空空导弹研制中可靠性预计方法的运用

　　引言

　　空空导弹是由飞机携带， 并从飞机上发射、 攻击空中目标的导弹， 具有结构复杂、 研制周期短、研制经费投入大和工作环境恶劣， 以及对质量与可靠性要求高等特点， 属于一次性使用的成败型产品。 因而有必要在产品的设计研制阶段对产品的可靠性进行预计， 以发现设计中的薄弱环节， 并采取相应的改进措施来提高产品的固有可靠性。 可靠性预计是空空导弹可靠性设计与分析中的一项关键技术， 其预计结果的好坏将直接影响到产品最终的质量与可靠性。

　　1 可靠性预计的含义及主要内容

　　1.1可靠性预计的含义

　　可靠性预计是指在产品尚无自身试验数据时，根据类似产品的经验数据或组成该产品的各单元的可靠性数据， 对产品在给定工作或非工作条件下的可靠性参数进行估算。 它是根据组成系统的元器件、 分组件和分系统的可靠性来预测系统的可靠性的一种技术。 预计过程本身并不能直接提高一个系统的可靠性， 但是根据预测的结果， 可以判断产品的可靠性是否达到了规定的要求， 找到影响产品的可靠性的薄弱环节， 为设计决策提供依据。 预计时应全面地考虑产品各组成部分的可靠性、 设计水平和工艺条件， 以及系统的协调性等因素。

　　1.2可靠性预计的分类

　　根据可靠性预计的定量要求， 可以将可靠性预计分为基本可靠性预计和任务可靠性预计两类。 基本可靠性预计用于估计产品所有的部件对维修和后勤保障的要求， 通常采用串联模型； 任务可靠性预计产品成功地完成规定的任务的概率， 一般采用串-并联模型， 能为产品作战效能分析提供依据。

　　2 可靠性预计在空空导弹研制中的应用

　　2.1可靠性预计的发展历程

　　可靠性预计为产品开展可靠性设计提供了一种定量分析手段， 并为优选设计方案提供了依据。 可靠性预计工作开始于 20 世纪 50 年代。 当时， 美国国防部组织研究小组开展了可靠性预计基础理论和预计模型的研究工作， 并于 1957 年推出了 MIL-HDBK-217 《电子设备可靠性预计手册 》， 迄今为止， 该标准已经历经了 7 次更新。 我国于 20 世纪70 年代开始开展可靠性预计模型的研究， 通过收集和处理大量的现场数据和试验数据， 于 1987 年推出了 GJB 299 《电子设备可靠性预计手册》。 该标准经历了 3 次重大的更新， 目前是 GJB/Z 299C-2006 《电子设备可靠性预计手册》。 此外， 我国还颁布实施了 GJB/Z 108A-2006 《电子设备非工作状态可靠性预计手册》 来代替 GJB/Z 108-1998.一系列与可靠性预计有关的标准的颁布和实施， 极大地推动了可靠性预计工作在装备研制中的应用， 使我国装备的可靠性水平有了很大的提高。

　　2.2空空导弹的常用的可靠性指标及预计方法

　　2.2.1 指标类型及预计方法空空导弹常用的可靠性指标如表 1 所示。

　　常用的可靠性预计方法[ 1]有： 元器件计数法、 元器件应力分析法、 故障率预计法、 相似产品法、 专家评分法和性能参数法等。 在不同的研制阶段应选取不同的可靠性预计方法。 此外， 由于空空导弹是由不同种类的元器件组成的， 且构成导弹不同分系统的构件也不同， 因而对空空导弹的各组成元器件及分系统的可靠性进行预计时， 所选的预计方法和模型也应有所不同。 不同研制阶段的预计方法的选取及其适用范围如表 2 所示。在论证阶段， 可靠性预计能够评估系统的可靠性， 审查装备的可靠性是否能够达到作战使用需求提出的可靠性指标； 在方案阶段， 可靠性预计可为方案优选提供依据； 在工程研制阶段， 可靠性预计可以及早地发现设计中的薄弱环节， 并采取有效的改进措施， 为可靠性试验、 可靠性增长计划以及可靠性分配提供依据。

　　2.2.2 实例分析设计缺陷在投入现场使用后就不能弥补， 尤其是对于由许多电子元器件组成的系统而言， 及时地预计其可靠性比事后精确地获得其可靠性更为重要。 本节以某飞控组件为研究对象， 用元器件应力分析法预计其基本可靠性。

　　现假设：a） 所选用的产品是一个串联系统， 即组件中任何一个分组件失效都会引起飞控组件的失效；b） 每个分组件的失效都是相互独立的；c） 产品失效率是组成产品的元器件的固有失效率的总和；d） 构成组件的机械结构件及软件的失效率忽略不计， 即认为其可靠度为 1.

　　某飞控组件由惯测分组件、 信息处理单元和卫星定位分组件三部分组成， 其可靠性框图如图 1 所示。空空导弹是成败型产品， 其寿命服从指数分布。 某飞控组件作为导弹的一部分， 其寿命也服从指数分布， 其挂飞基本可靠性的数学模型可用下式表示：【1】

　　
　　式 （4） 中： RD---待命停放状态下各分组件的非工作失效率， 单位： 10-6/h;tD---待命停放时间， 单位： h.

　　预计时， 国产元器件的环境类别和环境条件按GJB/Z 299C 和 GJB/Z 108A 的规定选取； 进口元器件的环境类别和环境条件按 MIL-HDBK-217F 的规定的选取。 产品工作时， 环境温度取产品的最高工作温度； 产品不工作时， 环境温度取产品可能遇到的最高温度。