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核导弹安全发射技术研究

发布来源:发布时间:2018/06/21点击量:1086

核导弹安全发射技术研究

李延军,肖 鲁,郭 涛

(北京宇航系统工程研究所,北京 100076)


摘  要:主要对核导弹的发射方式及核导弹发射过程中的4个阶段进行分析,得出核导弹的巡航阶段和导弹准备阶段为影响核导弹发射安全性的主要因素。最后,通过计算分析可知,对发射装置设定允许/禁止接口为目前提升核导弹发射安全性的可行方案。

关键词:核导弹;安全性指标;误发射概率;允许接口

中图分类号:TJ91              文献标识码:A       DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2018.12.078


核导弹安全发射问题一直备受关注。那么,何谓核导弹安全发射问题呢?在任何核导弹发射系统中,均有一套严格且完整的核导弹发射程度。

研究表明,由于程序故障几乎不会造成核导弹安全发射问题,只有极少的功能故障才会对载机造成损害,因此,我们称由于功能障碍造成的安全问题为核导弹安全发射问题,该状态称为安全关键功能状态。

根据国家相关军用标准规定,核导弹的关键性功能指的是悬挂物从运载悬挂物上投放及导弹从相应的设备上发

[2]。在实际应用中,为了保证核导弹发射过程中不出现安全问题,在飞机和导弹连接处设置了相应的接口,该接口的功能是允许或者禁止发射导弹,被称为投放允许或禁止接口。只有当飞机对接收到的指令逻辑判断后确定满足发射的情况,才会开启允许接口,进而执行核导弹的发射命令。

1  安全发射指标研究

核导弹的安全发射指标通常采用误发射概率或误触发概率来衡量核导弹发射的安全性。根据相关规定,核导弹的安全发射指标一般不低于10-7。为了保证核导弹的发射过程满足安全发射指标,在飞机与悬挂物之间设定了相应的接口,该接口实现对核导弹发射的允许和禁止功能。同时,该接口的设置也标志着核导弹的安全性走进了分配系统设计的时代,进一步保证了核导弹安全发射指标能够满足实际发射的需求。在核导弹实际发射过程中,安全发射指标需要同时满足在需要发射时能够顺利发射和在不需要发射时不会误发射两方面的指标。简单来说,就是实现对核导弹发射的令行禁止,即当满足发射条件时,能够准确地发出发射的指令,实现核导弹与飞机之间的分离;当不满足发射条件时,不会发出错误的发射指令。

2  安全发射指标的估算

核导弹的发射过程包括从载有核导弹飞机的起飞到最后导弹的准确投放这一过程中的4个阶段,这4个阶段分别为核导弹巡航阶段、核导弹准备阶段、核导弹点火分离阶段和最后的带弹阶段[3]

2.1  不同阶段的分析

2.1.1  核导弹巡航阶段

核导弹巡航阶段指的是载有核导弹的飞机从基地起飞开始到飞机进入战区,再到导弹准备结束。在核导弹处于巡航状态时,飞机上载的核导弹一直处于加温的状态,发射装置也转移至处于加电的状态。在实战中,该阶段一般持续几十分钟。考虑到导弹和发射装置的状态情况,确定该阶段为核导弹误发射发生概率相对较高的阶段。

2.1.2  核导弹准备阶段

核导弹准备阶段一般包括两个时期,第一个时期为核导弹从供电到完成准备的时期;第二个时期为导弹完成准备到点击发射按钮为止。在核导弹准备阶段的第一个时期,导弹的点火电源已经接通至装置,因此在该阶段第一个时期的误发射概率较高,将其设定为计算时段。而第二个时期属于正常的发射时期,该时期不用设定为计算时段。

2.1.3  核导弹点火分离阶段

该阶段是指从点击发射按钮开始至导弹与飞机分离。该阶段一般属于正常导弹分离阶段,一般也不设定为计算时段。

2.1.4  核导弹带弹阶段

该阶段指的是导弹发射至着陆的阶段,在带弹阶段的导弹一直处于失电的状态,误发射发生的概率极低,即便该阶段持续时间长达十几分钟,也不用将其设定为计算时段。

通过分析,在核导弹的发射过程中,由于核导弹的巡航阶段和准备阶段误发射概率较高,因此将这两个阶段设定为计算时段,对其误发射概率进行计算。

2.2  误发射概率的计算

2.2.1  核导弹巡航阶段误发射概率的计算

研究表明,我国对核导弹发射装置采用多级联锁设计,有且仅有误发射因素同时存在,才会造成误发射现象的发生。巡航阶段的误发射因素主要包括误操作射击按钮、投放允许开关1非正常闭合、投放允许开关2非正常闭合、点火电源非正常接通[4]。其中,误操作射击按钮是由误操作或者电磁干扰发出的伪脉冲造成的;投放允许开关非正常闭合是由电磁干扰造成的;点火电源的非正常接通是由误操作或者电磁干扰造成的。由于巡航阶段的误发射因素分别为相互独立的事件,因此巡航阶段误发射概率的计算结果为误发射因素发生概率的乘积。

2.2.2  核导弹准备阶段误发射概率的计算

导弹准备阶段与巡航阶段的区别在于,导弹准备阶段核导弹一直处于加电的状态,也就是说,点火电源已经与发射装置接通,因此,该阶段的误发射概率理论上高于巡航阶段的误发射概率。总的来说,由于巡航阶段的持续时间为几十分钟,导弹准备阶段为3~5 s,导弹巡航阶段的持续时间为准备阶段的几十倍,因此,在实际分析中,将导弹的巡航阶段作为安全指标的分析阶段。

3  计算结果分析讨论

通过对核导弹发射过程中的巡航阶段和准备阶段两个阶段的误发射概率进行分析,结果表明,多级联锁装置的发射装置在提升核导弹发射安全性或降低误发射概率方面具有十分强大的作用。这里所述的多级联锁装置为允许/禁止接口。此外,在导弹准备阶段的安全指标计算中发现,在发射装置中加设防火墙可以有效地降低误发射概率,进而满足核导弹发射的安全性指标[5]。然而,对于目前的技术而言,若想实现防火墙的加设还存在一定的难度,远不如在发射装置上设置专用接口的方案可行。因此,为了降低误发射概率,在提升核导弹的发射安全性方面常采用在标准接口上设定允许接口的方式来满足设计要求。

参考文献:

[1]殷崇一.潜射导弹发射与出水载荷研究[D].西安:西北工业大学,2004.

[2]张胜利,倪冬冬.机载导弹武器系统导轨式发射的安全性设计[J].航空兵器,2004(6):24-27.

[3]郑宏建,孙有田.舰载导弹垂直发射与安全性分析[J].飞航导弹,2009(2):16-19.

[4]罗继勋,高晓光.飞机近距发射空空导弹时安全性评估方法[J].火力与指挥控制,2003,28(1):75-77.

[5]陈全龙,韩景龙,员海玮.机载导弹导轨式发射过程安全性分析[J].振动与冲击,2013,32(20):41-47.

〔编辑:刘晓芳〕


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本文已公开发表在《科技与创新》杂志2018年第12期

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