战术导弹发射装置预防性维修方法研究

张彦忠，甄昕

（中国人民解放军92941部队93分队，辽宁　葫芦岛　125001）



战术导弹发射装置预防性维修方法研究

张彦忠，甄昕

（中国人民解放军92941部队93分队，辽宁葫芦岛125001）

摘要：从制定战术导弹发射装置预防性维修体制的方法入手，分析研究了常见的基层级预防性维修工作的时机和内容，给出了战术导弹发射装置预防性维修主要指标的数学模型并进行了实例验证，为最终实现战术导弹发射装置最佳预防性维修方法的制定提供了科学的理论依据。

关键词：发射装置；维修策略；预防性维修；检测间隔期

0　引言

预防性维修是指通过对产品的系统进行检查、检测和（或）定期更换以防止功能故障发生，使其保持在规定的状态下所进行的全部活动。经过多年的改革探索，预防性维修已经逐渐地引起了装备维修领域的重视，被广泛地应用于武器装备的维修中，并取得了很好的效果。国内外武器装备发展与应用的实践也证明，开展预防性维修工作，改善装备的维修性，对于提高部队的战斗力、节省装备寿命周期费用有着极其重要的作用。因此，对战术导弹武器系统的重要组成部分——发射装置的预防性维修方法进行研究，有着重要的意义。

1　预防性维修方法概述

1.1预防性维修的时机与工作内容

预防性维修一般包括擦拭、润滑、调整、检查、定期拆修和定期更换等内容。开展这些活动的目的是为了发现并消除潜在的故障，或避免故障的严重后果，防患于未然。

对战术导弹发射装置进行预防性维修可以有效地预防能够影响发射装置安全性、使用性或经济性的故障发生。因此，开展发射装置的预防性维修工作，就是要在故障对发射装置的安全性、使用性和经济性产生影响之前，及时、有效地发现潜在的故障，并加以排除。

1.2预防性维修的实施条件

对于战术导弹发射装置的设备或部件，必须根据其故障后果和故障模型来选择适当的预防性维修方法或故障检测等。

设备或部件的每一项维修工作都必须满足以下两个要求。

a）适用性

维修工作必须是适用的，即技术可行。适用性取决于故障的性质。适用的维修必须能够预防故障发生或降低故障后果。不适用的维修会引入故障或没有任何效果。

b）有效性

维修工作必须是有效的，即值得去做的。有效性反映了维修的结果，并取决于故障的后果。

预防性维修实施的选择程序如图1所示。

图1　预防性维修实施的选择程序

2　预防性维修间隔期的确定

对于战术导弹发射装置而言，设备或部件常见的预防性维修工作有很多，例如：保养、清洁、润滑和操作人员监控等，这些工作费用低、所需时间短，因而可安排在日常保养计划中或在操作设备的过程中完成，无需另行确定其工作间隔期。因此，本文所要确定的预防性维修工作的间隔期针对的是两类工作：一类是检查工作，即使用检查和功能检测；另一类是定期报废和定期拆修。

2.1发射装置检查工作间隔期的确定

2.1.1设备或部件使用检查间隔期

通过使用检查（只适用于隐蔽功能故障）可保证发射装置的可用度，避免多重故障的严重后果。对于有安全性影响和任务性影响的情况来说，可以通过所要求的发射装置的平均可用度来确定其使用检查间隔期。

假设发射装置的瞬时可用度为A（t），检查间隔期为T，则平均可用度为：

由于在检查间隔期内不进行修理，故发射装置的瞬时可用度也就是可靠度R（t），则上式可变为：

若故障时间服从指数分布，故障率为λ，则由上式可得：

从上述公式可见，若给定A¯，则可以确定一个固定的T。若某项使用检查工作使A¯达到规定的可用性水平时的检查间隔期过短，则认为该项工作是无效的；反之，则有效。

2.1.2功能检测间隔期

功能检测只适用于发展缓慢的耗损性故障，且需要有确定潜在故障的判据。对于有安全性影响和任务性影响的情况来说，可通过检查次数n与潜在故障发展到功能故障（P-F过程）的时间TB之间的关系来确定其间隔期。

假设规定的安全性或任务性影响故障发生的概率的可接受值为F，在TB期间要检查的次数为n，则有：

式（4）-（5）中：P——一次检查的故障检出概率。

检测间隔期T=TB/n。若T过短，则该工作就是无效的。

2.2定时拆修（修复）工作间隔期的确定

定时拆修（修复）和定时报废两类预防性维修工作都只适用于有耗损期的产品，因此，应当掌握产品的故障规律，特别是要掌握装备进入耗损前期的工作时间Tw。这两类预防性维修工作间隔期的确定方法是相同的，下面仅讨论定时报废的更换策略。

定时（期）报废是指产品使用到一定时间后予以报废并进行更换。按所用时间的计时方法的不同，定时更换策略可分为工龄定时更换和全部定时更换。

2.2.1工龄定时更换的间隔期

a）安全性影响和任务性影响

1）已知耗损期前的工作时间Tw及其分布

安全性影响和任务性影响这两类维修工作的有效准则为：工作的间隔期T应短于产品的平均耗损期。Tw是一个随机变量，如果已知Tw的分布，并给出工作间隔期T内过早达到耗损期（即认为发生故障）的概率F的可接受水平要求，则可确定T。

2）按任务可靠度要求确定工作间隔期

任务期间的任务可靠度是指在执行任务开始时刻t可靠的条件下，经使用Δt时间后仍可靠的概率，即：

对于指数分布R（t+Δt|t）=exp（-λΔt），显然，指数分布时，任务期间的任务可靠度与任务开始以前所积累的工作时间无关，故不作定时修复或更换。对于威布尔分布，当m＞1时，有：

因此，装备工作到时间t后，在使用一段时间Δt任务期间的任务可靠度更为重要，故当任务可靠度将为某一规定的数值时的Δt可作为工作间隔期。

b）经济性影响

若已知定时更换一次装备的平均费用Cp和故障后更换一次装备的平均费用Cc，这里就要考虑故障后的损失费用，一般Cc＞Cp。在间隔期T内，进行定时更换的概率为R（T），故障后进行更换的概率为[1-R（T）]，故更换间隔期内的总平均费用为：

这时，在每一间隔期内的平均工作时间为：

故单位工作时间总费用为：

将上式等号右边对T求导，并令其为0，整理后可得：

故仍可利用统计数据作图求得单位工作时间总费用最小的最佳更换间隔期。

2.2.2全部定时更换的间隔期

a）安全性影响和任务性影响

以可用度最大为目标时，确定最佳更换时间T。采用全部定时更换策略时，因时序图和时间的计算方法与工龄更换策略不同，所以最佳间隔期T的求法也不相同。全部更换策略的时序图如图2所示。

图2　全部更换策略时序图

假设在一个更换间隔期内，产品故障被修复后的故障率λ（t）不改变，则有：

系统的可用度为：

将上式对T求导，并令其为0，得：

设产品的寿命服从威布尔分布，即：

可得：

由上式可见：

1）当m＜1（早期故障）时，T＜0，早期故障期全部定时更换不合理；

2）当m=1（偶然故障，指数分布）时，T=∞，随机故障期的更换间隔期无限长，即不必进行全部定时更换工作；

3）当m＞1（损耗故障）时，可确定T，即耗损故障期可进行全部定时更换。

b）经济性影响

以平均费用最低为目标确定更换期。设全部定时更换费用为Cp，故障后单个更换费用（含故障损失费用）为Cc，更换间隔期为T，更换间隔期内故障发生的平均次数为H（T），则一个更换间隔期的总费用为：

假设在一个更换间隔期内，产品被修复后的故障率λ（t）不改变，则有：

将上式两边除以T，可以得到单位工作时间的平均费用为：

将上式对T求导，并令其为0，可得：

故前面的结论同样适用于以平均费用最低为目标的最佳维修间隔期的计算，即：

3　实例分析

反舰导弹发射装置的使用寿命一般与所在舰艇的寿命相当，通常情况是所在舰艇退出现役，发射装置也随之退役，而在此过程中极少出现整体更换发射装置的情况（战损除外，但发射装置中的电子部件有可能更换），所以在部队使用训练及维修保障工作中，对发射装置进行预防性维修最常遇到的是使用检查间隔期的确定问题。下面举例说明如何确定使用检查隔离期。

例：假设反舰导弹发射装置（包括机械及电子部件）的寿命服从指数分布，在2.1中，已经给出了战术导弹发射装置预防性维修间隔期的数学模型（3），为了更好地将该理论应用于实践中，根据常规典型战术导弹发射装置平均可用度和失效率的取值范围，对式（3）进行了实例分析。

表1　发射装置使用检查隔离期

由表1和图3-4所描述的数据关系，对于满足公式（3）的产品可以推广得到具有普遍意义的以下两点结论。

图3　失效率与检查间隔期之间的关系

图4　平均可用度与检查间隔期之间的关系

b）当产品的失效率相同时（λ值相同，或者说可靠性相同），产品的平均可用度越高（A值越大），则使用检查间隔期越短，而且平均可用度与使用检查间隔期基本呈线性关系。

4　结束语

预防性维修策略的制定实际上是建立在系统可靠性工程基础之上的。一定要通过大量的试验或理论分析，弄清楚产品的故障机理、故障模式和故障规律，并在此基础上进一步地给出预防性维修的检测判据，形成预防性维修策略，以保证预防性维修工作的顺利开展。

在制定反舰导弹发射装置的预防性维修策略时，必须充分地利用该装备的可靠性论证、设计和可靠性、维修性试验所得到的结果，结合装备设计规范和该装备的FMEA分析结果，制定出最佳的预防性维修策略。

参考文献：

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[7]余仁波，徐廷学，李田科.费飞航导弹使用与维修任务分析及保障资源的确定[J] .飞航导弹，2011（2）：20-23.

Research on the Preventive Maintenance Method of Tactical Missile Launcher

ZHANG Yan-zhong，ZHEN Xin
（Unit 93 Troop 92941 of PLA，Huludao 125001，China）

Abstract：Starting from the design method of the preventive maintenance ststem of tactical missile launcher，the timing and content of the common grass-root level preventive maintenance work are analtzed. Besides，the mathematical models of the main indicators of the preventive maintenance for tactical missile launcher and a verification example are given，which provides a scientific basis for the development of the best preventive maintenance method of tactical missile launcher.

Key words：launcher；maintenance strategt；preventive maintenance；inspection interval

作者简介：张彦忠（1965-），男，吉林白城人，中国人民解放军92941部队93分队高级工程师，从事导弹火控系统试验与研究工作。

收稿日期：2015-10-08

doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2016.02.003

中图分类号：TJ 761.1；TB 114.3

文献标志码：A

文章编号：1672-5468（2016）02-0010-05