导弹武器系统维修级别与相应的测试设备

导弹武器系统维修级别与相应的测试设备周鸣吱（航天科工集团二院二十三所,北京100854）摘要：根据导弹武器系统维修级别和测试设备现状，叙述了每个维修级别的工作内容及需要的各类测试设备。基地级维修和中继级维修采用VXI总线的通用自动测试设备（ATE），基层级维修优先采用PXI总线的通用ATE。文中提出，垂直测试是达到两级维修的理想的测试方法。使用垂直测试设备，可以实现纵向测试兼容性，即保证在不同维修级别，测试结果都能有效和协调。关键词：导弹武器系统；维修级别；ATE；垂直测试1导弹武器系统维修级别维修级别是按产品维修所处场所划分的等级。当前，导弹武器系统的维修级别一般分为三级：基层级、中继级和基地级。基层级：由使用部队（例如，导弹营）对其使用的设备所进行的维修。中继级：由指定的直接支持基层使用部队的维修单位（例如，修理所）负责并执行的维修。基地级：在基地或工厂对产品的各个需要维修的层次进行修理。中继级维修起承上启下的作用，其一般的职能流程图如图1所示。每一个维修级别有不同的工作内容，相应有不同的测试设备。表1是某地空导弹武器系统维修级别所对应的工作内容及其测试设备。接收基层级送修的故障LRU用ATE进行测试、故障诊断和校验修理图1中继级维修的一般职能流程图YN放到备件库或送回基层级有故障表1某地空导弹武器系统的维修级别及工作内容级别基层级中继级基地级地点使用阵地（营）维修中心（旅或师）修理厂或生产厂对象系统LRU系统及各分系统，软件人员操作员专业维修员专业技术人员主要工作内容(1)维护(2)战前功能测试(3)参数测试(4)简单的调整(5)故障隔离到LRU(6)故障的LRU送中继级(1)修复基层级送来的故障LRU，故障隔离到SRU(2)检测和计量基层级的测试设备(3)提供基层级所需的备件和消耗物质(4)快速支援基层级维修(1)大修(2)系统的测试、试验和改进(3)检测、计量、校准和修复各维修级的测试设备(4)支持基层级和中继级维修(5)修复中继级不能修复的LRU(6)提供售后服务和培训测试设备(1)BITE（硬件和软件）(2)通用测试仪表(3)通用和专用工具(1)专用和通用的电子、机械、液压及光电ATE(2)计量设备(3)直接支援基层级维修的机动设备：电子维修车、机械维修车、备件车、标校车(1)模拟设备(2)专用和通用的电子、机械、液压及光电ATE(3)软件开发系统(4)仿真系统(5)校准和计量设备(6)直接支援基层级、中继级维修的机动设备注：LRU：外场可更换单元。SRU：内场可更换单元。BITE：机內测试设备。基层级一般是以更换代替修理。中继级和基地级使用各类ATE和修理设备，对基层级送修的LRU进行修复性维修，使故障的LRU恢复到规定状态，它包括故障检测、故障隔离、分解、更换、再装、调准及检验等。随着技术进步，集成度提高，以及光纤和红外等技术的发展，机内测试（BIT）技术得到不斯发展。为了适应导弹武器系统的战术部署和作战环境的需求，缩短维修时间，合理使用各类技能人员，减轻使用和保障费用，两级维修是发展趋势。维修级别的减少，明显地降低了保障资源，减少了寿命周朝费用，使得省下的国防开支可以研制或购买新的武器装备。2测试设备分类测试设备是武器系统保障设备的主要组成部分。测试设备是为了实现监测、故障检测和故障隔离所要求的电气、电子、光电、机械、液压气动等设备，或这些设备的组合。导弹武器系统的测试设备选取主要原则为：适合维修级别和维修方式；提供的平均修复时间(MTTR)能满足系统可用度要求；寿命周期费用低。导弹武器系统的测试设备分为三类：(1)机内测试设备（BITE）：设计到系统中的用于执行故障检测和故障隔离的硬件和软件。BITE是系统整体的一部分，是状态监视维修和增加系统可用度的最有效设备。系统的各功能层次，包括插板和模块都有BITE。通过BITE进行机内测试。(2)ATE：自动进行功能和（或）参数测试、评价性能下降程度或隔离故障的设备。ATE是外部测试设备。广泛地用于中继级维修和基地级维修。ATE为了要进行本身测试、诊断和维修，也设计有BITE。(3)人工测试设备（MTE）：基本上依赖于人工操作并由操作人员评定测试结果的测试设备。例如：基层级维修用的通用仪表。另外，为了使系统的故障检测率达到100%，采用综合诊断（ID）的方法，在各维修级别也用各种人工测试设备。3机内测试设备机内测试设备通过机内测试（BIT）对被测设备进行自动的故障检测和故障隔离。ATE也设计有完善的机内测试设备，也进行BIT，因此下述内容适用于武器系统，也适用于ATE。机内测试按BIT运行的时机和目的可分为：a.工作前BIT（飞行前、任务前或战前BIT）：主要是执行任务前用来检测系统/设备是否可以进入正常工作，当性能下降超过门限或发生故障时给出指示或告警，否则给出检查通过指示；b工作.中BIT（飞行中、任务中或战斗中BIT）：在系统执行任务过程中连续地或周期地检测系统各组成部分，特别是对安全和任务关键部件的工作状况、存储故障数据、必要时给出指示或告警；c.维修BIT（飞行后、任务后或战斗后BIT）：主要是在系统执行任务以后用来检查任务中故障情况，进行详细检测与隔离，获取数据；或在维修时对系统状况的全面检测。维修BIT应有方便的人—机接口，比前两种BIT有更强的故障、诊断能力。因此，随着系统/设备结构和功能更加复杂，机内测试技术已成为提高产品维修性和测试性的极重要的技术。4自动测试设备导弹武器系统的自动测试设备(ATE)有通用ATE和专用ATE。随着导弹武器系统型号增加，技术先进，功能复杂，ATE的数量、类型和复杂程度也不断增加，专用ATE的比例越来越高，价格越来越昂贵，同时，对操作人员的技能要求也越来越高。文献[1]通过对通用ATE和专用ATE的系统效能的计算和分析，得出：在典型情况下，通用ATE的系统效能比专用ATE高1.2～1.8倍，如图2所示。图中η为通用ATE和专用ATE的系统效能比，n为专用ATE数。因此，必需用通用ATE，提高ATE的效能。具体措施有：a.应尽量采购和/或研制通用ATE代替专用ATE；b.通用ATE应优选符合使用要求的民品、标准产品，尽可能选货架产品（COTS）；c.通用ATE应选用标准化、系列化、模块化的产品。目前，国内外已广泛采用VXI总线的ATE，满足上述对ATE的要求。一般地讲，由于军方购买了VXI总线ATE，诊断和修理故障电路板的费用不会超过购买该电路板的费用的25%，而返回供货商，供货商的修理收费高达电路板成本的60%，1.2001.4001.6001.8002.00012345678ηn图2典型情况下，通用ATE与专用ATE的的系统效能比因此，可以节省大量的费用。并且，由于修复时间短，减少了备件的数量和购买备件的费用，降低了后勤保障延误时间。当前我国从俄罗斯进口不少武器装备，其测试设备多是专用ATE，每台设备要配备专用的人员和人力。并且其价格和其备件价格昂贵。这些不但耗费了国防费用，并且受制于人，影响装备的战斗力。根据国内外资料和统计，单台VXI总线通用ATE为专用ATE费用的1/10～1/3。一套专用ATE的费用约为装备费的1/10～1/4。用我国自行研制的VXI总线ATE代替俄罗斯进口的专用ATE或手动测试设备，费用可以减少1/3～1/5，并且，可以减少操作人员，降低MTTR（平均修复时间）。5垂直测试采用垂直测试是达到两级维修的理想的测试方法。美国采用的垂直测试设备已用于保证TACMS导弹（使用固体发动机的惯性制导导弹）的两级维修，并导致并行工程大纲的经验[2]。垂直测试是理想的测试方法，它具有下述优点：a.同一种（套）测试设备用于所有的研制阶段、飞行试验阶段、生产阶段，以及使用与保障阶段；b.同一种（套）测试设备做所有的试验；c.同一种（套）测试设备用于所有的配置；d.对所有的配置用同一个试验大纲；e.同一种（套）测试设备用于导弹系统的所有功能层次；f.确保测试的连续性：在低维修级别的功能测试结果能满足下一维修级别测试的要求；g.减少测试设备的数量，减少备件数量和人力资源。因此，使用垂直测试设备，可以实现纵向测试兼容性，即保证在不同维修级别，测试结果都能有效和协调。使用垂直测试设备，要求主设备设计时加强机内测试（BlT）设计，要有三种基本的BlT模式：加电BIT、连续BIT和起动BIT。并且，被测设备的被测参数和参数容差必须协调。参数容差必须是容差锥（倒金字塔）的结构。垂直测试的一个方案是将基地级分为固定式基地级和机动式基地级。机动式基地级使用机动的综合ATE，其综合ATE与固定式基地级使用相同的ATE。分析俄罗斯维修级别及内容，俄罗斯С300系列导弹武器系统维修体制分为两级维修：基地级维修；基层级维修。其基地级分为上述的固定式基地级和机动式基地级。机动式基地级的ATE48Ш6由六辆车组成：雷达检测诊断车；通信设备检测诊断车；电子故障单元修理车；机电和机械修理车；备件和资料车；电源车。检测诊断车的ATE，故障复盖率为90%。诊断出的故障单元送修理车修复。正在研制的新型机动式基地级ATE48Ш6У，已使用VXI总线技术，提高了通用化和标准化程度。6基层级使用的外部测试设备基层级的外部测试设备是便携式的，因此要求其体积小、重量轻、可靠性高。当前导弹武器系统基层级的外部测试设备，多为人工测试设备，如多用表、示波器等通用仪表。但是，随着技术发展，可以采用总线技术，使得基层级的外部测试设备成为自动或半自动的便携式测试设备。例如采用：（1）VXI总线：用4槽的VXI机箱。（2）PXI总线。与VXI总线相比，PXI总线的机箱尺寸更小，成本更低，传输速率更快。PXI总线模块比VXI总线模块少，但是能够满足基层级外部测试设备所要求的模块。7结束语对于导弹武器系统，要“形成战斗力，保持战斗力”，因此，军方十分重视保障性，重视保障设备建设，迫切要求具有综合的通用的ATE。例如，某防空导弹武器系统已筹建基地级维修，正在策划、购置和配备通用ATE。因此，在测试和故障诊断领域中，为了满足军方的需求，有大量的工作要做。参考文献[1]周鸣岐，××制导武器综合保障一体化的系统效能分析，中国国防科学技术报告，××制导武器综合保障一体化效益评估附件B，2001.[2]R.A.Nicholson,VerticaLCommnalityisSuccessfulfortheArmyTACMSMissile.IEEEAUTOTESTCON,1992：379-362.