基于技術(shù)升級推動防空導(dǎo)彈裝備大修工作的思考

張 偉，張學(xué)成，孫旭寧，劉 釗，程躍兵，舒 鵬

（1.陸軍裝備部駐上海地區(qū)第三軍事代表室，上海 200031；2.上海機(jī)電工程研究所，上海 201109）

0 引 言

由于新裝備列裝周期長、采購費用高等因素，軍隊無法快速部署新裝備以替換全部現(xiàn)有裝備，因此裝備發(fā)展大都采用“預(yù)研一代、研制一代、裝備一代、大修一代”的模式。外部威脅環(huán)境在不斷變化，新技術(shù)的快速涌現(xiàn)以及不斷上漲的部件成本等因素，都會顯著減弱現(xiàn)役裝備在壽命周期內(nèi)的戰(zhàn)斗力。當(dāng)新型裝備無法及時彌補(bǔ)和改善現(xiàn)存裝備體系時，戰(zhàn)斗力與適應(yīng)新形勢下的作戰(zhàn)任務(wù)需求之間就會存在一定的差距。由于使用磨損、器件性能老化等因素的影響，現(xiàn)役裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能會處于逐漸下降的狀態(tài)，裝備大修是保持和恢復(fù)裝備完好狀態(tài)的重要手段［1］。防空導(dǎo)彈裝備系統(tǒng)復(fù)雜、服役周期長，充分利用先進(jìn)的研究成果和技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)物來現(xiàn)代化改造現(xiàn)役裝備，能提高系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能、可靠性和通信能力，同時也能解決器件過時和保障問題。對現(xiàn)役裝備進(jìn)行改造，從而不斷提升裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，是推進(jìn)武器裝備發(fā)展的重要途徑［2］。

本文探討結(jié)合裝備大修時機(jī)，引入成熟、先進(jìn)和適用的技術(shù)來升級改造防空導(dǎo)彈裝備，實施增量改進(jìn)，以系統(tǒng)性地解決部隊使用中暴露的型號作戰(zhàn)使用、維護(hù)及性能等方面問題，從而提高裝備作戰(zhàn)使用效能，充分發(fā)揮平臺壽命和使用價值，滿足新形勢下一定時期內(nèi)的作戰(zhàn)需要，也是提升部隊?wèi)?zhàn)斗力的一項有效舉措。

1 國外導(dǎo)彈武器裝備升級改造現(xiàn)狀

世界軍事局勢不斷變化，新型武器裝備的作戰(zhàn)需求不斷升級，然而由于經(jīng)費限制，仍需要大量沿用原有裝備。西方軍事強(qiáng)國十分注重將高新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)役裝備的現(xiàn)代化改造，德國對“豹系列”主戰(zhàn)坦克、俄羅斯對“T-72系列”主戰(zhàn)坦克先后數(shù)次改進(jìn)，均取得了很好的效果，在短時間內(nèi)提高了裝備的性能。美國防部指令DoDD 5000.01規(guī)定，在做出新立項采辦項目計劃決策前，必須考慮把使用或改造現(xiàn)有武器裝備放在優(yōu)先地位［3］。美軍不斷對1990年開始服役的“三叉戟”II D5導(dǎo)彈（如圖1所示）及其搭載的彈頭進(jìn)行升級和改造，希望它能夠繼續(xù)服役下去，未來還將用于“哥倫比亞”級戰(zhàn)略核潛艇［4］（如圖2所示）。2013~2021年，美軍投入29億美元對“愛國者”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)（如圖3所示）進(jìn)行現(xiàn)代化改裝，以提高系統(tǒng)作戰(zhàn)性能和可靠性，應(yīng)對器件過時及維護(hù)等問題。

圖1 “三叉戟”導(dǎo)彈Fig.1 Trident missile

圖2 “哥倫比亞”級戰(zhàn)略核潛艇Fig.2 Columbia class strategic nuclear submarine

圖3 “愛國者”導(dǎo)彈Fig.3 Patriot missile

這些實踐表明，圍繞作戰(zhàn)新需求將成熟技術(shù)集成到現(xiàn)有武器平臺，這種循序漸進(jìn)的升級改造方法，不僅能用較小的成本和較短的周期來滿足作戰(zhàn)需求，還能提升原有裝備的綜合作戰(zhàn)性能。

為了減緩采購經(jīng)費壓力，各軍事強(qiáng)國在不斷研發(fā)新型導(dǎo)彈的同時，還注重技術(shù)升級改進(jìn)現(xiàn)役裝備，主要技術(shù)途徑包括采用驗證過的成熟技術(shù)、運用技術(shù)融合與綜合集成設(shè)計、加速植入先進(jìn)的信息技術(shù)以及“系列化、模塊化、通用化”改進(jìn)等方式［5］。針對戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器裝備在作戰(zhàn)使用中暴露出的技戰(zhàn)術(shù)性能問題，通過運用驗證過的成熟技術(shù)漸次進(jìn)行局部改進(jìn)，不但能提高導(dǎo)彈武器整體性能水平，還可以形成系列化的改進(jìn)裝備，縮短研發(fā)周期，實現(xiàn)更優(yōu)的裝備效費比。

2 防空導(dǎo)彈系統(tǒng)大修引入技術(shù)升級的意義

傳統(tǒng)的大修是一種以舊修舊的模式，以裝備故障修理為主要目的，僅是盡量恢復(fù)裝備的作戰(zhàn)性能和可靠性，往往存在一定的性能和質(zhì)量短板，部分已經(jīng)不適應(yīng)新的戰(zhàn)場需求，嚴(yán)重制約其作戰(zhàn)效能。防空導(dǎo)彈裝備含有大量的升級換代較快的電子元器件，然而大修工作往往是在裝備生產(chǎn)8~10年后才開展，部分設(shè)備、分系統(tǒng)已落后，甚至許多部件早已停產(chǎn)。此外，裝備列裝后，第一個使用周期過程中會逐漸暴露出各種因設(shè)計缺陷、工藝控制等原因而產(chǎn)生的可靠性和適用性等方面的問題。如若利用大修的時機(jī)，應(yīng)用新技術(shù)和高可靠性的新器件，改進(jìn)或增添新單元，則可以提高現(xiàn)有裝備的性能。這種做法在電子戰(zhàn)裝備中得到廣泛應(yīng)用［6］。通過嵌入新技術(shù)，從根本上提高裝備可靠性和作戰(zhàn)性能，是對大修活動的拓展和提高，也為開發(fā)系列化裝備提供了支撐。

1）提高可靠性

電子元器件是防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)載體。防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)研制和使用周期長達(dá)幾十年，大修甚至中修的周期無法跟上使用需求和技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏，特別是在摩爾定律支配下，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快，必然會造成保障過程中器件采購難、成本高等問題。如若不允許采購性能相近或更好的替代品，則到中修時很多器件就難以采購。隨著技術(shù)的進(jìn)步和工藝實現(xiàn)條件的提高，型號研制之初受當(dāng)時電子元器件和技術(shù)體制限制而采取折衷方案的部件或功能已有更優(yōu)方案可替換，當(dāng)時受限制不能兼顧的系統(tǒng)和分機(jī)的可靠性問題也可運用新技術(shù)而獲得更可靠、更穩(wěn)固的實現(xiàn)途徑。地空導(dǎo)彈裝備部件維修系統(tǒng)維修費用估算模型仿真分析結(jié)果標(biāo)明，隨著部件平均無故障工作時間（mean time between failure，MTBF）的增加，部件維修系統(tǒng)的總費用也隨之減少［7］。

在防空導(dǎo)彈裝備的大修過程中引入技術(shù)升級，可以根據(jù)使用過程中暴露的可靠性問題，采用新技術(shù)和高可靠性的新器件來重新設(shè)計制約可靠性的關(guān)鍵部件和單元，能有效地提高裝備的可靠性，降低維修費用。例如，無源相控陣?yán)走_(dá)受真空電子器件制約，工作時易高壓打火，且存在工作壽命較短、發(fā)射機(jī)輸出功率不穩(wěn)定等問題。據(jù)統(tǒng)計，大約70%嚴(yán)重任務(wù)故障都是由雷達(dá)引起的，如若采用有源相控陣?yán)走_(dá)則可以成倍地提高雷達(dá)可靠性，同時能提高目標(biāo)跟蹤能力。

2）彌補(bǔ)能力短板

裝備的可靠性和作戰(zhàn)性能會隨著使用時間的增加而逐漸下降，在應(yīng)對不斷發(fā)展的威脅目標(biāo)時就顯得能力不足。西方軍事強(qiáng)國現(xiàn)代化改造的實踐證明，通過對現(xiàn)役裝備進(jìn)行翻新和有選擇的升級，能使較早研制出來的制品保持當(dāng)下所需要的水平。美軍配備長弓毫米波雷達(dá)的阿帕奇武裝直升機(jī)（如圖4所示），在實戰(zhàn)中證明其戰(zhàn)力較配備早期型號雷達(dá)的同型機(jī)有較大提升，其殺傷力提高4倍，戰(zhàn)場生存能力提高7倍。

圖4 阿帕奇直升機(jī)Fig.4 Apache helicopter

再如，采用撓性陀螺組件的車載慣性導(dǎo)航設(shè)備，尋北時受環(huán)境影響大、耗時長，且此間車輛需要保持靜止，不能進(jìn)行其他活動，不利于快速戰(zhàn)斗展開。而新型的激光陀螺抗干擾性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)外部有振動工況下的動基座尋北，從而可以在尋北的同時進(jìn)行裝備展開活動，極大地提高裝備的快速反應(yīng)能力，進(jìn)而為進(jìn)駐快打奠定良好的基礎(chǔ)。

防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的研制周期一般是7~10年，整個服役周期約為20年。計算機(jī)、信息處理、精確制導(dǎo)和新材料等技術(shù)的更新?lián)Q代卻快得多。到退役時，如果作戰(zhàn)武器系統(tǒng)發(fā)展2~4代，電子設(shè)備則可能發(fā)展4~6代。借助大修時機(jī)，選擇成熟而又先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行升級維修，能提高裝備的科技含量和現(xiàn)代化水平，使得改造后的裝備在相當(dāng)長的時期內(nèi)維持一定的先進(jìn)性。如圖5所示，升級維修比只能恢復(fù)而不能提高可靠性的傳統(tǒng)大修更能滿足部隊使用的新要求。

圖5 技術(shù)升級維修與傳統(tǒng)維修對性能影響示意圖Fig.5 Schematic diagram of the impact of technical upgrade repairs and conventional repairs on performance

3）支持跨越式發(fā)展

為滿足現(xiàn)代化新型防空力量發(fā)展要求，導(dǎo)彈裝備需要應(yīng)用大量的新技術(shù)，以適應(yīng)新形勢下的防空需求。在此過程中，許多技術(shù)瓶頸需要突破，客觀上需要大量的試驗驗證和一定的研制周期。在新型裝備研制過程中，可以移植部分相對成熟的先進(jìn)技術(shù)模塊用于現(xiàn)役裝備的升級性改造。利用現(xiàn)役裝備分布地域廣、使用環(huán)境真實的優(yōu)勢來獲取大量的試驗數(shù)據(jù)，從而更好地驗證新技術(shù)的適用性，提前釋放新型號的研制風(fēng)險，為加速裝備體系跨越式發(fā)展提供支撐。

3 防空導(dǎo)彈裝備大修引入技術(shù)升級的實施建議

1）加強(qiáng)頂層規(guī)劃

為有序推進(jìn)技術(shù)升級維修在防空導(dǎo)彈武器中的應(yīng)用，需要突破常規(guī)大修模式的制約，樹立“以新修舊”的裝備大修理念，創(chuàng)新現(xiàn)有裝備管理模式，需要做好大修技術(shù)升級的頂層規(guī)劃和管理。一是適時修訂現(xiàn)有裝備研制、保障、維修等方面的法規(guī)，打通裝備研制、生產(chǎn)和維修之間的阻隔，建立互動提升、迭代改進(jìn)的機(jī)制，做好科學(xué)的計劃和經(jīng)費保障；二是做好型譜管理，裝備研制之初就要考慮全壽命周期內(nèi)逐步改進(jìn)的計劃方案，做好必要的技術(shù)準(zhǔn)備，積極貫徹武器裝備基型化、系列化、通用化，優(yōu)化整合器材系列規(guī)格，開展模塊化設(shè)計與制造的研究和應(yīng)用，以利于后續(xù)維修的模塊化改進(jìn)；三是提供制度保障，規(guī)范職責(zé)程序，明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和配套保障措施。

2）抓好保障管理

隨著維修體制向兩級轉(zhuǎn)變，大修工作要從被動響應(yīng)裝備的大修任務(wù)，轉(zhuǎn)向“以部隊為中心的保障”的壽命技術(shù)管理。為解決不同技術(shù)狀態(tài)并存給現(xiàn)役裝備管理和保障帶來的問題，應(yīng)加大信息技術(shù)的應(yīng)用，如應(yīng)用射頻識別等各種標(biāo)識技術(shù)以及相關(guān)信息和軍事物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，對裝備管理和物資器材進(jìn)行精確保障，準(zhǔn)確掌握在用裝備物資信息，進(jìn)而實現(xiàn)在正確的地點、準(zhǔn)確的時間向需求部隊提供數(shù)量適當(dāng)?shù)难b備物資。運用傳感裝置和遠(yuǎn)程診斷技術(shù)，快速完成信息分析與處理，對現(xiàn)役裝備進(jìn)行實時保障，同時監(jiān)控現(xiàn)役裝備和改造裝備的質(zhì)量狀況，對技術(shù)升級大修的效果進(jìn)行跟蹤評價。經(jīng)技術(shù)升級后的防空導(dǎo)彈裝備大量服役后，單靠部隊自身的技術(shù)力量，很難在各方面都滿足現(xiàn)役裝備改造后軍民融合式維修保障的新模式［8-9］。

3）合理選擇試點

由于大修范圍和程度的制約，現(xiàn)有大修經(jīng)費規(guī)劃在復(fù)雜裝備中落實較困難。為明確任務(wù)，在部隊使用中引入升級大修專項論證，將軍事任務(wù)使命與能力需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)先進(jìn)、實施可行的裝備大修工程指標(biāo)。首先，綜合考慮裝備使用壽命、技術(shù)壽命、部隊需求等因素，合理選擇具有良好總體性能和較大改進(jìn)潛力的裝備作為試點裝備和項目。利用大修時機(jī)，在4年左右時間內(nèi)運用成熟技術(shù)以滾動方式來系統(tǒng)性地解決現(xiàn)役裝備的質(zhì)量、保障短板，并移植先進(jìn)成果，進(jìn)而彌補(bǔ)新裝備斷代產(chǎn)生的能力空檔。其次，科學(xué)評估作戰(zhàn)、訓(xùn)練、使用過程中所暴露的問題、故障類型、危害程度，以增強(qiáng)大修改進(jìn)措施及途徑的針對性。例如，隨著作戰(zhàn)對象和環(huán)境發(fā)展變化，防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)需要增強(qiáng)抗雜波干擾能力、對抗復(fù)雜電磁干擾能力、識別分辨各種類型目標(biāo)的能力以及尾追攻擊目標(biāo)能力等，需要通過升級軟件和硬件來達(dá)到系統(tǒng)所需的能力水平。最后，在考慮經(jīng)濟(jì)承受能力的前提下，充分利用關(guān)鍵技術(shù)，確立大修需改進(jìn)的關(guān)重部件。上級機(jī)關(guān)加強(qiáng)試點項目組織協(xié)調(diào)和監(jiān)督管理，確保項目實施進(jìn)度、實施質(zhì)量和改造效果。

4）加強(qiáng)過程質(zhì)量管理控制

引入技術(shù)升級對防空導(dǎo)彈武器裝備進(jìn)行大修時，應(yīng)把控制裝備維修質(zhì)量、降低裝備維修成本、提升裝備維修的可靠性作為最終目標(biāo)。需要重點關(guān)注勘驗階段、技術(shù)升級過程及驗收階段中的質(zhì)量管理，落實質(zhì)量管理責(zé)任制，明確相關(guān)職責(zé)，抓好落實運行，完善質(zhì)量法規(guī)建設(shè)，創(chuàng)新質(zhì)量管理手段，加強(qiáng)質(zhì)量管理人員培訓(xùn)，確保大修過程進(jìn)度受控、質(zhì)量受控。建立統(tǒng)一的外場問題數(shù)據(jù)庫，對使用問題、故障問題、成品問題等信息進(jìn)行有序管理，深入發(fā)掘數(shù)據(jù)價值［10］。同時，構(gòu)建高效溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，保證信息通暢流轉(zhuǎn)。

5）實施信息化管理

防空導(dǎo)彈裝備大修工作是一項涉及面廣、技術(shù)升級內(nèi)容復(fù)雜、質(zhì)量要求嚴(yán)格的維修工作，其技術(shù)狀態(tài)升級落實管理的重要性不言而喻。粗獷的、基于紙質(zhì)報表和文檔的管理方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代武器裝備大修工作的要求。亟需利用數(shù)字化信息管理平臺對防空導(dǎo)彈裝備歷史履歷信息、技術(shù)狀態(tài)變更前后信息進(jìn)行管控，并基于數(shù)字樣機(jī)、數(shù)字化協(xié)同平臺和數(shù)字化、個性化的維修方案進(jìn)行武器裝備大修的數(shù)字化過程管理。這是未來發(fā)展的方向和必然選擇，不僅可以實時地反映工作狀態(tài)和遇到的問題，還可以使日常的業(yè)務(wù)工作管理流程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。依托工業(yè)部門信息化建設(shè)，整合現(xiàn)有的信息化建設(shè)成果，加強(qiáng)武器裝備大修體系內(nèi)各單位的數(shù)據(jù)融合、新建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與已有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的融合、業(yè)務(wù)管理與信息化推進(jìn)的融合。

4 結(jié)束語

裝備第一壽命周期內(nèi)，受到元器件老化、戰(zhàn)場需求變化等因素影響，原本先進(jìn)的性能會逐漸下降。根據(jù)未來戰(zhàn)爭需要，改進(jìn)性大修模式利用防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)大修時機(jī)，將成熟技術(shù)有機(jī)移植到現(xiàn)有平臺，實施增量改進(jìn)，系統(tǒng)性解決部隊使用實際中暴露的裝備質(zhì)量和保障等方面的短板，以提高裝備的作戰(zhàn)性能和可靠性。該方法能有效延長裝備壽命，實現(xiàn)新老裝備科學(xué)搭配，充分發(fā)揮防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的平臺作戰(zhàn)效能，大幅度提高經(jīng)費的使用效益，同時推動防空導(dǎo)彈裝備迭代發(fā)展。