弹药类产品贮存寿命试验方法综述

弹药类产品主要包括弹药、引信和火工品，是一个国家国防实力的基础，平时应有一定的储备量，但是在非战时，这些产品可能要在库房内存放数年甚至数十年，而且要求在这一时间内，仍能保证产品正常作用。在贮存过程中，弹药类产品会受到贮存环境应力的影响，其性能必然要发生变化。经过较长时间贮存的弹药类产品，其贮存可靠性是业界十分关注的问题[1-2,7]。

可靠贮存寿命是弹药类产品一个非常重要的技术指标，军方在下达弹药战术技术指标要求时一般都有明确的可靠贮存寿命要求。弹药类产品的可靠贮存寿命是指在规定的贮存条件下弹药类产品从开始贮存到保持规定可靠度的贮存时间[1]。对弹药类产品可靠贮存寿命的评价是一项非常重要的工作，可靠贮存寿命一般通过贮存寿命试验法得出。未达到弹药产品实际可靠贮存寿命而提前退役，将造成大量浪费。而达到实际可靠贮存寿命仍超期服役，将无法保证弹药类产品在贮存和使用过程中的安全性、可靠性和战术效能。因此，弹药类产品贮存寿命的试验方法与评价技术受到了世界各国的高度重视并得到了快速发展[5]。在国内，有关弹药类产品贮存寿命试验的研究也从未停止。文献[1]针对弹药贮存可靠性数据不充分和研制阶段贮存可靠性评定比较困难的状况，提出了弹药可靠贮存寿命的四种预计方法，并给出了方法的实施步骤和应用举例。文献[2]结合可靠性理论描述了引信的两种贮存寿命试验方法——长贮寿命试验和加速寿命试验，并分别对引信的失效标准、加速寿命试验的条件和加速应力的确定等方面进行了讨论。但此文献的讨论范围仅限引信，未涉及其他弹药类产品。文献[3]在我国典型的4种野战环境下进行了某弹药的贮存可靠性试验并简述了试验样本量的确定方法，分析探讨了弹药野战环境贮存可靠性试验数据处理方法，最后给出了在一定置信度下该弹药的贮存寿命。文献[4]简述了国外弹药贮存寿命试验方法的发展现状与弹药贮存寿命评价和预测的方法，但是并未涉及国内弹药类产品贮存寿命试验的相关内容。文献[5]对某底火在四种模拟阵地环境的试验场地进行了贮存可靠性试验，并分析探讨了底火阵地环境贮存可靠性试验数据的处理方法。最后通过建立数学模型，预测该底火在贮存可靠度不低于0.90时，4种类型的阵地环境条件下可继续贮存24a、15a、10a和6a。

目前，国内外进行弹药类产品贮存寿命试验的方法主要有两大类：自然环境长期贮存试验监测法和加速寿命试验法。按照应力施加方式，加速寿命试验又可分为：恒定应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验和序进应力加速寿命试验[6]。自然环境贮存寿命试验与加速贮存寿命试验在弹药类产品的可靠性研究中都占有重要地位。本文在前人研究的基础上较为全面地叙述了弹药类产品贮存寿命试验方法、试验步骤和发展现状，不局限于某一种弹药类产品，力求全面、详尽地总结引信、弹药和火工品的贮存寿命试验方法，以期为弹药类产品的可靠性研究提供参考。

1 弹药类产品自然环境长期贮存试验法

自然环境长期贮存试验法，以下简称自然环境长贮试验，就是将产品或产品的关键元器件放在典型的自然环境(仓库或阵地)下长期贮存，监测产品各项性能指标的变化，根据参数的变化和规定的失效标准来确定产品的贮存寿命或失效率。这种试验方法的试验周期较长,但试验结果真实、可靠[2,7]。自然环境长贮试验常用于基础性研究，试验对象一般为具有代表性的典型产品，这样可以为其他相似产品的贮存寿命研究提供参考。

1.1 引信的自然环境长贮试验

引信是集电子、化工、机械为一体的产品，也是弹药的核心组成部分，属于长期贮存、一次性使用的产品，从发射瞬间起，到发挥作用为止，一般只有几秒到几十秒。对引信来说，其处于贮存状态的时间远远大于其工作时间。因此，引信的贮存寿命问题在引信的可靠性试验中占有非常重要的地位[8]。

某些引信出厂时即与弹丸或战斗部装配在一起，这种情况下引信不再单独贮存，而是与弹丸或战斗部一起贮存。本节仅讨论单独贮存引信的自然环境长贮寿命试验。我国目前实行的单独贮存引信的自然环境长贮试验是按部颁标谁WJ 241—1965《引信制造与验收技术条件》和其同名替代标准GJB 166—1986中贮存试验所规定的条款执行的。试验方法为[9-10]：每年雨季从验收合格的任何一批产品中选取试验样品，分密封、不密封和露天3种存放形式。密封存放是指按照图样要求进行密封包装并存放在不漏雨且通风的库房内。不密封存放是指将引信放于不密封的箱内，存放在不漏雨且通风的库房内。露天贮存是指将引信拧入弹体或与弹体相似的特制工具内装于箱子中，存放在露天环境中，但不应被水浸湿。除露天存放的样品数量为50个外，密封与不密封存放的数量都不能少于100个。密封存放的每两年检查一次，每次检查的产品数量不少于8个。不密封和露天存放的每年要检查一次，每次检查的产品数量为10个。每年雨季后，按上述规则对库房里的引信进行检验，检查内容包括：包装盒的密封性、产品本身的密封性、零部件的外观、延期体的燃烧时间、弹簧及刚性保险的抗力、火帽的安定性与灵敏度、雷管的安定性、引信的起爆完全性、钟表引信的作用时间等。判断引信失效的标准主要有：产品的密封性失效、弹簧抗力不合格、火帽安定性与灵敏度不合格、雷管安定性及威力不合格、保险药严重变质、活动零件受到严重腐蚀而影响运动灵活性等。

引信被称为弹药的“大脑”，可见其在弹药领域的重要性。由于利用自然环境长贮试验法得到的结果真实、可靠，所以在国外多用此方法积累典型引信的贮存寿命数据。美国早在上世纪50年代就组织了专门的军用电子设备可靠性研究机构[11]。国内的引信自然环境长贮试验起步较晚。1983年，董少峰[2]明确指出了研究引信长贮可靠性的重要意义，还论述了引信长贮寿命试验方法并对未来引信贮存可靠性的研究提出了许多建议。1992年，王军波等[7]将相似产品法应用到榴-1甲引信可靠贮存寿命预测中，选择榴-2作为榴-1甲引信的相似产品，最终得到了其可靠贮存寿命远大于15 年的结论。近年来，有学者选择典型海岛高温、高湿的自然环境对某引信进行了贮存可靠性试验，建立了该引信在海岛环境下的贮存寿命模型，得到该引信在海岛环境下的贮存寿命约为13a的结论。

1.2 火工品的自然环境长贮试验

火工品是引燃和起爆器材的总称，常用来引爆弹丸或战斗部中的爆炸装药、引燃药筒或弹壳内的发射装药、点燃火箭发动机以及用于工程兵爆破。火工品是弹药系统的关键部分和薄弱环节，其发火可靠性直接影响弹药系统的可靠性，因此火工品在贮存一段时间后能否正常发火(包括能否按预定时序发火)是人们非常关心的问题，其贮存寿命研究，对于火工品的管理也有重大意义。

火工品的自然环境长贮试验与引信的自然环境长贮试验相似，也是一种抽样试验，试验前应首先确定样本量。火工品的自然环境长贮试验每次性能检测的样本量n可由下式计算得出[12]：

其中：γ为置信度；

为正态分位点；d为试验允许的绝对误差；N为被试弹药样本量；P0为经验提供的不合格品率。该式的意义在于从批量为N的样品中抽出n个样品进行检测，在置信度γ下，样品不合格率与其真实值的差不超过d。试验的总样本量应大于每次抽查样本量的总和。对火工品进行自然环境长贮试验时，将密封良好的试验样品存放在正常的自然贮存环境下，在计划的时间间隔(一般为一到两年)对样品进行抽样检验，通过观察样品外观或检测样品内部的装药来判断样品是否失效，并做好记录。试验前期火工品失效数目很少，而试验后期会比较多，因此，对样品检验的时间点应该遵循前疏后密的原则[5]。最后对得到的试验数据进行统计方法分析，如文献[5]的最大似然估计法和趋势分析法[13]，得到最适合试验样品的失效模型，就可以估算出其贮存寿命。

在国外，自然环境长贮试验的理论比较完备[14]，对试验数据的处理也在不断创新，除了常规的统计分析方法之外，Lien C Yang等针对火工品的贮存寿命，首次提出了趋势分析法。最近，国内学者宣兆龙教授将趋势分析法应用于某火工品的自然环境长贮试验，得到的该火工品贮存寿命估计值大于通过加速寿命试验得到的结果，且准确性更高[15]。在国内，军械技术研究所曾对某底火进行了野战环境下的贮存寿命试验。试验者选取了我国境内有代表性的四个试验场地，在不同的温度和湿度环境中独立平行地进行了四组试验，分别得出了该底火在4种环境下的贮存寿命[5]。为了科学地评估某发射药的贮存寿命，军械技术研究所的郑波等人通过对库存发射药长期贮存试验研究，得到了在库存环境下贮存30多年发射药的DPA含量试验数据，通过计算得出该发射药在置信水平为90%的条件下，安全贮存寿命不低于56a的结论[16]。笔者阅读了大量文献发现，火工品贮存寿命试验的研究重点一直偏重于加速寿命试验，而对自然环境长贮试验的研究较少。

1.3 弹药的自然环境长贮试验

弹药属于长期贮存一次性使用的产品，是一个国家军事力量的重要体现，每个国家都有一定的弹药储备量。在非战时，弹药主要存放在仓库内，少则三五年，多则数十年。在此期间受自然环境的影响，弹药的质量会不断变化。贮存一段时间后的弹药能否正常使用直接关系到战争的胜负和生命财产安全[17]。因此，对弹药进行贮存寿命试验意义重大。一般认为炮兵弹药主要包括引信、弹丸、发射药、药筒和底火五部分，但影响弹药贮存寿命的主要是引信和底火[18]。对于弹药而言，进行自然环境贮存试验的对象可以是组成弹药的重要零部件或元器件，也可以是全弹。由于本文已对弹药的薄弱环节——引信及火工品的自然环境长贮试验进行了叙述，所以，此部分仅论述全弹的自然环境长贮试验。对弹药系统进行自然环境长贮试验时，首先应确定试验样本量。对于弹药这种价格昂贵的产品，确定合理的试验样本量至关重要。样本量的大小应根据对试验结果的要求来确定，即对试验结果精度要求越高，所需试验样本量也就越大，样本消耗和工作量也越大。确定样本量的方法可按照上一节提到的公式进行估算。然后，将选取的样本投入试验，即把样品存放在特定的自然环境下。每隔一段时间对弹药进行性能检测，判断其是否失效。检测的对象主要是弹药的薄弱环节，如电子元器件、引信和火工品。与火工品相同，试验样品检验时间点也应按照前疏后密的原则。最后，可根据试验结果确定出最适合的样品失效模型，再通过统计学方法确定弹药的贮存寿命。

国外从20世纪50年代就开始进行了导弹的自然环境长贮试验，投入试验的弹药包括多种战术导弹和战略导弹，如“霍克”导弹、“民兵”导弹、“大力神”导弹等[19]。美国对弹药自然环境长贮试验的研究起步早、投入大，其弹药自然环境长贮试验的发展历程也值得借鉴。美国于1959年就开始对“民兵”战略导弹的固体火箭发动机进行了老化监测计划，该方法后来被很多国家用于战术导弹固体发动机的寿命评估。后来，为了改善老化监测法预测的产品剩余贮存寿命较短的缺点，美国空军从20世纪70年代开始又推出了更加科学的长贮寿命分析计划，预测得的火箭发动机贮存寿命大幅延长[4]。1971年，美国开始实施一项“大力神Ⅱ可靠性和老化监测计划”，该计划要求在导弹贮存的全过程中都要严格按计划进行贮存试验。最终，大力神Ⅱ通过该计划的具体实施和多次预防维修，服役寿命长达 25a[6]。进入21世纪，美国贮存可靠性试验的发展趋势为强调可靠性和维修性相结合并发展到“无维修”的高要求：对新一代产品要求大幅度提高可靠性并提出“可靠性加倍维修减半或费用减半”的策略[20]。我国上世纪50年代末就提出了弹药长期贮存问题，并把弹药贮存可靠性研究列入正式项目。随后，国家相继投入大量资金和人力开展了弹药的贮存可靠性研究，如1988年我国投资120万元对6种制式炮弹进行了贮存可靠性试验；20世纪末，我国对某型反坦克导弹武器系统进行了系统的贮存可靠性试验，取得了很大成果，攻克了提前预测导弹贮存寿命、确定失效判据和加速寿命试验技术实施方案等技术难关[11]。进入21世纪，军械技术研究所完成了《弹药长期贮存三十年试验研究》和《典型弹药贮存可靠性研究》课题[18]，将我国弹药贮存可靠性的研究提升到一个新高度。我国的弹药贮存寿命试验在开展过程中也取得了不少理论成果。文献[1]提出了弹药可靠贮存寿命的四种预计方法——相似产品法、加速试验预计法、元器件计数法和元件应力分析法，并给出了各方法的实施步骤和应用举例。其中，相似产品法的提出对预测新型弹药类产品的贮存寿命提供了新思路。文献[21]根据武器系统在贮存过程中可靠性不断降低的事实，参照某弹药研制过程的可靠性增长模型，给出了预测武器系统贮存可靠性的三种模型。文献[22]探讨了高原环境下弹药的贮存寿命问题，提出了估计失效分布参数值的改进算法。最后得到了估算高原环境下弹药贮存寿命的方法，对高原弹药的质量管理有重大意义。近年来，国内对弹药长期贮存寿命试验的研究扩展到许多新型弹药领域，如航空导弹[23]、水下武器[24]和信息化弹药[25]等。自20世纪50年代起我国不断开展弹药自然环境长贮试验的研究，至今我国弹药自然环境长贮试验的方法和理论已趋于成熟，并积累了不少典型弹药的长贮试验数据。但是，这种试验方法周期长、耗资大、难以寻找弹药系统内在的失效原因和变化规律[11]。目前，国外大都采用加速寿命试验预测新型弹药的贮存寿命。

2 弹药类产品加速寿命试验法

自然环境长贮试验虽然可以得到较为准确的弹药类产品贮存寿命，但由于该试验周期长、耗资大且不确定因素多，所以难以寻找弹药类产品的内在失效原因和质量变化规律，更难以适应当今弹药类产品更新速度日益加快的形势。为了评估新产品的贮存寿命，加速寿命试验应运而生。一般认为加速寿命试验是在不改变产品失效机理的前提下，用加大应力的方法强化环境因子，增大试验件负荷、加速产品失效过程，以期在短时间内达到长时间自然贮存的效果。即通过恶劣环境下的试验结果推测产品在自然贮存条件下的贮存寿命。加速寿命试验能在较短的时间内得到产品的贮存寿命，但试验结果与实际存在一定的误差[4]。加速寿命试验按失效应力的加载方式可以分为3类[26]：

1)恒定应力加速寿命试验：将一定数量的样品分为若干组，每组样品都彼此独立地在高于正常水平的恒定应力下进行试验，试验进行到规定的时间(截尾时间)或各组有一定数量的产品(截尾数)发生失效时为止。

2)步进应力加速寿命试验：选定一组加速应力水平S1，S2…Sk，其中S1<S2<…<Sk且应力水平均高于正常应力水平S0。试验时，把一定量的试验样品先置于应力水平S1下，经过一定时间，将应力水平提高到S2，将未失效的样品在S2下继续试验，如此进行下去，直到达到规定的时间或有一定数量的样品发生失效时为止。

3)序进应力加速寿命试验：与步进应力加速寿命试验类似，只是在试验过程中施加的应力水平随时间连续上升。

在这三类加速寿命试验中，恒定应力加速寿命试验理论较为成熟、操作性强、试验进度好控制，但是所需样本量大。常被用来评估高可靠性产品在正常应力水平下的各种可靠性指标[27]；序进应力加速寿命试验虽然具有试验样本量小、试验时间短的优点，但操作尚不成熟，仍处于理论研究阶段；而步进应力加速寿命试验则综合了以上两类试验的优点，所需试验样本量小、实验设备简单、可操作性强，统计方法也比较成熟。因此，该方法在三类加速寿命试验中应用较多[6,26]。

2.1 引信的加速寿命试验

尽管自然环境贮存试验能够得到较为真实的贮存寿命，但所用的时间太长，对有些引信，可能甚至来不及做完试验，就被淘汰了。因此采用加大应力水平、加快引信失效的加速寿命试验，在较短的周期内掌握引信(尤其是新型引信)在一般贮存条件下的质量变化规律，预测其贮存寿命，就显得十分必要[28]。引信加速贮存寿命试验以降低引信贮存寿命评估的试验周期为研究目标，可对引信整体进行，也可对引信的薄弱环节进行。

对引信进行加速寿命试验时，首先应选择试验应力类型。由弹药理论及工程经验知，温度和相对湿度是影响引信性能的最主要因素[18]。因此，应选择温度和相对湿度作为引信加速寿命试验的试验应力。但实际上，引信在平时贮存时尽管有部分元器件(如爆炸元件特别是保险药等)的失效是由于吸湿造成的，但是成品本身是密封的，包装盒也是密封的(两级密封)，透温不透湿，相对湿度对引信贮存寿命的影响可以忽略[2]。因此，引信加速寿命试验的试验应力常选择温度作为加速应力[28-33]。第二步，确定应力水平。由于引信内不仅有机械零件，还有火帽、雷管、传爆药、延期药等爆炸元件，所以在确定应力水平时，一方面应考虑爆炸元件的热安定性，另一方面，应力水平要高于平时贮存时的应力水平，否则，起不到加速失效的作用。因此，加速寿命试验温度通常选择50～80 ℃。为了进一步确定引信加速寿命试验的最高试验温度，还可以以不使引信的失效机理发生改变为准则进行摸底试验，进而确定最高试验温度[28]。应力水平一般不少于4个。第三步，确定试验方法。由于序进应力加速寿命试验的理论尚不成熟，所以引信的加速寿命试验一般选择步进应力加速寿命和恒定应力加速寿命试验。试验者可根据前面提到的两者的特点进行选择。第四步，进行试验并记录试验结果。进行试验前应首先确定试验样本量。根据GJB 5103—2004《弹药元件加速寿命试验方法》，确定引信加速寿命试验样本量的方法为：试验样本量由三部分组成——初始性能检测样本容量、加速寿命试验样本容量和备份样本容量。其中，初始性能检测样本容量为30发；加速寿命试验样本容量为各应力水平下各次性能检测样本容量之和。每一应力水平下的每次性能检测样本容量相同，一般不少于10发；备份样本容量为加速寿命试验样本容量的10%[34]。第五步，试验数据处理及贮存寿命预测。处理实验数据时一般有如下假设[18]：在温度变化条件下，引信贮存寿命服从二参数的威布尔分布；各个温度应力水平下试验，引信的失效机理不变；在不同的应力水平ei下，引信有不同的特征寿命Zi，Zi与ei符合阿仑尼乌斯模型；产品的剩余贮存寿命仅仅依赖于当时已累积失效部分和当时的应力水平，与累积方式无关[35]。笔者阅读了大量文献发现，虽然不同文献中试验结果的处理方法多种多样，但大都是以上述四点假设为前提的。

引信的加速寿命试验是近年来的研究热点。在加速寿命试验模型方面，国外早在19世纪60年代就开始了单应力加速模型的研究，比如关于温度应力的阿仑尼乌斯温度型和艾琳模型等[36]。1967年，美罗姆航展中心首次给出了加速寿命试验的定义[37]，引起了世界各国可靠性试验研究领域的关注。1980年Nelson W B提出了著名的尼尔森原理。据此，产品在不同加速应力水平下的试验时间可以互相折算，使步进应力试验的统计分析取得最大突破[38]。该原理在引信的加速寿命试验中应用甚广。上世纪70年代初，加速寿命试验技术引入国内，立即引起了我国引信贮存寿命研究者的重视。上世纪80年代初，董少峰将加速寿命试验应用到机械引信的可靠性研究中[2]。上世纪90年代，赵河明对引信电子零部件的加速寿命试验方法进行了研究，得到了引信电子零部件长贮失效服从威布尔分布规律、单环境应力与双环境应力下分别满足阿仑尼乌斯和广义艾林模型等结论[39]。2004年，我国颁布了GJB 5103—2004《弹药元件加速寿命试验方法》。自此，弹药元件的加速寿命试验实施方法有了统一的标准。文献[40]将加速寿命试验原理应用于评估引信中磁流变液解除保险机构的贮存寿命，得出引信磁流变液解除保险机构的可靠贮存寿命为15.2a的结论。这是加速寿命试验原理在新型引信中应用的成功尝试。在加速寿命试验的数据处理方面，我国的茆诗松、王玲玲、费鹤良等，针对加速寿命试验的各种应力施加方式、产品服从的不同寿命分布以及考虑竞争失效等不同条件，进行了深入研究，取得了很多研究成果[32]。

2.2 火工品的加速寿命试验

与其他产品类似，若想尽快确定火工品的贮存寿命，需对火工品进行加速寿命试验。造成火工品失效的原因主要是贮存环境的温度和湿度。与引信相同，火工品在生产和存放过程中会严格控制湿度。因此，仍选择温度作为火工品的加速寿命试验应力[41]。与引信和弹药相比，火工品的加速寿命试验方法除了常见的步进应力加速寿命试验和恒定应力加速寿命试验外，还有其特有的71 ℃试验法。71 ℃试验法是一种截尾寿命试验法，它采用修正的阿伦尼乌斯方程，由高温下(71 ℃)的试验时间推测出常温下的贮存寿命[42]。火工品的恒定应力加速寿命试验是在恒定湿度环境下，将几组样品放在高于正常贮存环境的温度下进行的。试验应力水平一般不少于4个，且在最高试验应力和最低试验应力之间应确保火工品的失效机理不变。试验温度一般不超过363 K且不低于323 K。每一温度应力水平下试验样品为175～210发。将样品放在恒温箱中开始试验。在试验过程中定期对样本进行测试，当70%的样品失效时应停止试验，将此时间作为该组样品的试验寿命。最后，对试验结果进行数据处理，推测火工品正常贮存环境下的贮存寿命。文献[43]给出一种较为简便的火工品贮存寿命预测方法：以经典的阿仑尼乌斯方程作为火工品贮存寿命与温度之间关系的数学模型，即lnt=A+B/T，其中：t为贮存寿命(h)；T为试验温度(K)；A、B为待定常数。通过实验数据可得出A和B的估计值，进而可得出火工品在常温下的贮存寿命。对于火工品的步进应力加速寿命试验，其试验步骤与引信的步进应力加速寿命试验相似，可参照实施，在此不再赘述。

国外对加速寿命试验的研究较早，火工品的加速寿命试验理论也比较完善。由于71 ℃试验法和恒定温度加速寿命试验法所需的样本较多，所以2005年美国航天航空工业协会发布了新的火工品加速寿命试验法[44]。该方法通过对加速贮存试验后的火工品进行感度试验，再进行一致性检验，可利用较少的样品评估出火工品的贮存寿命。在国内，对火工品的加速寿命试验也在不断研究，并取得了不少成果。1996年，军械技术研究所对某底火进行了步进应力加速寿命试验，经过240 d的试验，得到了在置信度为90%的情况下该底火的贮存寿命可达25a的结论[45]。2004年，祝逢春[46]提出了一套火工系统贮存寿命评定方法，并利用Matlab等软件编写了计算程序，对一种火工系统贮存寿命进行了评定，最后评估出该系统贮存寿命为12a。2010年，他针对某些出厂可靠性低的弹药类产品利用一般的拟合方法得出的可靠度函数精度不高的问题，提出了一种确定弹药类产品贮存可靠度函数的新方法[47]，该方法既解决了可靠性低的弹药类产品可靠度函数拟合不理想的问题，又可用于高可靠性弹药类产品，且拟合函数效果更好。随着理论的发展，火工品的加速寿命试验方法也在不断创新。2009年，赵婉[48]提出了一种基于活化能的火工品加速寿命试验优化方法，为确定火工品加速寿命试验的截尾时间提供了新思路。2012年，她又提出了一种基于加速老化试验性能退化数据评价火工品储存可靠性的方法，并将该方法用于某爆炸螺栓的长贮寿命评估。结果表明，该爆炸螺栓常温下满足可靠度为0.999的贮存寿命约为10a，为评价类似产品的贮存可靠性提供了一个新的思路[49]。2013年，张晓民等[50]同时考虑温度和湿度对某导弹火工品进行了加速寿命试验，相比只考虑温度应力的单因素加速寿命试验，双因素加速寿命试验操作和结果处理更复杂，但是试验结论会更可靠。

2.3 弹药的加速寿命试验

引信和底火是弹药系统中的薄弱环节，易受环境因素的影响而失效，两者决定了弹药的可靠贮存寿命。引信和底火均是由电子元件、火帽、雷管等串联而成，研究表明其贮存寿命服从双参数的威布尔分布[4]。如今弹药更新换代速度日益加快，自然环境长贮试验难以满足快速预测弹药贮存寿命的要求。而弹药的加速寿命试验能够很好地解决弹药更新速度快与贮存寿命试验周期长之间的矛盾。弹药的加速寿命试验是在不改变弹药元件失效机理的前提下，增大环境应力，从而得到弹药的失效时间，再根据其贮存寿命服从威布尔分布，根据试验数据得出其寿命模型，最后预测弹药在自然贮存环境下的贮存寿命[51]。

进行弹药的加速寿命试验前应确定试验应力以及试验方案。与引信相同，影响弹药贮存寿命的环境因素也主要是温度和湿度。一般情况下，弹药出厂后都是经过严格的密封包装存放于仓库中，透温不透湿，因此试验应力经常选择温度应力。试验应力大小的选择原则是既要保证弹药的加速失效又要考虑弹药系统中火工品的热安定性。根据经验，试验应力通常选择为50～80 ℃，应力水平一般取3～5个。相比于其他两种加速寿命试验，步进应力加速寿命试验所需样本数最少，出于试验的经济性和实验数据处理的简便性，弹药的加速寿命试验宜选择步进应力加速寿命试验法。进行试验时，一般将相对湿度保持在65%，把一定数量的样品放置于温度为S1的环境下，经过一段时间t1后，将环境温度升高到S2，把未失效的样品放置于该环境中进行试验，经过一段时间t2后，再将试验温度升高……如此继续下去，直到预定的时间或有一定量的样品失效为止。最后，进行试验数据的处理和弹药贮存寿命的预测。根据试验数据进行参数估计，得出弹药贮存寿命的确切模型，进而预测出自然环境下弹药的贮存寿命。值得注意的是，弹药是一个复杂的系统，试验过程中可能出现“倒挂”数据，即试验时间短的弹药比试验时间长的弹药失效数目多，出现这种情况时可用贝叶斯理论进行修正[52]。

在国外，弹药的加速寿命试验已开展了数十年。美国的“民兵导弹贮存计划”可为导弹提供48个月的使用寿命预报[19]。美国军用标准规定固体火箭发动机在其规定的极限高、低温下分别贮存6个月，若静止试验的工作性能符合要求，则其最低贮存寿命为5a[4]。此外，美国还对电子元器件的加速寿命试验做了大量工作，积累了大量理论和实践经验。俄罗斯的加速寿命试验处于世界领先水平，其不仅可以用于零部件和材料方面，还可用于设备和系统级别。俄罗斯曾对C-300防空导弹进行加速寿命试验，得到六个月的试验寿命相当于正常情况下十年寿命的结论[19]。自从加速寿命试验的思想引入国内，我国对弹箭贮存寿命的评价、预测也做了大量研究工作。20世纪初，罗天元从环境试验的角度论述了建立弹箭贮存寿命评价技术的必要性，并提出了建立弹箭贮存寿命评价技术需开展的研究工作、研究内容和实施途径。军械技术研究所的郑波等人曾对某新型弹药进行了恒湿步温加速寿命试验，得到了该弹药在温度为15 ℃以及22.5 ℃时的可靠储存寿命分别为23a和18a的结论[53]。

近年来，弹药的加速寿命试验应用范围不断扩展，已应用到一些水中兵器[54]和信息化弹药[55]的贮存寿命研究中。弹药的加速寿命试验数据处理方法也在不断完善。卢秋红等[56]用极大似然法估计分布参数，提出了一种新的弹药步进应力加速寿命试验数据处理方法，并通过实例验证了该方法的可行性。文献[57]针对弹药的步进应力加速寿命试验数据处理中异常数据处理和弹药长贮寿命分布参数估计的问题，以贝叶斯理论为基础提出了一种新的试验数据处理方法，并通过实例说明了其可行性。

3 弹药类产品两种标准贮存寿命试验方法对比

表1对比了弹药类产品的自然环境长贮试验和加速寿命试验。

由表1可知，两种方法各有优缺点，适用的场合不同，因此试验者需根据试验对象的实际情况进行选择。自然环境贮存试验的最大优点就是试验环境接近产品的贮存环境，因此，得到的试验结果真实可靠。但是，为了得到试验结果要经过漫长的等待，已经不太适应新型弹药研发速度快的现状。目前，很多国家进行过弹药类产品的自然环境贮存试验，积累了一定经验和试验数据。因此，比较有效的方法是将新研制的产品与进行过自然环境贮存试验的类似产品进行比较，以此来粗略估计出新产品的贮存寿命。这种方法称为相似产品法。此外，若已知某产品一元器件的贮存寿命，而该元器件为某新产品中的薄弱环节，则可根据相似产品法的原理估计出该产品的贮存寿命。此方法称为薄弱环节法，可将其看作是相似产品法的一个特例[58]。相对于自然环境贮存试验，近年来加速寿命试验成为研究热门，理论也取得了长足发展。通过加速寿命试验，可以在较短的时间内得到产品的贮存寿命。因此，在产品研发周期逐渐缩短的今天，加速寿命试验受到了研究人员的亲睐。

4 结论

本文综述了国内外弹药类产品贮存寿命的试验方法、试验步骤和发展现状，并对弹药类产品贮存寿命试验方法进行了系统分析。弹药类产品贮存寿命试验方法包括自然环境长贮试验法和加速寿命试验法。自然环境长贮试验可得到较为准确的产品贮存寿命，但是需要长时间的跟踪测试，人力物力投入大。因此，该方法一般用于预测典型且有代表性弹药类产品的可靠贮存寿命。这样就可以根据相似产品法的思想，通过典型弹药类产品来评估其相似产品的贮存寿命。引信和火工品是弹药系统的薄弱环节，若已有弹药系统中引信或某些火工品自然环境长贮试验数据，则可根据薄弱环节法的思想推测出该弹药的贮存寿命。可见，积累一定的弹药类产品自然环境长贮试验数据对评估新型弹药类产品的贮存寿命很有意义。加速寿命试验的出现是为了适应当今产品更新换代迅速的大背景。它能较快的得到弹药类产品的贮存寿命，因此得到了广泛的应用，但是理论基础不足、试验结果缺乏可靠性是其一大缺点。自然环境长贮试验与加速寿命试验的有机结合是国外成功预测弹药类产品可靠贮存寿命的有益经验。有时，将两种试验方法结合起来，再应用相似产品法的思想可预测出某些复杂产品的可靠贮存寿命。我国的自然环境长贮试验起步较晚，如今仅积累了近半个世纪的试验数据。而且对加速寿命试验研究力度不够，缺乏对理论的深入研究。所以，加速寿命试验在实际应用中还有很多不足。目前，产品失效机理研究、数据统计分析和实验结果验证是加速寿命试验法在工程应用中亟待优化解决的问题。建议应在持续开展弹药类产品自然环境长贮寿命试验的同时，进一步加强对加速寿命试验的理论研究。

[1] 李彦学，王军波.弹药可靠贮存寿命预计方法[J].兵工学报，1992(4):57-65.

[2] 董少峰.机械引信长贮可靠性与加速寿命试验[J].探测与控制学报(原《兵工学报引信分册》)，1984(1):12-18.

[3] 郑波，杨宝强，南彬.野战环境下弹药贮存寿命评估[J].现代防御技术，2003(4):21-22，26.

[4] 罗天元，周堃，余淑华，等.国外弹药贮存寿命试验与评价技术概述[J].装备环境工程，2005(4):17-22.

[5] 郑波，许和贵，宋杰，等.阵地环境下底火贮存可靠性研究[J].火工品，2004(3):37-39.

[6] 朱光涛，马永忠，马志伟.防暴弹药储存寿命研究综述[J].化学工程与装备，2016(5):235-236.

[7] 王军波，李彦学.引信贮存可靠性寿命评估方法——相似产品法[J].探测与控制学报(原《现代引信》)，1992(1):23-28.

[8] 李彦学，王军波，李宝瑞，等.引信研制与生产的贮存可靠性工作内容探讨[J].探测与控制学报(原《现代引信》)，1991(4):55-62.

[9] WJ 241—1965.引信制造与验收技术条件[S].北京：中华人民共和国第五机械工业部，1965.

[10] GJB 166—1986.引信制造与验收技术条件[S].北京：国防科工委军标出版发行部，1986.

[11] 郭世卿.探讨改革弹药贮存可靠性研究方法与标准[J].国防技术基础(原《兵工标准化》)，1994(2):26-29.

[12] W·G·科克伦.抽样技术[M].北京:中国统计出版社，1985.

[13] YANG L C,DIANE M M.Advanced Applications of Statistical Methods in Testing of Energetic Components and Systems[R].AAIA-2005-4039,2005.

[14] ERIKSEN S,STROESOEE E.An Examination of Deterioration of Ammunition by Storage[R].AD-A055897,1978.

[15] 宣兆龙，王耀冬，李翰朋.基于趋势分析法的火工品可靠储存寿命估计[J].火工品，2017(2):12-14.

[16] 郑波，宋新民，姜志保，等.一种评估库存发射药安全贮存寿命的方法[J].火炸药学报，2005(2):29-31.

[17] 郑波，张国安，李明.自然贮存环境下弹药系统贮存可靠性评估[J].质量与可靠性，2003(3):22-25.

[18] 易建政，安振涛.弹药储存与质量监控[M].北京:解放军出版社，1993.

[19] 刘春和，袁玉华，李久祥.获取导弹贮存试验最佳效益的途径选择[J].电子产品可靠性与环境试验，2001(3):34-37.

[20] 刘秀萍.电子产品的加速贮存可靠性模型及统计分析[D].贵阳：贵州大学，2007.

[21] 罗吉庭，熊志昂，何斌.武器系统贮存可靠性的三种预测模型的比较[J].电子产品可靠性与环境试验，1995(1):39-42，13.

[22] 张志会.高原环境弹药储存可靠性及评估方法研究[D].南京：南京理工大学，2008.

[23] 祝逢春，王晓鸣，崔大伟，等.航空弹药可靠贮存寿命评定方法[J].弹道学报，2007(1):68-71.

[24] 刘小西，蔡自刚，朱泽，等.水中兵器贮存寿命评价方法研究[J].电子产品可靠性与环境试验，2018，36(5):47-51.

[25] 牛跃听，穆希辉.信息化弹药贮存寿命评估研究展望[J].装备环境工程，2013，10(5):94-97，101.

[26] 茆诗松，王玲玲.加速寿命试验[M].北京:科学出版社，2000.

[27] 李琛，邵宗战，张姝红，等.基于恒定应力加速寿命试验法评估深弹贮存寿命[J].科技导报，2009，27(20):87-90.

[28] 郑波，葛广平.基于步进应力加速寿命试验的引信贮存寿命评估[J].北京理工大学学报，2003(5):545-547.

[29] 赵河明，张亚，董少峰.无线电引信电子头部件长贮加速寿命试验数据处理方法探讨[J].探测与控制学报，1999(4):33-36.

[30] 李道清，王德元.某无线电引信加速寿命试验研究[J].探测与控制学报，2000(4):57-61.

[31] 周虎儿，张湘平，徐琰.基于Powell方法的引信步进应力加速寿命试验数据处理[J].探测与控制学报，2007(2):27-29，34.

[32] 彭志凌，周春桂，陈白禹.基于加速寿命试验的引信贮存寿命预测[J].机电技术，2014(4):6-7，13.

[33] 王晓，赵河明，彭志凌.基于Weibull分布的机电引信贮存寿命预测[J].兵工自动化，2018，37(11):72-75.

[34] GJB 5103—2004.弹药元件加速寿命试验方法[S].北京：总装备部军标出版发行部，2004.

[35] NELSON N.Accelerated Life Testing-step-stress Models and Data Analysis[J].IEEE Transactions of Reliability,1980,29(2):103-108.

[36] 李晓阳，姜同敏.加速寿命试验中多应力加速模型综述[J].系统工程与电子技术，2007(5):828-831.

[37] YURKOWSKY W,SCHAFTER R E,FINKELSTEIN J M.Accelerated Testing Technology[R].Technical Report NO.RADC-TR-67-420,1967:1-2.

[38] 张春华，温熙森，陈循.加速寿命试验技术综述[J].兵工学报，2004，25(4):485-490.

[39] 赵河明.引信电子零部件长贮加速寿命试验方法探讨[J].探测与控制学报(原《现代引信》)，1996(1):13-19.

[40] 胡明，王炅，吴小琅.引信磁流变液解除保险机构贮存寿命评估方法[J].兵工学报，2016，37(9):1606-1611.

[41] 赵婉.航天火工装置步进应力加速贮存寿命试验方法研究[J].质量与可靠性，2008(3):20-23.

[42] GJB 736.8—1990.火工品试验方法 71℃试验法[S].北京：国防科工委军标出版发行部，1990.

[43] GJB 736.13—1991.火工品试验方法加速试验法恒定温度应力试验法[S].北京：国防科工委军标出版发行部，1991.

[44] AIAA S-113.Criteria for Explosive Systems and Devices Used on Launch and Space Vehicles[S].American Institute of Aeronautics and Astronautics,2005.

[45] 郑波，杨宝强，南彬，等.步进应力加速寿命试验在预测底火贮存寿命中的应用[J].火工品，2003(1):19-21，25.

[46] 祝逢春，崔大伟，刘志扬，等.库存某火工系统贮存寿命评定[J].火工品，2004(3):27-32.

[47] 祝逢春，祝国春，胡瑜，等.确定火工品贮存可靠度函数的新方法[J].火工品，2010(2):15-17.

[48] 赵婉，韩天龙.基于活化能的火工品加速贮存寿命试验优化设计方法[J].含能材料，2009，17(4):475-477.

[49] 赵婉，杨静.基于性能退化数据评价火工品贮存可靠性的方法[J].含能材料，2012，20(4):406-408.

[50] 张晓民，刘洪浩，李晓宁.基于双因素加速寿命法的导弹火工品可靠性评估[J].舰船电子工程，2013，33(2):118-120.

[51] FRANK P,NOZER D S.A New Approach to Inference from Accelerated Life Tests[J].Transactions of Reliability,1980,29(2):98-102.

[52] 高萌，王金柱，丁超，等.基于步进加速寿命试验的制导弹药储存寿命评估[J].军械工程学院学报，2013，25(6):35-38.

[53] 李淦，郑波.基于步进应力加速寿命试验的某新型弹药储存寿命评估[J].弹箭与制导学报，2007(2):307-308.

[54] 刘小西，蔡自刚，朱泽，等.水中兵器贮存寿命评价方法研究[J].电子产品可靠性与环境试验，2018，36(5):47-51.

[55] 牛跃听，穆希辉.信息化弹药贮存寿命评估研究展望[J].装备环境工程，2013，10(5):94-97，101.

[56] 卢秋红，董少峰，张亚.弹药步进应力加速寿命试验数据处理方法探讨[J].探测与控制学报，2000(1):47-50.

[57] 周虎儿，张湘平.弹药步进应力寿命试验数据处理[J].计算机仿真，2007(8):36-38,224.

[58] 李彦学，王军波，李宝瑞，等.关于弹药贮存可靠性若干问题的讨论[J].兵工学报,1992(1):66-72.