基于Markov过程模型的爆炸药间隙零门的可靠性评估方法研究

Explosive logic network (ELN) is one of the most critical application technologies in initiation sequence control, whose safety and reliability concern the behaviors and conditions of the whole weapon systems in warheads. Explosive null gate, as a crucial element in the ELN, its studies on functional reliability are faced with many difficulties. After analyzing the existing information and experimental data of the explosive logic elements, as well as referring to the structure design and performance test, this project investigates such key issues as types of response distributions, reliability parameters window and its relational models, qualitative and quantitative reliability evaluation etc., by means of the detonation wave theory in condensed explosive, Markov process modes and analytical methods for small samples. Aiming to providing effective solutions to functional reliability evaluation for ELN, we first analyze the explosive gap null gate and represent its working state and properties, then provide the failure modes and effects analysis, which is used for functional reliability modeling and evaluations. We would like design accelerated life tests of logic elements to validate the proposed models and verify the results in small samples. During the above process, time-series matching technologies considering multi-element and multi-state, as well numerical simulation under a desired confidence level are proposed by innovation, which provide guidance to the design of ELN in pyrotechnic devices and the fuse system, the improvement of safety and reliability, and the supply of necessary reliability information in high-tech space and military industries.

作为一种重要的起爆控制应用技术，爆炸逻辑网络的安全性和可靠性关系到整个战斗部武器系统的安全性和可靠性水平。爆炸零门是设计复杂爆炸逻辑网络的基础和关键。针对其功能可靠性研究面临的困难与挑战，在分析前期研究信息和梳理已有数据的基础上，本项目结合现有结构方案设计和性能检测技术，以凝聚炸药爆轰波传播理论、Markov理论和小字样评估方法为研究工具，以“网络结构设计—失效模式分析—定性与定量建模—强化试验与可靠性评估”为手段，研究爆炸药间隙零门参数的响应分布类型与参数有效窗口的关系模型，以及功能可靠性的定性与定量可靠性评估等关键问题，创新性地研究实现多个逻辑单元组合和多时步状态的时序匹配技术，以及研究考虑参数有效窗口和置信度水平的可靠性数值模拟方法，对发展和完善高科技火工品性能检测技术及发展新的试验方法，提高火工品安全性、可靠性评估技术，以及研究火工品安全性可靠性信息储备等，均具有实际指导价值。

作为一种重要的起爆控制应用技术，爆炸逻辑网络的安全性和可靠性关系到整个战斗部武器系统的安全性和可靠性水平。爆炸零门是设计复杂爆炸逻辑网络的基础和关键。主要完成的研究内容及结果包含以下四个方面：. （1）爆炸逻辑间隙零门试验数据统计和响应分布类型研究。包括：①爆炸逻辑网络研究层面划分及研究内容选择。②影响爆炸零门可靠性的因素分析和数据统计。③完成统计数据采集方法的比较分析、统计数据特征量的比较分析、统计数据的频次与分散性分析与验证等。. （2）爆炸逻辑网络结构与参数有效窗口的关系模型研究。包括：①完成不同爆炸逻辑元件结构对同一参数有效窗口的关系模型研究。②针对同一爆炸逻辑元件结构对不同参数有效窗口的关系模型开展了研究，确定了不同参数特征值在同一置信度水平下的概率空间。. （3）爆炸逻辑网络和爆炸药间隙零门的可靠性模型研究。包括：①分析了爆炸逻辑组元的功能特点和工作原理；确定了其组元的工作失效机理。②确定对应于一定置信度水平下参数窗口的可靠性设计要求；实现爆炸逻辑组元的可靠性感度特征值；建立可靠性模型并设计可靠性试验；通过试验验证了可靠性模型的准确性。. （4）爆炸药间隙零门的定量与定性可靠性评估方法研究。包括：①可靠性数据信息的不确定性描述、管理和传播；基于非概率的可靠性分析和评估。②可靠性数据信息的时间特征描述；基于时变性特征值的可靠性数学模型建立；考虑时变性的爆炸药间隙零门的参数优化。③通过某型号装备中逻辑网络中零门的功能可靠性设计、模型建立和试验分析，验证本项目所提相关理论、模型、方法与技术的正确性和有效性。. 本项目密切围绕解决火工装置和武器装备系统的功能可靠性评估这一问题，促进理论成果服务于工程实际。对发展和完善高科技火工品性能检测技术及发展新的试验方法，提高火工品安全性、可靠性评估技术，以及建立火工品安全性可靠性信息储备等，均具有实际指导价值。