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1 引言
导弹武器是衡量一个国家军事科学技术综合发展能力的主要指标之一。其不仅是一个国家大国地位的重要支撑,也是整个国家安全的基石。由于它的特殊作用,及其拥有投资巨大、长期贮存的特点,使得导弹武器系统对安全性提出了很高的要求。导弹武器系统具有长期贮存,一次使用的特点,在这长时间的贮存过程中,导弹安全性随时间推移而逐渐下降。
图1 导弹武器系统
导弹武器系统的贮存管理,受到环境应力、温湿度、腐蚀气体、振动、电磁脉冲等多方面因素的影响,其失效机理一般为氧化、老化、性能退化等缓慢的化学、物理变化过程[1]。随着近年来电子产品的飞速发展,电子化、数字化、智能化设备的不断应用,使得导弹武器系统复杂程度进一步提高。
在长期贮存过程中,特别是重要作战训练任务期间,风险隐患和安全稳定的矛盾尤为突出。因此,需科学评价、定量预测,确定影响导弹武器系统安全的事故风险及贮存失效规律,及时排除故障隐患,制定规避风险的措施,有效保证导弹战斗力。
2 导弹武器系统贮存安全性特点及要求
贮存状态[2]是指处于长期不工作或不使用的状态,通常称之为非工作状态(包括运输、库房贮存、战备值班等)。在导弹武器系统的生命周期中,绝大部分时间处于贮存状态。
在贮存管理安全性方面,导弹武器系统贮存安全性具有着其自身鲜明的特点。从管理角度出发,导弹武器系统贮存安全性指的是导弹武器系统在贮存管理期间杜绝意外发生,减少安全事故发生并有效实施风险控制的技术[3]。导弹在生产、运输、贮存和服役过程中,都有可能发生事故。由于导弹武器系统的复杂性,故发生技术或者人为误差的可能性就比较大。为确保导弹安全,在设计时就应采取周密的保障措施,比如设置安全保险装置、配备密码锁、安装指令失灵装置、采用纯感高能炸药等等。
导弹武器系统具有自身技术状态复杂、配套设备种类繁多、贮存环境严格等特点,面对纷繁复杂的装备设施,要保证工作有序、质量过硬,必须实行科学化、制度化、法制化的管理,不断完善并坚决贯彻技术保障质量管理制度,使各项质量管理措施有章可循、有法可依,才能有效提髙部队导弹武器装备管理的系统性、规范性和连续性。导弹贮存安全管理工作的核心是事故风险控制,找出问题发生的原因,制定针对性的措施,将隐患降到最低,这便是贮存安全管理最重要的要求。
3 导弹武器系统贮存安全性的风险因素
风险因素[4]是指增加风险事故发生的频率或严重程度的任何事件,广义上讲它是指具有潜在危险性的物质与能量。构成风险因素的条件越多,发生损失的可能性就越大,损失就会越严重。
“三圆环事故致因理论”认为[5]:系统的潜在危险转化为显现事故,是因为“人员的不安全行为”、“机(物)的不安全状态”、“环境的不安全条件”两两在同一时空相遇而引发的。基于这一理论将危险源系统分解为“人的不安全行为”、“机(物)的不安全状态”、“环境的不安全条件”三个子系统,并用三个圆分别表示这三个子系统,每两个圆的交叉部分为可能发生事故的区域,如图2所示。
图2 三圆环事故致因理论
导弹是典型的高危险品,为对其贮存过程的安全性进行有效控制,防止重大事故发生,首先必须对影响其安全性的危险源进行深入的排查,包括其危险源的存在形式、转化为事故的条件及造成的危害等。依据三圆环事故致因理论,在深入调查研究的基础上,对导弹危险源进行危险因素辨识,确定影响导弹安全性的危险因素。
1)人:
人是影响安全的主体。人为因素是影响导弹及其零部件安全性的重要因素,由于受到人的思想、专业理论知识,心理及心理素质及专业操作技能的影响,会出现误判、误操作的现象,有时候由于操作人员没有严格按照操作规定和相关规范,也会直接导致各类事故的发生。
2)机(物):
(1)导弹零部件
通常影响导弹安全性的零部件主要包括炸药、火工品、放射性材料等。
①炸药
在导弹运输、存储、检测、维修等任务中,可能出现撞击、火灾、坠地等异常情况,可能导致炸药的燃烧或者爆炸。在对炸药进行日常维护时,未消除静电或对炸药的猛烈刺激,也可能导致爆炸事故的发生,引起人员伤亡或设施毁坏。
②火工品
火工品主要包括导弹中的雷管、电爆管、爆炸螺栓等。在导弹运输、存储、检测、维修、装配、发射等任务重,出现撞击、火灾、坠地等异常情况,可能使雷管和电爆管产生爆炸,造成人员受伤和组件报废。
③放射性材料
放射性材料包括战略导弹使用的铀、钚、氘氚气体等。放射性材料自发裂变、衰变产生的射线及氧化粉尘对工作环境、装备和人员造成污染,具有一定的危害。同时,在导弹各任务过程中,可能出现撞击、火灾、坠地、水淹等异常情况,从而导致放射性材料泄露事故。
(2)装配过程中使用的测试设备
导弹装配过程中的测试设备包含单元测试设备各和综合测试设备,用于检查测试导弹的技术参数。前者用于对导弹单元仪器和分系统的技术状态进行测试;后者用于在弹上各个系统和弹外测试设备接通时,按导弹发射和飞行状态进行综合测试,保证导弹按要求实施发射。为缩短测试时间,保证测试质量,通常选用高精度和自动化的测试仪器。
在导弹装配中使用的测试设备存在安全设计缺陷、保护不当、计量不合格、维修不及时、带故障使用、使用不当等,均有可能引发操作人员伤害、死亡或者导致导弹零部件的损坏或损毁。
3)环境
环境因素主要是指在导弹存储、检测、运输等各个任务环节,环境条件如布局、温湿度、静电、电气防爆、噪声、照明、通风、空气质量均有可能对导弹、操作人员的安全产生极大的威胁,有可能造成导弹及相关设施损毁、人员伤亡等重大事故。
4 导弹武器系统安全性研究中存在的问题
自20世纪70年代,我国从国外引进了安全系统工程的研究方法,并成立了系统工程学会后,颁布了一系列与安全性息息相关的标准和规范,并围绕921工程和新型导弹的研制展开了大量的安全性管理、设计、分析评价和试验研究工作,取得了良好的效果。但长期以来,由于受制于研制思想、科技水平制约,安全设计缺乏,安全水平较低,难达到国际先进水平,降低了实战能力,仍存在以下问题:
1)导弹安全设计先天不足
由于武器安全性能受所使用的材料和组合结构决定,所以说武器设计定型后它的安全性能就己经确定。我国导弹武器系统与美国先进的导弹武器系统相比,在实战能力和安全性能上有一定差距。例如,美国战略导弹武器具有耐火弹芯,增强爆炸安全的ENDS系统,有防止误操作的设计,抗事故包装箱和防止非法使用的安全措施,我国在这些方面所做的安全措施非常有限,这就造成整体安全性不足,增大了贮存安全管理的难度。
2)导弹存在固有的安全隐患
一是导弹中的爆炸序列存在安全隐患。老一代的爆炸序列中有高敏感炸药存在,这些高敏感炸药应对撞击、跌落、火烧等异常情况的安全能力弱,所采用的雷管应对静电安全防护能力较弱;新一代导弹虽采用了低感度炸药,较老一代安全性能明显提高,但它也并非纯感炸药,在撞击、跌落、火烧等异常情况条件下,也有可能诱发安全危险。
二是整个导弹在长时间贮存过程中,受自身材料特征因素影响,可能出现材料氧化腐蚀、元器件体涨粘连等问题,这些问题都对导弹贮存安全性提出挑战。
三是在导弹中存在的有害气体,在异常情况下,可能存在泄露风险,对周围环境和人员造成很大的伤害。
3)导弹装配检测中存在的安全风险
由于导弹装配工艺复杂,设备故障或操作不慎等,都有可能造成武器的损伤。比如:在检测爆炸序列中的炸药时,操作不慎可能出现磨损、破裂等现象,炸药受静电及意外刺激,存在发生燃烧和爆炸的风险;装配中使用的各种器具由于操作不慎或出现故障,有可能造成跌落,导致事故的发生。
参考文献
[1] 霍阳.战略导弹贮存安全性模型与可靠性备件率研究[D].西安:西安电子科技大学,2014.
[2] 王凯.导弹武器系统腔存环境监测及化存可靠性评定方法研究[D].哈尔滨理工大学,2012.
[3] 张仕念,何敬东,颜诗源等.导弹化存延寿的技术途径及关键技术[J].装备环境工程,2014,04:37-41.
[4] 安全性设计分析与验证[M].国防工业出版社 , 赵廷弟, 2011.
[5] 安全管理学[M]. 机械工业出版社 , 田水承, 2009.