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[科普中国]-导弹批抽检飞行试验

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导弹批抽检飞行试验(lot sampling flight test for missile)是指对定型后批生产导弹的抽样进行的检验性飞行试验。在导弹的批生产过程中,要由订货方代表根据规定的抽样方案在一定批量的导弹中抽取若干发弹进行检验性飞行试验,以检验导弹批生产质量的稳定性。

简介导弹批抽检飞行试验(lot sampling flight test for missile)是指对定型后批生产导弹的抽样进行的检验性飞行试验。

在导弹的批生产过程中,要由订货方代表根据规定的抽样方案在一定批量的导弹中抽取若干发弹进行检验性飞行试验,以检验导弹批生产质量的稳定性。用于批抽检飞行试验的导弹通常为战斗弹状态,但为获得飞行试验数据,也可将部分抽检弹改装成遥测弹或全部改成战斗遥测弹。批抽检飞行试验的大纲由试验承担单位与导弹承制单位协商后提出。传统的批抽检方案通常采用序贯抽样方案,其中的合格质量水平必须由双方商定。由于导弹的价格较高,只能采用小子样检验方案,因而必然存在较大的使用方风险1。

战术导弹批检试验方法发展概况美国和俄罗斯十分重视导弹武器系统的批检试验工作,尤其是针对试验理论方法的应用和试验标准规程的制定,两国都有着深入的研究。批检试验起源于第二次世界大战,美国针对军火产品质量的验收,采用抽样检验的验收方法,并起草了第一份军用标准MIL-STD-105A,这带动了其它国家对验收方法和验收标准的研究。与此同时,我国也引进了苏联的验收性试验理论和方法。

进入20 世纪70 年代,批检试验方法开始转为应用经典评定方法,其核心是经典统计学,包括经典统计中假设检验、序贯检验和序贯截尾检验等方法,多以独立试验的样本信息对概率性指标进行检验。与此同时,调整型抽样检验方法得到极大发展,相应的军用标准也非常成熟,代表性的如美国军用标准MIL-STD-105E《计数抽样检验程序及表(1989) 》、我国的GJB179-86《计数抽样检验程序及表》等军用标准。

20 世纪80 年代开始,随着武器装备技术和试验鉴定理论的不断发展,以贝叶斯方法为代表性的小子样试验方法得到了极大应用,其典型的实例,如美国的潘兴Ⅱ导弹、天空闪光( 麻雀AIM-7F 的改型) 以及俄罗斯的白杨-M 导弹的定型与批检试验,试验次数少、试验周期短、试验费用低。同时,全寿命周期概念在导弹武器系统研制过程中的应用,使得相应的批检试验方法逐步发展为综合利用导弹研制各个阶段的试验信息,对信息进行检验、融合和处理得到验前信息,用以填补较少的现场试验数据。

国内针对小子样统计方法的研究,始于钱学森、朱光亚等老一辈科学家针对战略武器精度、可靠性等指标的评估鉴定问题,此后许多专家开展了大量深入的研究工作。近一二十年来,我国正逐步将小子样统计理论应用于战术导弹的批检试验中,编写制订了许多试验规范与定型规程。如GJB5207-2004《地地战术导弹批抽检飞行试验验收方法》采用二次、序贯抽样等不同抽样方法来确定飞行试验导弹数量; GJB6671-2009《反舰导弹定型试验规程》采用序贯截尾检验、二项分布Bayes 假设检验等小子样方法,对战术技术指标进行检验。这些试验规范与定型规程在战术导弹设计定型工作中发挥了重要作用,为战术导弹批检试验方法的研究提供了相应资料,具有很高的参考价值2。

战术导弹批检试验特点1) 战术导弹批检试验一般按产品的批次进行,试验结果是订货方是否接收该产品的主要依据;

2) 战术导弹结构复杂、造价成本高昂,其每批生产的数量较少,抽样方案选择难,双方所承受的风险较大;

3) 战术导弹批检试验所要求检验的质量特征参数多,且试验以飞行试验为主;

4) 新时期下战术导弹的批检试验,逐渐呈现出样本多为小子样,甚至特小子样条件,现场试验次数锐减而验前信息增多,试验与技术具备良好的继承性的特点3。

战术导弹批检试验战术技术指标总体上,战术导弹可分为三大类型: 防空导弹、飞航导弹和战术弹道导弹。根据战术导弹的分类,参照各类导弹主要质量特征参数,一般选取攻击目标阶段的单发命中概率或命中精度作为批检试验的战术技术指标。

单发命中概率(杀伤概率) 是指战术导弹命中预选目标的可能性大小,是导弹的基本性能要求,是战术导弹批检试验常用的战术技术指标之一。单发命中概率多用于检验导弹打击活动目标时的效果,如打击水面舰艇、飞机等活动目标,因此,该指标多适用于防空导弹和飞航导弹的批检试验。

命中精度表现了导弹武器系统弹药相对于固定目标点的落点散布特性,客观反映了导弹武器系统对目标的命中能力。该指标适用于战术弹道导弹和攻击地面目标的飞航导弹批检试验,对于这两类导弹,命中精度用圆概率偏差CEP 来反映导弹的制导落点相对于目标的偏离程度3。

计数标准型抽样检验计数标准型抽样检验主要分为一次抽样检验方案和二次抽样检验方案。一次抽样检验方案是指从该批次产品中只抽取一次样本量为n的子样本进行检验,根据不合格产品数d以及合格判定数Ac来判定该批次产品合格与否; 而二次抽样检验则是在一次抽样检验方案基础上必要时再抽取一次样本。

计数标准型抽样检验的优势在于能简便地制定抽样检验方案,能同时控制生产方风险α和使用方风险β,适用于不需要利用历史批的信息或质量要求严格的孤立批产品;在战术导弹定型试验阶段,导弹仅仅生产小部分样品用以定型试验,对该孤立批样品,适合采用计数标准型抽样检验方法。但其不足之处在于:抽取的样本量较大,检验所需费用较高;不能有效利用历史检验批的信息,不适用于连续批次的抽检1。

计数调整型抽样检验调整型抽样检验方法是战术导弹批检试验中应用最为广泛和最重要的一种。我国战术导弹的批抽检试验方案主要根据GJB179A-1996《计数抽样检验程序及表》来制定。调整型抽样检验方案,就是在产品质量检验正常的情况下,采用一个正常的抽检方案进行检验; 当产品质量变坏或生产不稳定时,换用一个严一些的方案,使使用方的风险更小一些; 而如果产品质量比所要求的质量稳定时,则换一个宽一些的抽检方案,使生产方风险小一些。采用这种抽检方法必须预先选好三个抽检方案: 正常抽检方案、加严抽检方案和放宽抽检方案。然后,建立一套规则,按照它进行抽检方案之间的调整。

调整型抽样检验的优势在于能够利用历史批的检验信息,根据检验结果及时调整抽检方案,有益于保护双方的利益,适用于连续批次的批检试验。但其缺点在于,与小子样统计分析方法相比,调整型抽样检验仍然显得样本量较大、费用高,在工程上所采用的抽检方案,又总会使得使用方承担了过高的风险1。

计数序贯抽样检验计数序贯抽样检验来源于美国统计学家WaldA在1947年创立的一种一般性的序贯检验方法,叫做序贯概率比检验( SPRT) 。计数序贯抽样检验方案实际上是一种多次抽样方案,它可以满足试验的如下要求:试验带有破坏性和危险性、试验样本数量少、有较高准确率。采用序贯抽检,每次只从批中抽检一个单位产品,根据已经抽检的各单位产品的试验结果:合格单位产品的个数与不合格产品的个数,比较不合格品率p = p0和p = p1时出现的这些试验结果的概率大小来进行接收、拒收和继续试验的判断。

计数序贯抽样检验自建立以来,一直在不断地改进与发展。针对该方法实际试验次数可能无法控制、工程运用实施困难的缺陷,人们首先提出截尾序贯概率比检验方法; 后来针对截尾数较大的问题,通过改进判决准则的构造方法,提出了序贯网图检验法;也有许多学者或将序贯分析方法应用到参数估计上,或将其与Bayes 方法相结合,使得样本容量进一步减小。序贯方法仍在不断地优化改进,以满足新时期下武器装备试验的要求1。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所