内能源转管武器可靠性分析

论文摘要

随着现代科学技术的进步,武器系统可靠性的军事价值和经济价值越来越被人们所认识。对于高射速武器,特别是射速达到3000~7000发的转管武器,在高速连续完成自动动作过程中,构件之间相互冲击、碰撞和磨损严重,造成运动构件无法准确的完成规定的动作,致使武器的射频降低,甚至导致武器损坏、人员伤亡。因此研究其可靠性是十分必要的。本文主要做了以下4部分工作:第一,以内能源转管武器火力系统为对象,绘制了内能源转管武器功能可靠性框图,并以此为依据建立可靠性模型;分析了内能源转管武器在实际中所处的三种不同状态,进一步建立转管武器在存储状态、运输状态、工作状态的可靠性综合指标数学模型,推导出其在对应状态下的可靠度表达式。这对内能源转管武器的可靠性分析在整体上提供了理论支持,为武器研制中进行分系统及零部件的可靠性预计、可靠性分配提供指导。第二,在可靠性通用理论的基础上,统计、归纳内能源转管武器在研制及使用过程中的常见故障,并对各种模式作出分析,基于具体结构,寻找故障出现原因以及带来影响,以故障模式为线索,联系相应的零部件,绘制各分系统的故障模式、影响及危害性分析(FMECA)表格。这种分析是一种长期的、重要的工作,它为维修性、安全性、耐久性、易损性、后勤保障、维修方案分析以及失效检查和分系统设计提供信息支持,因此FMECA分析从初步设计到研制要反复进行。第三,基于FMECA表格,建立了内能源转管武器全枪系统故障顶事件的故障树,以及供弹系统、击发系统、导气系统、退壳系统四个分系统常见故障顶事件的故障树;以导气系统活塞卡滞故障树为对象,进行故障树定性分析,得到与该种故障相关联各零部件的重要度。此处对转管武器采用故障树分析法(FTA)可以让分析者对该武器系统有更深入的认识,对系统的结构、功能、故障及维护保障更加熟悉且系统化,从而使武器在设计、制造、使用和维护过程中的可靠性的改进更富有成效,同时为武器故障诊断及编制使用手册提供依据。第四,介绍可靠度分配的一般方法,并分别采用代数分配法、模糊分配法,对内能源转管武器全枪系统可靠度及击发系统可靠度进行分配;选取击锤部件进行可靠性分析,基于ANSYSWorkbench对击锤簧进行疲劳寿命仿真试验,结果表明该击锤簧有较高的可靠度,能够满足武器的设计要求。将可靠度分配方法应用于转管武器,最大的作用在于使设计者更加全面地权衡系统的性能、费用及有效性等与时间的关系,以便获得更为合理的系统设计。本文的主要的创新之处在于:第一,建立内能源转管武器整体可靠性模型,将其可靠度用数学模型的方式表达;第二,在总结、归纳内能源转管武器故障模式及原因等方面做了大量工作,将FMECA法、FTA法应用于内能源转管武器的可靠性分析;第三,选择合理方式对内能源转管武器全枪系统及各分系统进行可靠度分配。其中第一点是理论建模上的一个突破,而二、三两点是将通用的方法在实际设计领域中加以应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 国内外发展现状及发展动态
• 1.2 立论依据
• 1.2.1 课题来源及选题依据
• 1.2.2 论文研究的目的、理论意义及实用价值
• 1.3 本文研究的内容
• 1.3.1 学术构想与思路
• 1.3.2 拟解决关键技术
• 2 机构可靠性理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 机构运动可靠性分析理论
• 2.2.1 机构运动可靠性基本计算方法
• 2.2.2 机构的运动学模型
• 2.3 结构可靠性分析理论
• 2.3.1 结构功能函数
• 2.3.2 结构可靠度的一般表达式
• 2.4 本章小结
• 3 内能源转管武器可靠性模型
• 3.1 转管武器功能可靠性模型
• 3.1.1 功能可靠性框图
• 3.1.2 功能可靠性建模
• 3.2 转管武器可靠性综合指标数学模型
• 3.2.1 可靠性综合指标原始表达式
• 3.2.2 各系数确定
• 3.3 总结
• 4 内能源转管武器故障模式影响及危害性分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 FMECA 基本概念
• 4.1.3 FMECA 的任务及基本步骤
• 4.2 内能源转管武器常见故障模式影响及危害性分析
• 4.2.1 供弹系统故障模式影响及危害性分析
• 4.2.2 击发系统故障模式影响及危害性分析
• 4.2.3 退壳系统故障模式影响及危害性分析
• 4.2.4 导气系统故障模式影响及危害性分析
• 4.3 小结
• 5 内能源转管武器故障树分析
• 5.1 引言
• 5.2 有关故障树的符号说明
• 5.3 内能源转管武器全枪系统故障树分析
• 5.4 内能源转管武器各分系统故障树分析
• 5.4.1 供弹系统故障树分析
• 5.4.2 击发系统故障树分析
• 5.4.3 退壳系统故障树分析
• 5.4.4 导气系统故障树分析
• 5.5 内能源转管武器故障树分析（FTA）
• 5.5.1 FTA 介绍
• 5.5.2 活塞卡滞故障树定性分析
• 5.6 小结
• 6 内能源转管武器可靠性分配
• 6.1 概述
• 6.2 内能源转管武器全枪系统可靠性分配
• 6.3 内能源转管武器击发系统可靠性分配
• 6.4 内能源转管武器击锤部件可靠性分析
• 6.5 小结
• 结论
• 1 论文主要内容及创新点
• 2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢