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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。
有故障

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
Y
N

放到备件库或
送回基层级
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。
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。
1.200
1.400
1.600
1.800
2.000
1
2
3
4
5
6
7
8
η
n
图2 典型情况下，通用ATE与专用ATE的的系统效能比

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%，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, VerticaL Commnality is Successful for the Army TACMS Missile.
IEEE AUTOTESTCON, 1992：379-362.