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国外武器装备可靠性发展趋势

发布时间:2019-11-16 15:54 来源:未知 编辑:admin

  在现代高技术局部战争中,为了赢得战争的胜利,必须发展高新技术武器。这些武器不仅必须具有精确打击能力和威慑能力,还必须具有良好的战备完好性和任务成功性,以及良好的机动性和快速出动能力。从90年代初发生的“海湾战争”到1999年历时78天的“盟军行动”的高技术局部战争表明,可靠性、维修性和保障性(R&M&S,包括测试性和安全性)是提高武器装备战备完好性和出动强度的基础,也是改善武器装备快速出动能力和机动性的有力保证。

  R&M&S是武器装备形成战斗力的前提条件,也是提高武器装备战斗力的“倍增器”。21世纪的武器装备的性能和复杂性将会迅速提高,特别是信息技术、微电子技术和微机电技术的飞速发展,对R&M&S的发展将产生深刻的影响。R&M&S将面临新的挑战,同时也面对新的礼遇。21世纪的R&M&S技术将是提高武器装备战斗力的一种更加经济有效的工具,为更快、更好和更省地研制、生产、使用和保障满足21世纪军事需求的新一代武器装备提供强有力的技术支持。

  根据当前国际形势发展的趋势,进入二十一世纪之后的相当长时间内,世界仍将处于多元化的格局,小规模的局部战争也将不断发生。21世纪的武器装备仍将强调全寿命、全系统和全费用管理;以信息技术为龙头的高新技术仍将突飞猛进地发展;武器装备的费用仍将是制约装备发展的主要因素,军民用市场的需求对进入二十一世纪的R&M&S工程将提出新的挑战,同时也会带来新的机遇,更快、更好和更省的市场需求将促使R&M&S向着综合化、实用化、信息化、仿真化、智能化、微观化和军民融合化方向发展。

  综合化是R&M&S发展的主要趋势。随着科学技术的快速发展,各种技术相互渗透、相互影响,特别是CAD技术和IPPD的广泛应用,全面促进了现代武器装备设计、制造、维修和保障过程的综合化,出现了多学科综合设计,即充分利用多学科(各子系统)之间的相互作用所产生的协同效应获得整体性能最优的装备。在工程设计综合化的环境下,进一步带动了R&M&S向综合化的方向发展,包括R&M&S设计分析综合化,如可靠性、维修性和保障性的综合设计分析,FMEA与潜在通路综合分析;R试验综合化,充分利用研制试验、增长试验、环境试验和鉴定试验的试验信息评估产品的可靠性;后勤保障和诊断综合化,即综合后勤保障和综合诊断,通过综合诊断实现设计、生产和维修的测试综合化;硬件软件综合化,对硬件和软件可靠性进行综合分析;R&M&S信息综合化,建立武器装备综合数据系统,使订购方、使用方、主承制方和转承制方的各种设计、生产、使用和保障信息(包括R&M&S信息)综合利用和共享。

  尽管美国从今年起到二十一世纪初的国防预算将会逐年增加,但是为了维持一支“老龄化”的装备(大部分军用飞机已服役20~30年)、其维修费用、备件费用将会显著增加,例如用于F-16和KC-135飞机发动机基地修理厂的费用每年分别增加21.7%和28%。作为促使降低装备使用和保障费用的R&M&S新技术的应用,也会受费用的制约。因此,在下一代的武器装备发展中,如FMECA、FRACAS、FTA、高效环境应力筛选、研制与增长试验、高加速寿命试验或可靠性强化试验、BIT技术、健壮设计技术等一批经济有效的实用R&M&S技术,将会得到更广泛的应用和进一步发展,新的实用化的R&M&S技术也将出现。

  自动化是R&M&S发展的一个重要趋势。随着CAD和CAE技术日益广泛应用,以计算机为中心的R&M&S设计与分析自动化将改善21世纪武器装备R&M&S设计和分析的质量,缩短研制周期,提高R&M&S水平;故障检测与诊断自动化以及维修与后勤保障的自动化将会大大改善装备的保障能力,缩短保障时间,提高新一代武器装备的战备完好性,大大降低装备的使用和保障费用;R&M&S管理和R&M&S信息收集和处理的自动化将大大提高装备的R&M&S管理效率,提高R&M&S信息收集速度,提高收集精确度,从根本解决R&M&S信息的收集和分析处理方面的问题,最终提高装备的R&M&S水平。

  信息化是当前国民经济发展和武器装备发展的大趋势,也是R&M&S技术发展的必然走向。利用当今快速发展的数字化通信、网络传输等信息技术来完善R&M&S管理、改造现用的后勤保障体系,已成为一条必由之路,如美国第四代战斗机研制中采用的交互式电子技术手册、无纸维修车间、综合维修信息系统以及在军用装备后勤补给中采用的快速可视化运输系统和信息化备件供应系统等。进入21世纪之后,这些技术将会在新一代装备中得到广泛应用。

  仿真化是R&M&S技术的深入发展。建模仿真与虚拟视实技术在R&M&S领域的应用具有广阔的前景。它不仅可用于R&M&S的指标论证、方案权衡、分析与设计,还可用于R&M&S的试验验证与评价,从而大大提高设计与分析的精度、缩短研制周期和降低寿命周期费用。在21世纪中,它将成为推动R&M&S发展的一项重要技术。

  计算机技术的飞快发展促使人工智能技术在各种武器装备的发展中得到广泛应用,使各种系统具有在任务、环境等变化产生的复杂状态下靠系统自身完成规定功能的能力,实现智能化。在R&M&S领域内,各种类型的故障诊断和维修专家系统已用于美国F-15战斗机、B-1B轰炸机、海军舰艇、陆军军械装置等在役装备的故障诊断和维修中,有效地减少故障诊断时间和熟练维修枝术人员的数量;各种R&M&S管理和设计分析的专家系统,用于帮助装备设计师和可靠性工程师设计更加可靠、易保障而且费用更低的武器装备;R&M&S设计人员与维修人员培训专家系统,用于培训新装备设计及维修的R&M&S人员,提高培训质量和效率。

  进入二十一世纪之后,随着人工智能技术的进一步发展,不断克服该技术存在有限的时态知识和空间知识的表达、执行常识性推理和识别自身能力等的局限性,在武器装备的容错与重构智能化、武器装备R&M&S设计与制造智能化和武器装备后勤保障智能化将会有更快发展。

  随着科学技术快速发展,各种新型材料和新型元器件的发展与应用,各种微型装备、微型部件和组件的发展,特别是各种微型电子器件和微机电组件的应用,这些新的需求给R&M&S工程提出新的挑战,各种新的失效模式和失效机理将会出现,采用传统的可靠性方法将不可能完全有效地解决新问题。因此,80年代后期以来,微观化的可靠性分析技术即以失效机理为基础的可靠性预计技术引起了美英各国的重视,开发了相应的计算机辅助分析软件。近年来,美国山地亚国家实验室又提出了以失效物理为基础的可靠性工程方法,称之为以科学为基础的可靠性工程方法。这种方法强调在产品进入研制之前必须开展由多学科组成的并行研究与开发,在研究产品工作原理的同时要研究其制造方法、失效机理、失效模式和失效模型,并运用系统工程方法开展产品研制,在将可靠性设计和制造到产品中的同时,也使产品具有故障告警和维修时间预测的能力。这种方法已用于该实验室的微型机械研制中,并开发了CAD仿线世纪的可靠性工程方法。

  自80年代以来,随着信息技术、高可靠性和高性能的民用产品以及柔性制造技术等的发展和广泛应用,军用和民用技术已日益融合在一起,它们之间的界线已不如以前明显。美国国防部和商业部每年公布的关键技术清单有80%以上的项目是重复的。因此,发展军民融合技术,实现军民融合化是当前世界国防工业的重要发展战略,是当前世界性潮流。据报道,到1999年,美国联邦研究与发展预算的一半以上将投入军民融合项目。R&M&S工程是实现军民融合的重要领域,美国国防部和民用航空公司、民用飞机制造公司以及各种企业及研究机构、学术组织正在联合开发军民两用的R&M&S分析设计技术、可靠性试验技术、飞机延寿技术、维修和保障技术、故障检测和隔离技术等,原有的MIL-STD-785B“设备和系统研制和生产阶段的可靠性大纲”已于1998年6月被取消,并由军民两用IEEEP1332标准“电子系统和设备的研制和生产可靠性大纲”取代。FMECA等其化的R&M&S标准也将实现军民两用化。来源:可靠性知识

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