航天產品的可靠性增長試驗方法高溫高濕試驗箱

一、概述航天產品開展可靠性增長試驗的依據主要有GJB1407-1992《可靠性增長試驗》(以下簡稱GJB1407)和QJ3127-2000《航天產品可靠性增長試驗指南》(以下簡稱QJ3127)。其中GJB1407是可靠性增長試驗的基礎標準，主要采用Duane模型以及AMSAA方法進行試驗設計和數據分析，但由于試驗時問較長，統計分析主要基于大量故障樣本進行。由于航天產品具有的高可靠、高價值等特點，使試驗時問受限，試驗故障較少，GJB1407在航天領域應用不多。QJ3127在GJB1407的基礎上，增加了無增長模型的預鑒定試驗方案，也稱為指數分布的定時截尾試驗方案，這種試驗方案借鑒了可靠性鑒定試驗的思想，試驗時問較短，在航天領域應用廣泛。因為航天產品一般是一次性使用，更加關注產品任務的成敗問題，所以談到航天產品的可靠性增長，一般是指任務可靠性的增長。根據GJB1407，一般可靠性增長試驗在試驗前需制訂可靠性增長模型，在試驗中根據故障情況繪制增長曲線。GJB1407中給出了跟蹤產品可靠性增長狀態的圖分析法，即Duane模型。使用Duane模型的可靠性增長試驗有如下特點:a.有起始點；b.有計劃；c.可以通過試驗得到增長率。這種試驗方法在多次重復性使用的產品中得到了廣泛的應用。但一次性使用的航天產品屬于成敗型產品，產品任務時問短，采用GJB 1407Duane模型進行可靠性增長試驗，往往試驗時問過長，達到產品任務時間的幾百倍至上千倍，在工程中難以應用。
二、航天產品三結合的可靠性增長試驗思路
根據航天產品的特點，經過多年實踐，在可靠性增長試驗領域，形成了有自己特色的可靠性試驗工作思路。即單機級試驗和分系統以及系統級試驗相結合，初樣階段和試樣階段試驗相結合，增長試驗和預鑒定試驗相結合的總體思路。即在研制的初樣和試樣階段，根據不同階段的可靠性增長目值，進行此階段的可靠性增長試驗(采用增長試驗和預鑒定試驗相結合的方案)。在特定的階段，逐級進行產品的單機、分系統、系統級乃至全系統可靠性增長試驗，實現產品可靠性的分階段逐級增長。
1、單機和系統級試驗相結合單機可靠性是系統可靠性的基礎，沒有單機可靠性，系統及全箭可靠性就無從談起。所以，各個系統的單機電了產品必須進行足夠的可靠性增長試驗，從而為全箭的可靠性打下一個良好的可靠性基礎。東莞市賽思檢測設備有限公司另一方面，系統級可靠性試驗能夠考核單機試驗無法考核的問題，和單機試驗相比，系統級試驗具有如下兒個特點:系統結構真實，邊界條件更加真實，載荷模擬更加真實。系統級可靠性試驗，產品實際上是在系統聯接狀態下工作，系統內各個產品之間的聯接、匹配和協調工作關系能夠得到考核，而且，由于上述兒個特點，系統級試驗的試驗應力分布和試驗應力量級都更加真實，因而其故障模式也更加接近實際使用狀態，通過試驗能夠切實提高產品的使用可靠性。這樣，通過單機、分系統、系統級直至全系統可靠性增長試驗，能夠扎實地使產品的可靠性得到逐級提高。單機可靠性試驗和系統可靠性試驗是航天產品可靠性試驗這一個問題的兩個方面，不能夠相互替代，應互相補充。在實踐中，要避免兩種傾向:a)重單機不重系統;b)重系統不重單機。第1種情況的產生，原因是多方面的，很大程度上是因為設計單位試驗設備能力不具備，無法進行系統級可靠性試驗，另外，系統級試驗代價較高，需要產品、試驗經費和研制周期的投入，一般設計單位難以單獨承受。不進行系統級的試驗，造成可靠性工作不完整，整個系統的可靠性得不到增長和驗證。第2種情況在工程實際工作中也經常會發生，因為系統是由單機組成的，所以從數學上講，系統可靠性指標要遠遠低于單機可靠性指標，故系統級可靠性試驗的時問一般遠遠短于單機時問。為了節省研制周期，有些單位就希望不單獨進行單機可靠性增長試驗，直接進行系統級試驗，這種情況會導致產品在系統級可靠性試驗或實際使用時單機層次的可靠性問題層出不窮，一方面使系統級試驗無法順利進行，而一旦交付使用，則在實際使用中也嚴重影響產品的使用效率。
2、初樣和試樣階段試驗相結合航天產品在研制過程中分為初樣和試樣兩個階段，在這兩個階段中分別進行單機、分系統直至全系統的可靠性增長試驗。這樣，可以使產品設計和生產過程中的薄弱環節及早暴露并及時采取改進措施，將產品的可靠性增長工作納入產品研制的全過程，避免在研制后期因為可靠性問題進行重大設計改變而造成工作上的被動局面，適應了型號的研制階段需求。另外，分階段的可靠性增長試驗還有一個優點，能夠使前一階段的問題在后續階段解決，為產品設計改進留有余地。
3、可靠性增長試驗和預鑒定試驗相結合增長試驗和預鑒定試驗相結合，即采取鑒定試驗方案，根據給出的產品階段可靠性目標值，以鑒定試驗方式確定試驗時問。
三、無模型可靠性增長試驗方法
對于可靠性隨時間變化服從指數分布的產品，按照*情況確定其試驗時間如下:
θ_L=-t/lnR_L  （1）
T=θ_L?ln(1/β) （2）
式中R_L 為階段可靠性增長要求值；t為任務時間；θ_L為平均*工作時間；T為總試驗時間；β為使用方風險。試驗完成后，對產品的可靠性進行評估，根據定時截尾的試驗方案，對于可靠性FU從指數分布的產品，產品*工作時間的單側置信下限服從自由度為2r+2的χ_2分布，由下式給出:θ_L=2T/(χ^2 (γ,2r+2))  （3）式中r為故障數，γ=1-β為置信度。一般地，風險和置信度由可靠性研制合同給出，如果研制合同沒有具體規定，則初樣階段使用方風險選取20% ~35 %，試樣階段選取10%~20%。不同的是，鑒定試驗中須根據GJB 899 選定試驗方案，給出接收和拒收準則，在試驗過程中根據故障情況判定是否接收產品;而作為增長試驗，在試驗過程中希望通過故障暴露薄弱環節，不設接收拒收判據，試驗中出現的故障均須進行故障機理分析，采取改進措施并經試驗驗證，以使產品的可靠性得到提高。這種試驗方法沒有具體的可靠性增長模型，又稱為無模型可靠性增長試驗方法。
四、無模型可靠性增長試驗方法的優缺點
1、優點與有模型可靠性增長試驗方法相比較，可靠性增長試驗和預鑒定試驗相結合的試驗方法有如下一些優點:a)避免了由于可靠性預計不準確使有模型增長試驗不成功或無法完成;b)產品試驗時問比較確定，能夠較好地從周期和成本兩個方面對可靠性增長試驗進行安排和控制，有利于對可靠性增長試驗進行總體把握，從而使更多的產品能夠參加可靠性增長試驗，促進產品可靠性水平的提高;c)雖然采用鑒定試驗案，但是在試驗過程中，以暴露產品的薄弱環節，采取糾正措施并消除故障機理為主要工作目標，通過試驗一改進一再試驗過程重在使產品的可靠性得到確實的增長；d)如果產品在試驗過程中出現較多的故障，也可以采用Duane模型進行增長趨勢分析。
2、缺點無模型可靠性增長試驗方法需要解決如下兩個問題:
a)試驗過程中產品未出現故障，產品狀態在試驗前后無變化，則產品的可靠性在試驗中沒有得到增長；
b)產品在試驗中出現故障，如果判定為責任故障，則因為試驗時問按照*情況計算得到，那么，根據可靠性評估公式，可靠性評估值不可能達到試驗前規定的目標值，這樣，意味著經過增長試驗，可靠性指標未達到目標值。出現這兩種情況，在工程應用中，本著提高產品可靠性，獲得產品可靠性信息的原則，一般采取如下的處理方式:a)產品在試驗過程中未出現故障，可能是產品本身可靠性已經達到要求值或者試驗應力選擇偏低，不足以激發故障。對后者要進行在環境應力加嚴條件下的步進應力安全余量試驗，即在可靠性增長試驗完成后，逐步增加試驗剖面中各項應力，繼續進行試驗。這樣可以獲得產品出現故障的應力條件和故障模式，對這兩項故障信息進行分析，能夠為可靠性設計提供很好的借鑒。
b)產品在試驗中出現故障，分兩種情況處理:
1)故障定位準確、機理清楚、措施有效，經試驗驗證，消除了故障機理，判定此類故障在以后使用中不會再發生，則在可靠性評估中予以剔除，不影響可靠性增長試驗評估結果，試驗結果仍然滿足指標要求；
2)故障機理復雜，一時難以消除，則考慮到可靠性增長試驗的階段性，將此故障留至后續階段工作中解決，對當前試驗做階段性總結。

高溫高濕試驗箱技術規格：