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固體火箭貯存延壽試驗方法

2024-01-07 13:24朱曦全陶貴明蘇光王韶光胡恩來車昱嬌劉佩風陳津虎李心鵬
強度與環境 2023年6期
關鍵詞:延壽庫房火箭

朱曦全 陶貴明 蘇光 王韶光 胡恩來 車昱嬌 劉佩風 陳津虎 李心鵬

(1 北京強度環境研究所,北京 100076;2 陸軍工程大學石家莊校區,石家莊 050003;3 上海機電工程研究所,上海 201109;4 32181 部隊,西安 710032;5 北京宇航系統工程研究所,北京 100076)

0 引言

固體火箭是長期貯存一次性使用的產品,貯存壽命是固體火箭的一項重要戰術技術指標,是表征固體火箭裝備效能的主要參數之一。貯存后可用性是固體火箭的重要屬性,是固體火箭在經歷所有貯存環境后表現出來的滿足規定發射和飛行功能及可靠性的特性。固體火箭種類較多,近些年隨著裝備數量的增長和時間的延長,很多固體火箭即將到達或超過規定的貯存壽命期,這些固體火箭質量狀況如何,是否還能夠使用,還能夠使用多久,安全性如何,是各有關方面高度關注的問題。

固體火箭定壽是復雜的系統工程,在研制前期,確定固體火箭壽命往往根據工程經驗,尚未形成標準和規范的方法。固體火箭的壽命本身是統計性概念,有其統計規律和分散性。根據工程經驗確定的壽命是由先驗知識決定的,受限于研制階段的先驗知識,前期預判確定給出的壽命期需要在實踐中進行檢驗。即將或已經到壽的固體火箭如直接按照給定壽命送修或報廢購置新產品,有可能造成極大的資金、資源浪費并影響裝備狀態保持。因此,為了充分了解固體火箭的貯存特性,挖掘其壽命潛力,從而實現科學定壽,固體火箭的貯存延壽工程技術迅速發展了起來,通過開展新研或到期固體火箭貯存延壽試驗方法研究,對到期固體火箭的質量狀況進行鑒定,科學評定其貯存壽命期,并進一步形成合理的大修方案。目前,隨著固體火箭裝備數量的增加,在實際訓練使用過程中,積累了關于貯存和飛行使用訓練的大量的較真實的信息,這些信息結合對到期、超期固體火箭開展貯存延壽試驗研究工作,可評價這些火箭是否仍然具有較高的壽命潛力[1-3]。

依托固體火箭樣本量相對較多的特點,通過選取一定量的到期或超期樣本,設計分解檢測和相應的地面驗證試驗和飛行試驗方案,根據庫房信息、使用信息、分解檢測、地面驗證試驗、飛行試驗綜合對固體火箭的質量狀況、貯存壽命和可靠性進行評定,能夠給出到、超期固體火箭的科學定壽結果和修理延壽方案。

1 固體火箭貯存延壽的目標

固體火箭貯存延壽的總體目標是系統開展挖潛增壽、修理延壽、科學定壽工作,獲取固體火箭貯存性能變化規律,最大限度挖掘固體火箭實際壽命,物盡其用,合理定壽,提高固體火箭的綜合效益,提升和保證固體火箭完好性水平。

長期貯存的固體火箭經歷庫房貯存、訓練、戰備值班等任務履歷,承受庫房環境、運輸環境、野外環境等環境條件。長期貯存對固體火箭的功能性能和各種質量特性必然造成影響,隨著時間的延長和經歷剖面的增加,固體火箭的各方面指標會逐漸退化,最終不再滿足正常使用的要求。

判斷固體火箭長期貯存后能否正常使用的準則是:在規定的特征年固體火箭和各分系統及單機參數類指標測試正常;固體火箭、各分系統和單機能夠適應使用飛行的環境條件;固體火箭、各分系統和單機可靠性水平滿足使用要求;固體火箭、各分系統和單機安全性水平滿足要求。在此準則的要求下,在滿足固體火箭正常工作的前提下,針對長期貯存的固體火箭,允許固體火箭參數類指標、可靠性水平有一定程度的降低,但必須滿足戰場使用和戰場安全的要求。特征年為固體火箭貯存延壽工作期望能夠延長達到的壽命年限。

挖潛增壽是對即將達到壽命期的固體火箭主要通過固體火箭使用信息和監測數據分析,以及固體火箭的分解測試、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗等專項試驗,挖掘超出固體火箭定型壽命的可靠年限,達到不經過換件整修而增加固體火箭實際有效壽命,實現挖潛增壽的目的。

修理延壽是指已經超出或達到定型壽命的固體火箭通過全箭、關鍵部組件的專項試驗、故障機理分析和綜合壽命評估,確定延壽修理的范圍和周期,通過部組件更換、性能改進等合理整修,進一步延長固體火箭使用壽命。

科學定壽是指通過壽命試驗評估研究工作,獲得科學的固體火箭貯存壽命試驗驗證和壽命評估方法,規范壽命評估的標準要求,形成規范科學、各方認可的壽命驗證試驗方法,逐步建立原材料、元器件、工藝過程、部組件、分系統、整箭貯存壽命數據庫,為新研、在役、超期等各類固體火箭壽命評估提供模式遵循和具體方法。

2 貯存延壽的指標定義

關于貯存的定義有狹義和廣義的兩種,狹義的貯存是指庫房貯存。廣義的貯存不僅包括庫房貯存,還包括固體火箭交付、運輸、庫房貯存、使用訓練、戰備值班等全壽命過程。在探討固體火箭貯存延壽試驗方法時,既要考慮狹義的庫房貯存,又要考慮貫穿固體火箭全壽命周期的廣義貯存,廣義貯存壽命是在役考核工作的全面體現。

庫房貯存壽命:在標準庫房條件下固體火箭能夠保持其規定的功能和性能,完成發射飛行任務的時間期限,用LDepot表示。

庫房貯存測試可靠性:在標準庫房條件下和規定的貯存期內,在庫房測試條件下,固體火箭能夠保持其測試指標正常的能力。其概率度量為庫房貯存測試可靠度,用RDepot表示。

貯存壽命:在標準庫房條件下和規定的使用條件下,固體火箭能夠保持其規定的功能和性能,完成規定的使用訓練、戰備值班及發射飛行任務的時間期限L。

貯存可靠性:在標準庫房條件下和規定的貯存期內,固體火箭能夠保持其規定的功能和性能,完成規定的使用訓練、戰備值班及發射飛行任務的能力。其概率度量為貯存可靠度RStorage。

值班壽命:在規定的使用和值班條件下固體火箭能夠保持其規定的功能和性能并完成發射飛行任務的時間期限LDuty。

值班可靠性:在規定的使用和值班條件下、在規定的值班壽命期內固體火箭能夠保持其規定的功能和性能并完成發射飛行任務的能力。其概率度量為值班可靠度RDuty。

可靠壽命:產品保持規定的功能和性能的期限。性能包括專用性能和通用質量特性中的環境適應性、可靠性和安全性,用LR表示。上述各壽命概念均指可靠壽命。所以,貯存可靠度的數學表達式為

或者,在任務剖面包含值班的情況下

式中Rlaunch為發射可靠度,Rfly為飛行可靠度。

一般來講,通用質量特性中環境適應性、可靠性和安全性是退化性指標,隨著時間的延長其特性會不斷退化;維修性、保障性、測試性是非退化性指標,其特性不隨時間變化。因此,貯存延壽工作中,須對產品的環境適應性、可靠性、安全性進行驗證和評價,確保其能夠滿足后續延壽期間的使用要求。

在貯存延壽領域中,通用質量特性隨時間的變化規律稱之為質量時間特性。

開展貯存延壽工作時,固體火箭主要功能指標,環境適應性、可靠性、安全性等主要質量特性指標均應滿足其定型時規定的能力,在全壽命周期的使用中,才能夠做到滿足實用耐用的要求。固體火箭定型時,發射可靠性和飛行可靠性均鑒定最低可接受值。固體火箭可靠性的真值受制于樣本量和經費投入的問題是未知的,從使用情況看,多種固體火箭實際表現出來的發射飛行可靠性水平遠高于定型時鑒定的最低可接受值,其真值的水平可以看作是可靠性的余量,因此,即使有退化,在達到壽命期時,固體火箭仍然滿足定型時規定的環境適應性和可靠性安全性要求。這種環境適應性和可靠性安全性的裕度,可以轉換為貯存期的裕度,這是固體火箭貯存延壽工作中挖潛增壽的理論基礎。另一方面,當固體火箭實際使用和貯存延壽試驗表現出來的發射飛行可靠性水平未達到實際定型時鑒定的最低可接受值時,則可以通過試驗和分析工作確定產品實際的壽命和可靠性水平,為后續修理延壽或報廢銷毀提供決策依據。固體火箭面臨著非常復雜的自然和使用環境條件,在不同環境條件下,其退化規律并不相同,如在海島環境、高原環境、海洋環境、高空環境等各種復雜的環境下,在值班條件下,其性能的保持能力或值班壽命是貯存延壽工作的另一個目標。

綜合上述論述,固體火箭的貯存壽命應覆蓋庫房貯存壽命和值班壽命,如某固體火箭庫房貯存壽命是十年,其值班壽命是五年,則在實際使用過程中,其使用狀態的最大壽命包絡是兩種情況:即庫房貯存十年和庫房貯存五年加值班五年。其他使用情況下以先到壽者為準。而在給出貯存壽命和值班壽命時,同時須給出貯存和值班的可靠度,這是貯存延壽指標體系的共同構成。

3 固體火箭貯存延壽的總體思路

固體火箭貯存延壽的總體工作思路是充分利用先驗信息開展延壽信息收集與分析、貯存失效模式分析工作;充分利用固體火箭樣本通過分解檢測、理化性能試驗、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗、加速貯存試驗以及飛行試驗等層層遞進,評估固體火箭貯存一定年限后的環境適應性、可靠性和安全性,綜合判定固體火箭當前質量現狀,驗證給出固體火箭能否滿足貯存延壽一定年限壽命的評估結論。

固體火箭貯存延壽試驗技術路線流程如圖1所示,綜合利用五種先驗信息:庫房貯存信息、庫房技術檢測信息、大修廠維修維護信息、研制單位信息、固體火箭訓練飛行使用信息。開展到期、超期固體火箭的地面試驗驗證,包括分解檢測、理化分析試驗、加速貯存試驗、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗。開展到期、超期固體火箭飛行試驗。根據上述信息綜合評估給出固體火箭的延壽結論,并分析給出其維護保障大修建議和技術方案。

圖1 固體火箭貯存延壽試驗技術路線流程圖Fig.1 Technical roadmap of solid rocket storage and life extension test

開展貯存延壽工作時,先確定規定的特征年,也就是延壽的期望目標。當產品的貯存年限達到規定的特征年時,直接采用該樣本開展除加速貯存試驗外的地面驗證試驗和飛行試驗。當產品的貯存年限未達到規定的特征年時,則將樣本產品先分解,然后對單機或部組件開展加速貯存試驗,加速到規定的特征年后,進行地面驗證試驗;組裝成全箭,開展飛行試驗。

4 延壽信息收集與分析

先驗信息是貯存延壽工作的重要依據。先驗信息反映了固體火箭的質量狀況及其在長期貯存、值班等各個任務履歷過程中的變化情況。

4.1 庫房貯存信息

庫房貯存信息收集包括三個方面,一是庫房的環境條件,二是固體火箭在庫房的貯存情況和履歷,三是固體火箭在庫房定期檢測的數據內容。庫房檢測數據反映了固體火箭的庫房貯存測試可靠性,也是固體火箭發射可靠性的反映。

4.2 使用飛行信息收集

使用飛行信息收集應包括如下內容:固體火箭的運輸信息、值班信息、維護信息、飛行信息、上述任務過程中的故障信息。

4.3 研制單位信息收集

通過研制單位收集固體火箭電子、機電部件的元器件與原材料信息。收集含能部件的主要組成部分與原材料信息,主要包含引信、戰斗部、熱電池、發動機等產品的金屬和非金屬材料清單。研制單位信息還包括固體火箭在研制階段出現的故障和薄弱環節信息,固體火箭貯存FMECA 信息。研制單位信息收集的目的是:1)通過元器件和原材料清單計算單機產品的激活能和加速因子,為加速貯存試驗提供依據;2)分析產品組成部分的短壽件、短壽工藝,為壽命評估提供參考;3)通過貯存FMECA 分析獲得固體火箭的貯存薄弱環節。

4.4 維修信息收集

按照固體火箭維修維護規則,超期固體火箭應開展大修或者履行報廢手續,維修時會對固體火箭開展系統的測試、分解等工作,積累了相關固體火箭大量的質量、可靠性和壽命信息,是貯存延壽工作重要的數據財富。

應用SPSS 18.0統計軟件對數據進行統計學分析。計量數據采用±s表示,計數資料采用頻數百分比表示,兩組數據比較采用獨立樣本t檢驗以及卡方檢驗,多組比較采用方差分析以及LSD兩兩比較,重復測量數據采用重復測量的方差分析。P<0.05為差異有統計學意義。

5 貯存失效模式分析

固體火箭在研制階段已經按照 GJB/Z 1391-2006《故障模式、影響及危害性分析指南》的要求開展了FMECA 工作,一般FMECA 主要針對服役環境和使用狀態,對長時間貯存引起的物理化學變化對固體火箭的影響考慮的相對較少,在貯存延壽工作中,應著重開展貯存FMECA(Storage FMECA,為和軟件 FMECA 即SFMECA 區別,簡寫為STFMECA)工作,對貯存環境對固體火箭的影響作全面的分析。STFMECA 工作應在產品研制階段就開展,按照原材料、元器件、工藝過程、材料相容性、功能性能退化情況、已有使用壽命經驗等維度分析固體火箭在長期貯存情況下的故障模式及其影響,識別貯存薄弱環節,其分析成果應用于固體火箭設計改進,以提高固體火箭的貯存壽命和貯存可靠性。在貯存延壽階段開展STFMECA 是研制階段此工作的補充,結合固體火箭實際在貯存過程中出現的各種問題的先驗信息,可以更加有效的開展STFMECA 工作。另一方面后續分解測試中暴露的問題也可以驗證STFMECA 工作的有效性。

本項工作內容在研制設計工作的基礎上,進一步利用大量庫存檢測數據、地面與飛行試驗數據作為信息輸入,以固體火箭實際貯存故障、各地域廣義貯存任務剖面、相似產品經驗信息、環境應力作用歷程等要素,結合失效檢測分析技術、仿真分析技術、失效物理分析技術等手段,獲得固體火箭貯存薄弱環節和性能變化趨勢,形成固體火箭及各部件的貯存失效模式與機理分析報告,為貯存壽命試驗設計、大修方案制定、性能改進提升等工作提供依據,為到期和超期固體火箭質量狀況和壽命評定提供科學數據支撐。

6 壽命驗證試驗

壽命驗證試驗的內容包括對固體火箭的分解測試試驗、理化分析試驗、加速貯存試驗、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗和分析、飛行試驗考核,工作流程如圖2 所示。

圖2 壽命驗證試驗工作流程圖Fig.2 Workflow of life verification test

對到、超期固體火箭,按照特征年直接開展上述試驗驗證研究和飛行試驗工作。對新研或未達到特征年的固體火箭,通過固體火箭分解后的加速貯存試驗將不同部組件和單機加速至特征年后開展上述試驗驗證研究工作。將加速后的部組件和單機重新組裝成為固體火箭,開展飛行試驗考核。

6.1 樣本選擇

固體火箭貯存延壽樣本應在代表性庫房中隨機選擇,選擇時應考慮庫房區位、環境因素,還應該考慮固體火箭本身的履歷因素。

我國地理范圍幅員廣闊,不同區位氣候環境差異大,固體火箭在不同地區貯存和使用訓練,其環境條件有一定的不同,這些環境因素及環境因素的長時間作用對固體火箭壽命和可靠性的影響,在貯存延壽工作中需要關注,應開展深入的研究。

固體火箭樣本數量的選擇應考慮完成分解測試、理化試驗分析、加速貯存試驗、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗、飛行試驗所需要的綜合樣本。工作項目的確定見表1 所示,典型樣本產品分解后的部組件和單機試驗項目安排見表2 所示。

表1 固體火箭樣本數量的確定Table 1 Determination of sample quantity for solid rocket

表2 部組件和單機試驗項目安排Table 2 Component and single machine test project arrangement

6.2 調撥運輸

將選定的固體火箭由庫房調往生產廠家。在運輸返廠過程中,利用環境采集儀對運輸過程中的溫度、濕度、大氣壓力、振動環境進行監測記錄。監測記錄還包括地理信息、位置信息、車輛信息和速度信息。

6.3 分解測試

到期和超期固體火箭返回總裝廠后開展分解測試工作。分解測試試驗的目的在于對固體火箭的功能和參數進行全面地面測試,包括全箭測試、固體火箭的分解、分系統測試和單機測試。通過全面測試了解固體火箭的功能和性能參數在長期貯存過程中是否有變化。

分解測試是總裝和總測的逆流程,應制定分解測試規范,防止分解測試本身對產品的性能和技術狀態造成影響。固體火箭因其一次性使用的特點,在設計時為了保證可靠性在總裝過程中采取了很多防松、涂膠等工藝,在逆流程時應避免暴力拆卸,適當研制專用工裝工具等,確保分解產品的技術狀態。

分解測試應逐級分解至固體火箭的分系統和單機級,對各分系統和單機進一步開展壽命驗證試驗與評估,其中各分系統分解測試試驗的目的在于考核存儲特征年后各分系統功能性能是否滿足技術指標要求。根據延壽特征年目標,將固體火箭分解至單機后,火工品和發動機進一步分解,分解前首先進行外觀檢查和安全性分析,確認滿足要求后,將火工品和發動機解剖至裝藥層級,且每一層級的解剖前,均應進行CT 或X 射線拍片檢查裂紋情況。對分解后的裝藥,開展理化分析。電子和機電產品分解至單機后開展功能性能測試。對減振器開展減振特性檢查,密封件分解前應開展密封性能測試,彈性元件分解后應開展力學性能測試,結構件分解后視情可開展靜力試驗等力學性能測試。分解測試的結果應詳細記錄,和固體火箭批生產交付時的測試結果作比對,分析固體火箭和部組件功能和性能參數在長期貯存使用過程中的變化。分解測試中發現的問題以及參數的變化,應按照FTA 的要求分析問題原因和機理,找到長期貯存的時間效應對產品功能性能的影響。

6.4 加速貯存試驗

開展貯存延壽工作時,當沒有達到延壽目標特征年的固體火箭時,需要開展加速貯存試驗,將箭上各個產品加速到特征年,加速至特征年后,開展地面試驗驗證工作,判定固體火箭壽命能否達到規定的特征年。加速貯存試驗的目的在于通過加速試驗應力的方式使試驗樣本的貯存壽命快速達到等效貯存特征年。由于固體火箭各組成部分功能性能、元器件、原材料種類和工藝的不同,固體火箭加速貯存試驗應分解開展。各類不同的產品采用不同的加速貯存試驗方法。對于固體發動機,其加速貯存試驗應從兩個維度考慮,1)從裝藥本身長期貯存的化學變化,即藥本身的成分變化及其影響,2)發動機裝藥和結構整體的物理變化,即界面層的脫粘、藥柱本身的開裂、密封結構的失封、泄露等。典型加速貯存試驗的試驗剖面如圖3 所示,試驗剖面包括固體火箭在貯存使用過程中所經歷的長時間貯存靜態環境和訓練值班經歷的動態運輸環境。其中高溫部分通過加速因子將貯存的庫房溫度向高溫折算,低溫部分只模擬不加速,用以模擬固體火箭在實際使用過程中經歷的低溫環境及其影響。剖面中還應定期測試,獲得在加速條件下產品的性能變化。

圖3 典型加速貯存試驗的試驗剖面Fig.3 Test profile of typical accelerated storage test

加速貯存試驗的關鍵是加速因子,加速因子通過分析或試驗獲得,目前,國內部分標準給出了各類產品加速因子的求取方法,也積累了相關的經驗,同時,加速效應和加速因子還需要進一步深入研究。各類產品可供參考的加速貯存試驗標準如表3 所示。

表3 各類產品加速貯存試驗標準Table 3 Accelerated storage test standards for various products

完成加速貯存試驗的產品,應開展環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗等地面試驗驗證,證明達到特征年的產品仍然能夠適應完成任務所經歷的各類環境條件和使用狀態。另一方面,完成單機加速貯存試驗而沒有開展地面驗證試驗的產品,重新組裝成為固體火箭,開展貯存后特征年的飛行試驗。完成加速貯存試驗的產品應開展和自然貯存結果的對比驗證研究,分析加速貯存因子的準確性和加速貯存試驗的有效性。

6.5 環境適應性試驗

對即將到壽、超壽、完成加速試驗達到相應特征年的產品,開展環境適應性試驗工作。環境適應性試驗的對象是分解后的部組件產品。按照產品研制時確定的驗收或鑒定環境條件開展分解的各部組件的環境試驗。環境試驗的目的在于驗證長期貯存后固體火箭環境適應性水平是否發生明顯變化,以及是否能夠滿足繼續執行戰術任務的環境適應性要求。環境適應性試驗主要參考GJB 150A、GJB 5021、GJB 5144、GJB 1430B、GJB 1307A 等標準中規定的方法開展。各類產品可供參考的環境適應性試驗項目如表4 所示。

表4 各類產品環境適應性試驗項目Table 4 Environmental adaptability test items for various products

6.6 可靠性試驗

對即將到壽、超壽、完成加速試驗達到相應特征年的產品,開展可靠性鑒定試驗工作??煽啃栽囼灥膶ο笫欠纸夂蟮牟拷M件產品或全箭。按照產品的可靠性指標開展可靠性試驗,主要目的是驗證長期貯存后固體火箭或關鍵部組件可靠性水平是否發生明顯變化,以及是否能夠達到規定的可靠性水平??煽啃栽囼灠凑昭兄齐A段的可靠性增長/鑒定試驗條件開展。應優先開展單機或部組件的可靠性試驗,以全面了解貯存后不同產品的可靠性變化情況??煽啃栽囼炛饕獏⒖糋JB 899、GJB1407 中規定的方法開展。

6.7 安全性試驗和分析

與環境適應性和可靠性試驗一樣,對即將到壽、超壽、完成加速試驗達到相應特征年的影響使用安全的產品,開展安全性試驗工作。安全性是固體火箭貯存延壽工作的底線指標,必須確保延壽的固體火箭符合安全性要求。安全性要求的核心是固體火箭在貯存和地面訓練使用過程中不發生I、II 類故障。貯存延壽過程中可以適當允許固體火箭的可靠性、命中率等指標下降,但不能發生安全性問題,影響操作人員或首區的安全。參考制造與驗收規范中規定的試驗條件,開展安全性試驗。安全性試驗的目的在于驗證長期貯存后固體火箭安全性水平是否發生明顯變化,以及是否能夠滿足繼續執行戰術任務的安全性要求。安全性試驗主要參考 GJB770B、GJB 5309、GJB5312 等標準中規定的方法開展。對安全性試驗不覆蓋的產品,應開展安全性分析工作。確保后續貯存和使用的安全性。各類產品可供參考的安全性試驗項目如表5 所示。

表5 各類產品安全性試驗項目Table 5 Safety test items for various products

6.8 飛行試驗

在固體火箭各層級產品的性能檢測和地面試驗結果均滿足合格判據要求后,進行飛行打靶試驗驗證貯存后固體火箭的發射可靠性和飛行可靠性指標。固體火箭應在完成前述各項試驗項目并完成安全性分析,確認固體火箭技術狀態滿足飛行使用要求后,開展飛行試驗。飛行試驗是對到壽、超壽、加速貯存達到特征年的固體火箭功能性能的全面考核。

飛行試驗的固體火箭樣本為到壽或超壽的產品。以驗證固體火箭到壽或超壽后的總體性能。若無到壽或超壽產品,則將完成加速貯存試驗達到特征年的產品重新組裝成為固體火箭,以新組裝狀態的固體火箭開展飛行試驗。

飛行試驗的樣品數量,原則上按照GB/T 4087 的規定,利用可靠度、置信度計算得到。如采取置信度0.7、可靠度0.8 對應的6 發6 中或12發11 中方案;若不具備條件,或受經費制約,則按照GJB179 確定飛行子樣,以2 發2 中或4 發3 中的方案,或按照批產驗收時的飛行試驗方案和樣本量執行。

6 固體火箭貯存壽命評估

當前的貯存壽命評估方法主要為統計分析方法[4-7]。對于可靠度的計算方法,目前已有多種研究[8-13]??煽啃缘脑u定方法從其可靠性結構模型區分,有串聯、并聯和混合模型[14-15];從其可靠性參數的概率分布區分,有二項分布、泊松分布、正態分布、對數正態分布、指數分布、Γ 分布、威布爾分布等[16-17];從其評定方法區分,有解析法和仿真法[18];從評定結果的類型區分,有點估計和區間估計;從區間估計使用評定方法的學派區分,有Bayes 方法和置信區間法(常稱經典法)[19-20];從評定結果的準確性區分,有精確解和近似解[21]。

固體火箭貯存試驗數據和飛行數據為固體火箭不同貯存年份的使用成敗信息,針對成敗型數據可采用二項分布求解各貯存年份的可靠度單側置信下限,再利用指數分布、威布爾分布、正態分布、對數正態分布、極值分布等常用分布對可靠度單側置信下限和貯存時間進行最小二乘擬合,選擇可靠度單側置信下限估計值和真實值擬合優度最大的分布作為最優擬合分布,利用該壽命分布求解給定置信度γ和目標可靠度R下的全箭貯存壽命。

7 結束語

本文對貯存延壽的指標體系進行了研究定義,提出了固體火箭貯存延壽試驗的系統方法。研究定義的內容供業內同行商榷。本文提出了通過延壽信息收集與分析、貯存失效模式分析、分解測試、理化試驗分析、加速貯存試驗、環境適應性試驗、可靠性試驗、安全性試驗以及飛行試驗、綜合評估等層層遞進,給出驗證固體火箭滿足貯存延壽一定年限和可靠性的壽命評估結論的系統方法。研究過程能夠獲得固體火箭的貯存薄弱環節及其表現特性,為科學定壽、修理延壽提供依據。本文的研究為固體火箭貯存延壽目標實現提供了一種科學合理的試驗方法,在樣本選擇、分解檢測、地面試驗與飛行試驗驗證等提供了工程理論方法和模式遵循。

固體火箭的貯存延壽工作是一個復雜的系統工程。在長期的貯存和使用過程中,不同產品有不同的失效模式,各種失效模式和元器件、封裝形式、原材料、工藝過程、不同材料的相容性、材料性能退化等均相關。在研究的過程中發現固體火箭不同組成部分均有一定的概率會出現問題,有些問題影響固體火箭的可靠性,有些問題則在一定程度上直接影響固體火箭的壽命。各種問題發生的原因、長時間作用的機理、問題的發展及其影響后果仍需要進行深入的研究。另一方面,加速貯存得到的特征年仍需要不斷通過自然貯存驗證,加速貯存試驗方法仍然需要結合失效機理進行深入研究,上述方法逐漸得到各方的認可,并在不同固體火箭的貯存延壽工程中得到應用并取得了良好的效果,提升了裝備的完好性、使用的經濟性和效率。

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