基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法及系统

技术领域

本发明涉及弹药安全性领域，具体地，涉及一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法及系统。

背景技术

火灾环境是现代战争中最常出现的情况，也是对弹药安全性影响最主要的因素之一。当弹药在贮存、运输和战备环境失火时，弹药外部环境升温非常快；如果临近弹药库或工房起火，即使弹药未处于火焰环境中，但弹药周围高温气流经长时间温度积累，仍可导致弹药内部含能材料温度升高，甚至到达爆发点，导致剧烈爆炸。

为验证弹药临近火灾环境的耐受能力，国内外通常采用烤燃方法来考核，试验以恒定的升温速率将弹药加热至发生反应，并测试反应温度和反应烈度。这种烤燃方法模拟临近火灾环境，可实现对弹药热安全性的考核，提高入列弹药装备的安全性。

该考核方法实现了对弹药热安全性的验证，但未能实现对长期贮存后的弹药热安全性考核。弹药类产品通常具有长期贮存、一次使用的特点，弹药的含能材料中安定剂类成分保证其长期贮存的安定性，但随贮存时间变长，会出现物理、化学的变化，例如发射药会出现吸湿、热分解、增塑剂或液体组分的迁移和汗析、结晶化合物的晶析和高分子组分的老化等，这些变化会严重影响火炸药的机械感度和热感度，贮存时间不同的弹药在火灾环境下的反应区别较大。随着贮存时间的增加，热安全性会退化，甚至弹药在寿命尾期出现热安全性临界状态，导致安全风险增大。

为了解决长期贮存弹药热安全性考核验证问题，提高弹药安全性考核准确性，降低弹药使用中的安全风险，本发明了一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法，可以通过高温环境，加速产品寿命，并在弹药加速寿命过程中，开展实时预报剩余寿命，在达到寿命末期后，模拟火灾环境，直至弹药发生反应。通过该方法进行慢速烤燃试验考核，可以实现长期贮存热安全性试验考核，提高弹药安全性考核结果的准确性。

专利文献CN108182500A(申请号：CN201810104642.4)公开了一种基于加速寿命试验的弹药贮存可靠性预测方法要提高弹药贮存可靠性的预测精度，解决传统预测方法计算量大、对小子样数据预测精度难易保证问题。其规划步骤为：对加速寿命试验数据集建立改进的全局粒子群优化BP神经网络模型(简称IGPSO-BP模型)，将粒子群优化算法中的粒子位置定义为BP神经网络中的权值和阈值；通过寻找最优粒子位置的过程得到优化后的网络权值参数，最大程度利用粒子群优化算的全局搜索能力，并充分发挥BP神经网络的局部搜索能力；采用间接法对弹药贮存可靠性进行预测。但该发明没有利用产品加速试验实测温度，综合应用等效寿命实时折算和慢速烤燃技术来实施产品安全试验。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法及系统。

根据本发明提供的一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法，包括：

步骤S1：对产品初始剩余寿命进行计算，对产品施加预设温度，实时监控产品剩余寿命；

步骤S2：当产品的慢速烤燃过程寿命消耗等于实时监控的产品剩余寿命时，进行分步阶梯式加热；

步骤S3：温度传感器监测试验产品温度，当检测到产品温度波动符合预设情况时关闭控制系统。

优选地，利用预设温度加速寿命消耗并实时预估剩余寿命，在寿命符合预设条件时开始升温烤燃；

通过多传感器实时采集产品温度，并实时进行寿命预报；

采用变因子预报折算，采用实测温度进行动态寿命实时预估，折算因子跟随产品实测温度变化而变化；

加入预估了慢速烤燃试验对试验产品寿命的影响环节。

优选地，在所述步骤S1中：

产品寿命为N

N

对产品施加高温T

试验过程实时监控产品剩余寿命N

优选地，在所述步骤S2中：

确定升温时间点，计算慢速烤燃过程寿命消耗N

控制系统控制加热装置按照预设温升速率控制加热，将整个加热过程按照分步阶梯式加热，根据口径，选择分步加热的保持时间，以减小内外温度差，减小反应温度测量的偏差。

优选地，在所述步骤S3中：

加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭；

当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统；

待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

根据本发明提供的一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验系统，包括：

模块M1：对产品初始剩余寿命进行计算，对产品施加预设温度，实时监控产品剩余寿命；

模块M2：当产品的慢速烤燃过程寿命消耗等于实时监控的产品剩余寿命时，进行分步阶梯式加热；

模块M3：温度传感器监测试验产品温度，当检测到产品温度波动符合预设情况时关闭控制系统。

优选地，利用预设温度加速寿命消耗并实时预估剩余寿命，在寿命符合预设条件时开始升温烤燃；

通过多传感器实时采集产品温度，并实时进行寿命预报；

采用变因子预报折算，采用实测温度进行动态寿命实时预估，折算因子跟随产品实测温度变化而变化；

加入预估了慢速烤燃试验对试验产品寿命的影响环节。

优选地，在所述模块M1中：

产品寿命为N

N

对产品施加高温T

试验过程实时监控产品剩余寿命N

优选地，在所述模块M2中：

确定升温时间点，计算慢速烤燃过程寿命消耗N

控制系统控制加热装置按照预设温升速率控制加热，将整个加热过程按照分步阶梯式加热，根据口径，选择分步加热的保持时间，以减小内外温度差，减小反应温度测量的偏差。

优选地，在所述模块M3中：

加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭；

当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统；

待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的技术方案在挖掘加速试验机理基础上，充分利用产品加速试验实测温度，综合应用等效寿命实时折算和慢速烤燃技术来实施产品安全试验，具有新颖性、实用性，有利于降低试验时间成本和经济成本；

2、本发明实现了对长期贮存弹药的热安全性的快速考核验证，降低了弹药实际使用安全风险；

3、本发明提出的变因子加速寿命折算方法，采用实测温度进行加速寿命实时折算，折算因子跟随产品实测温度变化，减少了传统加速寿命试验评估采用定因子折算造成的误差，提出的随温度变动的折算因子方法，克服传统试验方法受限于实验箱温度控制精度的局限，有效提高了折算精度；

4、本发明提出的基于剩余寿命实时预报技术的试验方法，有力支撑了长期贮存后的热安全性快速、准确试验考核，在寿命预报后启动慢速烤燃试验，提高了对试验产品长期贮存热安全性试验的准确性；

5、本发明通过分步阶梯式加热便于减小实时监测温度与被试产品内部温度差，使试验获取的反应温度更为准确。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为试验流程图示意图；

图2为慢速烤燃试验单次分步阶梯式加热示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供了一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法，可以通过高温环境，加速产品寿命，并在弹药加速寿命试验过程中，实时预报剩余寿命，在达到寿命末期后，模拟火灾环境，直至弹药发生反应。通过该方法进行慢速烤燃试验考核，可以实现长期贮存热安全性试验考核，提高弹药考核结果的准确性。

根据本发明提供的一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法，如图1-图2所示，包括：

步骤S1：对产品初始剩余寿命进行计算，对产品施加预设温度，实时监控产品剩余寿命；

具体地，在所述步骤S1中：

产品寿命为N

N

对产品施加高温T

试验过程实时监控产品剩余寿命N

步骤S2：当产品的慢速烤燃过程寿命消耗等于实时监控的产品剩余寿命时，进行分步阶梯式加热；

具体地，在所述步骤S2中：

确定升温时间点，计算慢速烤燃过程寿命消耗N

控制系统控制加热装置按照预设温升速率控制加热，将整个加热过程按照分步阶梯式加热，根据口径，选择分步加热的保持时间，以减小内外温度差，减小反应温度测量的偏差。

步骤S3：温度传感器监测试验产品温度，当检测到产品温度波动符合预设情况时关闭控制系统。

具体地，在所述步骤S3中：

加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭；

当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统；

待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

具体地，利用预设温度加速寿命消耗并实时预估剩余寿命，在寿命符合预设条件时开始升温烤燃；

通过多传感器实时采集产品温度，并实时进行寿命预报；

采用变因子预报折算，采用实测温度进行动态寿命实时预估，折算因子跟随产品实测温度变化而变化；

加入预估了慢速烤燃试验对试验产品寿命的影响环节。

实施例2：

实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

本发明还提供一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验系统，所述基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验系统可以通过执行所述基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法理解为所述基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验系统的优选实施方式。

根据本发明提供的一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验系统，包括：

模块M1：对产品初始剩余寿命进行计算，对产品施加预设温度，实时监控产品剩余寿命；

具体地，在所述模块M1中：

产品寿命为N

N

对产品施加高温T

试验过程实时监控产品剩余寿命N

模块M2：当产品的慢速烤燃过程寿命消耗等于实时监控的产品剩余寿命时，进行分步阶梯式加热；

具体地，在所述模块M2中：

确定升温时间点，计算慢速烤燃过程寿命消耗N

控制系统控制加热装置按照预设温升速率控制加热，将整个加热过程按照分步阶梯式加热，根据口径，选择分步加热的保持时间，以减小内外温度差，减小反应温度测量的偏差。

模块M3：温度传感器监测试验产品温度，当检测到产品温度波动符合预设情况时关闭控制系统。

具体地，在所述模块M3中：

加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭；

当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统；

待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

具体地，利用预设温度加速寿命消耗并实时预估剩余寿命，在寿命符合预设条件时开始升温烤燃；

通过多传感器实时采集产品温度，并实时进行寿命预报；

采用变因子预报折算，采用实测温度进行动态寿命实时预估，折算因子跟随产品实测温度变化而变化；

加入预估了慢速烤燃试验对试验产品寿命的影响环节。

实施例3：

实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

本发明的核心思想是在烤燃试验中，通过连续地施加高温试验，加速弹药寿命，通过采集弹药实时温度，进行剩余寿命的实时预估，判定剩余寿命接近末期时，开始实施慢速烤燃试验，按照设定的温升速率升温，直至弹药发生反应。

一种基于加速寿命试验实时预报的慢速烤燃试验方法，利用高温加速寿命消耗并实时预估剩余寿命，在寿命末期开始升温烤燃。

通过多传感器实时采集产品温度，并实时进行寿命预报；

采用变因子预报折算，采用实测温度进行动态寿命实时预估，折算因子跟随产品实测温度变化而变化。

所述的慢速烤燃试验，采用分步阶梯式加热，根据弹药口径，选择分步加热的保持时间。

加入预估了慢速烤燃试验对试验产品寿命的影响环节。

该方法包含如下步骤：

步骤1：产品寿命为N

N

步骤2：对产品施加高温T

步骤3：试验过程实时监控产品剩余寿命N

步骤4：确定升温时间点。计算慢速烤燃过程寿命消耗N

步骤5：控制系统控制加热装置按照总体25℃/h的温升速率控制加热。将整个加热过程按照分步阶梯式加热。根据弹药口径，选择分步加热的保持时间，以减小弹药内外温度差，减小反应温度测量的偏差。

步骤6：加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭。

步骤7：控制系统关闭。当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统。

步骤8：待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

实施例4：

实施例4为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

步骤1：收集试验产品当前寿命1年，同类产品发生反应的温度140℃。

步骤2：该产品寿命为7年，则该试验产品剩余寿命6年；

步骤3：确定升温时间点。计算慢速烤燃过程寿命消耗0.5年。

步骤4：启动加热，恒定高温设定为80℃，在试验过程中通过布设在试验产品上的传感器实时采集产品温度，温度可能在78℃～82℃之间任意温度，如在某时间段采集到的温度为82℃，则该时间段内的消耗寿命使用82℃折算，在整个试验过程中实时采集温度，使用实时温度计算试验产品消耗的等效寿命N

步骤5：经过10d试验后，该产品剩余寿命为0.5年，此时恒定温度时间结束，开始升温。

步骤6：控制系统控制加热装置按照总体25℃/h的温升速率控制加热。将整个加热过程按照分步阶梯式加热，如按照12min内升高5℃的方法控制。

步骤7：加热过程中，通过多个温度传感器监测试验产品温度，多个温度传感器去异常值后取平均值，通过温度反馈控制加热装置启动关闭。

步骤8：控制系统关闭。当检测到产品温度急剧升高后，说明此时试验产品发生反应，关闭控制系统。

步骤9：待反应完全结束后，通过试验监控、现场残骸判定反应等级；通过控制系统数据，获取反应温度。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。