1、飞航导弹可靠性试验与鉴定方法研究?20?战术导弹技术 TacticalMissileTechnologyJuly,2006,(4):2023文章编号10091300(2O06)04-0020-04飞航导弹可靠性试验与鉴定方法研究周旦辉,梁明,杜江(92941 部队,辽宁葫芦岛 125001)摘要探讨了飞航导弹可靠性试验与鉴定程序,研究了飞行可靠性验前信息收集,处理和转换,并采用经典法与贝叶斯法对可靠性试验结果进行了评定.关键词 飞航导弹 ;可靠性试验与鉴定 ;经典法;贝叶斯法中图分类号TJ760.623文献标识码AResearchontheTestandEvaluationMethodofRe
2、liabilityofAerodynamicMissileZhouDanhui,LiangMing,DuJiang(92941Unit92Element,HuludaoLiaoning,125001,China)Abstract:Theprogramoftestandevaluationofaerodynamicmissileisdiscussed.Thecollection,dealtionandtransitionofmessagebeforereliabilityflighttestareresearched.ClassicalmethodandBayesmethodareapplied
3、toassesstheresultofreliabilitytest.Keywords:aerodynamicmissile;testandevaluationofreliability;classicalmethod;Bayesmethod1 引言飞航导弹是一次使用,高度自动化的武器.其系统构成复杂,所处的环境恶劣,数千,数万以至上十万个元器件,焊点,接点,其中任何一个失效都有可能造成整个系统失效,导致战斗失利.因此,可靠性工程对飞航导弹的研制具有重要意义.试验靶场如何对其进行有效的试验与鉴定一直是我们探讨的课题.本文拟从可靠性试验与鉴定程序,验前信息收集,结果评定方法等方面阐述有关的观点.
4、2 可靠性试验与鉴定程序在靶场定型试验中,对导弹系统要做出可靠性作者简介 周旦辉 .高级工程师收稿日期2005-07-28鉴定.由于其子样数小,不可能安排单独专门的可靠性试验,必须结合其它性能试验进行,特别是对飞行可靠性进行鉴定,必须利用一些验前信息,采用贝叶斯方法对将要鉴定的飞行可靠性参数做出评估.可靠性评估是利用系统或单元的验前和试验数据对可靠性参数在一定置信度下给出量化的估值,如图 1 所示,其一般方法步骤如下:可靠性数据收集:包括地面试验和空中飞行试验的不同试验阶段的数据;验前信息计算:为了扩大子样数,需充分利用验前信息;可靠性评估:根据确定的数学模型利用试验信息和验前信息对系统可靠性
5、参数做出在一定置信度下的点估计和区间估计.战术导弹技术 TacticalMissileTechnologyJuly,2006,(4)?21?3 飞行可靠性的验前信息3.1 飞行可靠性验前信息的获取(1)主要来源a.以往飞行试验的结果 ;b.弹上分系统的地面专项试验,连调试验等;C.可靠性半实物仿真试验(综合环境试验箱).(2)为了有效地利用这些验前信息,需把它们进行归类a.导弹系统级的可靠性验前信息.这类信息必须是接近批检状态的系统试验数据,包括系统的地面试验结果,半实物仿真试验结果以及可以分解为验前信息的飞行试验结果.b.部分整机设备的可靠性验前信息.这类信息必须是接近批检状态的设备试验数据
6、,包括设备的地面试验结果,半实物仿真试验结果,不能构成系统级验前信息但可以分解为整机设备的验前信息的飞行试验结果.3.2 数据类型转换由于作为导弹系统级的每次可靠性试验的时间都很短,所以导弹系统级的可靠性模型采用成败型较为合适.这样,要综合导弹系统的可靠性验前信息,就应将指数寿命型转换为成败型,即把指数寿命型特征(下,z)或(,)转换为成败型特征(,.s),并进行系统等效.3.2.1 指数型数据转换为成败型数据已知指数型数据(下,z)转换为成败型数据(,.s)可用下式:r/t0,N=1 一(/(+1)0?/(+1)/(+2)+0?一(/(+1),S=(+1)(/(+1) 一 0.5.3.2.2
7、 成败型数据转换为寿命型数据已知成败型数据(,.s)转换为寿命型数据(下,z)可用公式:C=In(N/S)/ln(+1)/(.s+1).r=(3 一 C)/2(C 一 1)一 0.335(C 一 1),Z=In(N/S)/ln(/(+1),【下=.3.2.3 不同环境下的数据转换(1)不同环境下的指数型数据转换通过试验得到飞行试验结果数据(下,z) 和地面试验结果数据(下,z),可利用环境因子 k 和 k对这两种数据以置信度为进行相互转换:将地面试验指数型数据转为飞行试验数据时:(下 2,z2)=(下 2/k,z2).将飞行试验指数型数据转为地面试验数据时:(下 l,z1)=(TIkl,z1)
8、.其中,环境因子 k 和 k 用下式计算:k=(zl 下 2/z2 下 1)1.2.1kl:(zl 下 2/z2 下 1)1,2(2)不同环境下的成败型数据转换通过试验获得飞行试验结果数据(,F)和地面试验结果数据(2,F2),可利用环境因子 k 和k 对这两种数以置信度为进行互换:将地面试验成败型数据转为飞行试验数据时,(2,F)=(2,F2);将飞行试验成败型数据转为地面试验数据时,(,F)=(Nk,F).其中,环境因子 k 和 k 由下式确定:删=1/B(F)B(F2)(_1)i)日(Fl+F2+_,),.s2)/.-一网厂定型地面试验 l 可靠性数据 I-一系统可靠 J 收集导弹飞行
9、I 研制试验数据数据-_1 性评估飞行试验_l 可靠性数据 l 宦试验舯榍折算验后图 1 可靠性评估流程I,k)dk=1 一 y.Ju?f,k)dk=y.J13.3 分系统数据综合成系统数据3.3.1 成败型的等效系统在把各分系统(或单元) 都转换成为成败型后,可用矩匹配法把它折合成为成败型的等效系统.?22?战术导弹技术 TacticalMissileTechnologyJuly,2006,(4)(1)串联系统设有 m 个成败型单元组成的串联系统,记:i为第 i 单元的可靠性,为第 i 单元的试验次数,|s为第 i 单元在次试验中的成功次数,则串联系统的可靠性为R=nRi.l当 R 互相独立
10、时,按 Jeffreys 规则,取验前密度为 7r(R)=Be(R,1/2,1/2),有R=ER/N,S,i=1,2,m=I【(|s+0.5)/(Ni+1).=ER/,S,i=1,2,/rt=ERn(|s+1.5)/(+2).N=(ER一 ER)/(ER一 ER)一 1.F=(+1)(1 一 ER)一 0.5.这就确定了等效系统,并称(,F)为串联系统的等效系统特征.(2)并联系统设有 n 个独立的成败型分系统(或单元)并联成系统,记:,为第 J.单元的可靠性;Qf=1 一 f 为第单元的不可靠性;为第 J.单元在次试验中的失败次数,则并联系统的可靠性为=一(一)?或,Q=1 一 R=Q.这样
11、,并联系统的可靠性处理可归化为串联系统的不可靠性来处理.同样,取验前密度为仃(Q)=Be(Q,1/2,1/2),有E(Q)=EQ/,=1,2,n=娶(+0.5)/(+1).E(Q)=EQ21Ns,|s,J.:1,2,n=EQ旦(+1.5)/(+2).记并联系统的折合特征为(,|s),则N=(EQ一 EQ)/(EQ一 EQ)一 1.S=(N+1)(1 一 EQ)一 0.5.3.3.2 不同试验阶段数据的综合在可靠性试验和鉴定中,产品(系统或单元设备)往往经历了不同的试验阶段.例如飞航导弹可分为助推段,自控段,自导段等.在这些不同的试验阶段中,我们可以获得多组试验数据.为了充分利用这些数据,我们可
12、以利用前几个阶段的数据计算出最后阶段的可靠性估计值,作为下一阶段可靠性鉴定的验前信息.假设试验分为 m 个阶段,各阶段的结果互相独立,试验结果为(,|s.),i=1,2,m,第 i 阶段的可靠度为,且有 RR,R2R,一R,在确定置信概率后,可由下式求得第 m 阶段的可靠性下界.一【c0I1(1 一 R 爪)mI1 爪/Cl=1 一.其中,l 一 1 戤Co=【.ChaRh(,1 一 R)一】.ni 一,一一Cl=ICR:m(1 一 ).Jg=S+F 一 1,i=1,2,m 一 1.3.3.3 可靠性验前信息的综合在导弹系统飞行可靠性评估和检验中,由于应用了贝叶斯方法,都需要明确本次试验的系统
13、验前数据,以便进行验前概率的计算.由于这些验前数据的来源和试验条件与将要进行的试验不完全一致,其中有些是系统的单元数据,有些是不同环境(如地面) 下的试验数据 ,有些是技术状态(试验阶段)不同的试验数据.这些试验数据在收集时的类型也有所不同,有的是成败型数据,有的是指数寿命型数据.为了充分利用这些试验数据,必须将其进行综合处理,使其符合系统最终的评估和检验所需的验前概率的计算要求.在批检试验之前,导弹飞行可靠性验前信息的综合应用步骤如下:(1)分级处理. 按照同母体的要求,不能作为系统级验前信息的,可分解出分系统级,甚至整机级的验前信息.(2)把各分系统的验前信息都转换为同一分布(,-项分布
14、).(3)将分系统的验前信息综合为系统级的验前信息.(4)将综合出的系统级验前信息与原有系统级验前信息合并为总的验前信息(,|s),即战术导弹技术 TacticalMissileTechnologyJuly,2006,(4)23?次试验.s 次成功.(5)求得验前分布或用二项分布验前概率的计算方法求出 P.4 可靠性试验结果的评定方法4.1 成败型评估方法对成败型产品进行 n 次试验,成功 s 次,失败次,在给定的置信度 y 下,可分别用经典法和贝叶斯法求出可靠性的下限评估值.和.(1)经典法:C:(1 一 c)=1 一 y.当 f=0 时:RLc=(1 一 y)l/n.上式也可查不完全 Ba
15、ta 函数表 ,肛.(.s,+1)=1 一 y 求得.(2)贝叶斯法对于验前信息(.s.,)有B(.s0+.s,+=1 一 y.当 f=0 时:RLB=(1 一 y)l/n.4.2 指数型评估方法对于试验时间为 r,故障次数为 z 的有替换定时截尾试验,在给定的置信度 y 下,可分别用经典法和贝叶斯法求出 MTBF(设为 t)的下限评估值.(1)经典法t=2/xL+2.,.(2)贝叶斯法对于验前信息(r.,z.) 有t=2(r0+r)(),.4.3MTBF 检验采用 Bayes 检验方案 ,统计假设为Ho:A=A0=1/90.Ho:A=Al=1/91.在有更换的定时截尾试验下的 MTBF 检验如下进行:当满足如下条件:.gP 有下式成立 :.采纳拒绝 H,否则采纳 H 拒绝,其双方验后风险率为“/T00一“/TO+订一(1 一/311/3)十订 LJ=.=1 一(T/Oo)e-r/e/i!.i=0(T/O)e-T/01/i!.1U其中,.和为系统 MTBF 检验上下限 ;.为设计指标值;为最低不可接受值;7r.和 7r 为系统MTBF 的验前概率.可用验前信息 (,0)由下式求得:1仃 o7r1=17r0.其中,为系统总试验时间;d 为检验鉴别比,d=/90/01.5 结束语本文仅从理论方面对飞航导弹可靠性试验与鉴定进行了一些探讨,但要真正落实到工程实际中,
