齊立新, 寧永成, 邢國強

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火箭助飛魚雷裝載可靠度的Bayes檢驗方法

齊立新1, 寧永成2, 邢國強2

(1. 中國人民解放軍91388部隊410所, 廣東 湛江, 524022; 2. 中國人民解放軍91439部隊460所, 遼寧 大連, 116041)

針對火箭助飛魚雷系統(tǒng)復(fù)雜、子樣數(shù)少的特點, 采用Bayes評估方法融合各種先驗信息, 對其裝載可靠度進行評估。分別采用Kullback信息方法和最優(yōu)化方法, 克服了傳統(tǒng)試驗方法環(huán)境因子計算和試驗方案確定中主觀性較強的不足, 提高了試驗方案的準確性和客觀性。根據(jù)設(shè)定的戰(zhàn)技指標, 在雙方風險對等的前提下, 給出了具體的評定方案。

火箭助飛魚雷; 裝載可靠度; Bayes方法; 環(huán)境因子; 小子樣

0 引言

魚雷裝載可靠度反映了魚雷在規(guī)定的裝載條件和裝載時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率, 體現(xiàn)了魚雷承受裝載環(huán)境中各種因素影響的能力, 是評估魚雷總體可靠性水平的一個重要方面[1]。魚雷裝艦后, 一般不會在短時間內(nèi)發(fā)射, 而是經(jīng)過一個較長的裝載過程, 由于裝載期間的環(huán)境條件比倉庫貯存的環(huán)境條件惡劣, 而且無法對魚雷進行維護保養(yǎng), 會導致魚雷可靠性下降較多。為保障隨時發(fā)射, 實施對敵攻擊, 魚雷必須具有較高的裝載可靠度。

火箭助飛魚雷集導彈和魚雷技術(shù)于一體, 技術(shù)復(fù)雜, 成本高昂, 其裝載可靠度的評定受裝載時間和產(chǎn)品子樣數(shù)雙重因素的制約, 傳統(tǒng)的比值評定方法和假設(shè)檢驗方法在應(yīng)用時均存在一定的困難。為了節(jié)約試驗時間和成本, 本文采用小子樣Bayes評定方法[2], 融合不同階段、不同條件下的驗前信息, 在相同置信水平下, 降低試驗所需的魚雷條次數(shù), 從而達到降低試驗消耗、縮短試驗周期的目的。

1 裝載可靠度評定方法

Bayes評定方法收集方案設(shè)計、研制階段的試驗信息并進行綜合處理, 制定定型階段的試驗方案; 定型試驗結(jié)束后, 對產(chǎn)品進行裝載可靠度評估, 得到定型階段產(chǎn)品的裝載可靠度水平。其基本思想是將裝載可靠度指標中的分布參數(shù)看作隨機變量, 利用驗前信息確定先驗分布, 并根據(jù)現(xiàn)場試驗獲取的觀測數(shù)據(jù)進行條件分析和推斷, 計算似然函數(shù), 將先驗分布與似然函數(shù)融合后, 得到裝載可靠度分布參數(shù)的后驗分布?；诤篁灧植加嬎闵a(chǎn)方和使用方風險, 在雙方風險相當?shù)脑瓌t下, 進行統(tǒng)計推斷, 即可實現(xiàn)對裝載可靠度的評定。

考慮簡單假設(shè)檢驗情況, 設(shè)

1.1 魚雷總體裝載可靠度分布類型的確定

1.2 先驗分布類型

然后由方程組

1.3 驗前信息環(huán)境因子的確定

魚雷裝載可靠度試驗經(jīng)歷庫房存放、運輸、陸試、湖試、海試等多種環(huán)境, 其驗前信息需要折合處理, 在統(tǒng)一條件下進行數(shù)據(jù)的分析與處理。通過環(huán)境因子的折算, 產(chǎn)品在整個研制階段各試驗統(tǒng)計的數(shù)據(jù)都折合到單一試驗環(huán)境下。

環(huán)境因子對產(chǎn)品可靠性的驗證和評估有著重要的作用, 指數(shù)分布環(huán)境因子的求解有定性和定量等多種方法。對于定量求解, 試驗數(shù)據(jù)越充分, 得到的值越精確。常用的Bayes方法和專家打分法都不可避免地引入了較多的主觀因素。為了減少主觀因素對可靠性評估結(jié)果的影響, 這里采用Kullback信息方法, 基于樣本信息融合求解環(huán)境因子。

1.4 最優(yōu)試驗方案的確定

其中

2 應(yīng)用實例

在火箭助飛魚雷裝載可靠度的評定中, 環(huán)境因子的確定綜合采用了仿真數(shù)據(jù)和類似型號的試驗數(shù)據(jù), 其統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

表1 裝載時間及對應(yīng)故障數(shù)信息統(tǒng)計表

對表1所列數(shù)據(jù), 利用1.3節(jié)介紹的Kullback信息方法, 以艦船普通艙作為最惡劣的裝載條件, 計算不同裝載條件的環(huán)境因子分別為: 地面工房0.12, 運輸裝載0.63, 艦船艙內(nèi)良好0.45, 艦船普通艙1.0。該計算結(jié)果與文獻[9]的數(shù)值基本一致, 也進一步說明了Kullback方法的正確性。

從結(jié)果可以看出, 在失效條次數(shù)為0時, 由于驗前信息的使用, 本文所采用的Bayes綜合評定方法能夠節(jié)省8 485 h的裝載時間。

3 結(jié)束語

綜合利用各類裝載可靠度信息的Bayes評估方法, 通過合理地選取和利用驗前信息, 有效地彌補了定型過程中魚雷條次數(shù)不足的問題, 評估結(jié)果能更好地反映魚雷裝載可靠度的實際水平。Kullback信息方法和最優(yōu)化方法的采用, 克服了傳統(tǒng)試驗方法環(huán)境因子計算和試驗方案確定中主觀性較強的不足, 提高了試驗方案的準確性和客觀性。應(yīng)用實例結(jié)果驗證了本文方法的有效性。

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[9] 中國人民解放軍總裝備部. GJB 299B-1998電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊[S]. 北京: 中國標準出版社, 1998.

Bayesian Assessment Method of Loading Reliability for Rocket-Assisted Torpedo

QI Li-xin1, NING Yong-cheng2, XING Guo-qiang2

(1. The 410 Institute of 91388thUnit, The people′s Liberation Army of China, Zhanjiang 524022, China; 2. The 460 Institute of 91439thUnit, The people′s Liberation Army of China, Dalian 116041, China )

According to the characteristics of complex system and small sample number of rocket-assisted torpedo, we estimate loading reliability by using Bayesian assessment method to fuse a prior information. The Kullback information method and the optimization method are adopted to rectify the subjective problem in traditional environmental factor calculation and test scenario design, and enhance the accuracy and objectivity of test scheme. Concrete assessment scenario is given on condition that the risk of consumer equals that of producer according to preset tactical and technical specifications.

rocket-assisted torpedo; loading reliability; Bayesian method; environmental factor; small sample

TJ630.2

A

1673-1948(2012)05-0388-04

2012-05-14;

2012-05-21.

齊立新(1971-), 女, 工程師, 主要從事魚雷試驗總體技術(shù)研究.

(責任編輯: 陳 曦)