实施。

参考文献：

[1] 樊会涛， 崔颢， 天光. 空空导弹70年发展综述[J]. 航空兵器， 2016（1）： 3-12.

Fan Huitao， Cui Hao， Tian Guang.A Review on the 70Year Development of AirtoAir Missiles[J].Aero Weaponry， 2016（1）： 3-12.（in Chinese）

[2] 李根成， 陈智芳.空空导弹定延寿技术应用研究[J]. 装备环境工程， 2018， 15（5）： 90-92.

Li Gencheng，  Chen Zhifang. Application Study of Life Estimation and Prolongation Technique for AirtoAir Missile[J]. Equipment Environmental Engineering， 2018， 15（5）： 90-92.（in Chinese）

[3] 席运洋， 刘万远， 鲍华.某型空空导弹电子部件加速贮存寿命试验方法研究[J].航空兵器， 2016（1）： 64-68.

Xi Yunyang， Liu Wanyuan， Bao Hua.Testing Method Study of Accelerated Storage Life for Electronic Components in Certain AirtoAir Missile[J].Aero Weaponry， 2016（1）：  64-68.（in Chinese）

[4] 陈智芳， 王俊华.基于自然贮存试验的产品贮存寿命评估方法[J].航空兵器， 2016（6）： 80-82.

Chen Zhifang， Wang Junhua.Evaluation Method of Storage Life Based on Natural Storage Experiment[J].Aero Weaponry， 2016（6）： 80-82.（in Chinese）

[5] 张生鹏， 李宏民， 赵朋飞. 导弹装备贮存寿命加速试验技术体系探讨[J]. 装备环境工程， 2018， 15（2）： 92-96.

Zhang Shengpeng，  Li Hongmin，  Zhao Pengfei. Accelerated Testing Technology System for Storage Life of Missile Equipment[J]. Equipment Environmental Engineering， 2018， 15（2）： 92-96.（in Chinese）

[6] 丰雷. 某弹用电子部件贮存寿命评估[J]. 装备环境工程， 2016， 13（6）： 114-119.

Feng Lei. Storage Life Assessment of Electronic Component in a Missile[J]. Equipment Environmental Engineering， 2016， 13（6）： 114-119.（in Chinese）

[7] 吴力力， 丁玉奎， 甄建伟. 国外弹药延寿研究现状[J].飞航导弹， 2018（3）： 74-77.

Wu Lili，  Ding Yukui，  Zhen Jianwei. Research Status of  Ammunition Life Extension  Abroad[J]. Aerodynamic Missile Journal， 2018（3）： 74-77.（in Chinese）

[8] 张百勇， 刘凯， 孙炯， 等. 国内外武器装备延寿技术概论[J]. 艦船电子工程， 2017， 37（4）： 10-13.

Zhang Baiyong，  Liu Kai，  Sun Jiong， et al. Introduction of Life Extension Technology of Weapon Equipment at Home and Abroad[J]. Ship Electronic Engineering， 2017， 37（4）： 10-13.（in Chinese）

[9] 张江涛. 适应多型直升机的外挂设备挂飞耐久寿命考核方法探讨[J]. 装备环境工程， 2014（4）： 54-57.

Zhang Jiangtao. Discussion on HelicopterCarrier Equipment Needs to Equiped Different Helicopter Captive Flight Duration Life Evaluation[J]. Equipment Environmental Engineering， 2014（4）： 54-57.（in Chinese）

[10] 刘旭琳， 周金林， 李玉玲. 直升机载空地导弹挂飞寿命试验技术研究[J]. 环境技术， 2017（8）： 74-75.

Liu Xulin，  Zhou Jinlin，  Li Yuling. Research on Testing Technology for Airborne AirtoGround Missile Hanging Flight Lifespan[J]. Environmental Technology， 2017（8）： 74-75. （in Chinese）

[11] 中国人民解放军总装备部. GJB150A-2009军用装备实验室环境试验方法[S]. 北京： 中国人民解放军总装备部，  2009.

General Equipment Department of the Chinese Peoples Liberation Army. GJB150A-2009 Laboratory Environmental Test Methods for Military Materiel[S].  Beijing： General Equipment Department of the Chinese Peoples Liberation Army， 2009.（in Chinese）

[12] 寿命和可靠性文件汇编[G]. 航空工业部第六〇一研究所.

Collected and Edited Documents of Reliability and Lifespan[G]. No. 601 Institute in Aviation Industry.（in Chinese）

[13] 魏英魁， 张晓颖. 机载战术导弹挂飞环境地面振动试验方案研究[J]. 装备环境工程， 2018， 15（1）： 70-73.

Wei Yingkui，  Zhang Xiaoying. Experimental Research on Ground Vibration Test of Airborne Tactical Missile in Hanging Flight Environment[J]. Equipment Environmental Engineering， 2018， 15（1）： 70-73.（in Chinese）

[14]  苏华昌， 张鹏飞， 于亮， 等. 外挂设备挂飞振动试验技术研究[J]. 强度与环境， 2017， 44（6）： 23-30.

Su Huachang， Zhang Pengfei， Yu Liang， et al. Study on Captive Flight Vibration Test Technology of External Store[J]. Structure & Environment Engineering， 2017， 44（6）： 23-30.（in Chinese）

[15] 高海燕. 导弹延寿样本数量确定方法[J]. 地面防空武器， 2010（3）： 27-32.