“航天产品环境与可靠性试验”课程总结

大家好!“赛思1930微课”第二期在521日晚圆满的落下帷幕了。首先,在此感谢我们党炜老师的精彩讲课,同时感谢各位同仁的大力支持和积极的参与。本次讲坛主要针对“航天产品环境与可靠性试验”做了详细的介绍和分析,具体内容现总结如下:


一、环境试验与可靠性试验

1、试验的依据标准

环境试验依据标准:GJB4239《装备环境工程通用要求》

可靠性试验依据标准:GJB450《装备可靠性工程通用要求》、GJB899《可靠性鉴定与验收试验》


2、环境试验与可靠性试验的区别

环境试验与可靠性试验的区别主要表现在“试验应力”与“环境因素”两个维度,试验应力的高低不同和考虑的环境因素不同。“试验应力”与“环境因素”两个维度的不同也可以归结为两点:“极限”和“典型”。环境试验为极限应力,环境因素考虑的也比较全;可靠性试验为典型应力,典型环境因素。

这两点从可靠性定义出发是可以捋清楚的,可靠性是在规定的条件与时间下,完成规定功能的能力,所以要考核可靠性必须在典型应力典型环境因素下对可靠性进行考核,这才是与可靠性需求与可靠性表征相一致的。


3、航天领域内的环境与可靠性试验

航天领域内环境试验主要考虑的环境要素为:温度、热、力学、辐射环境,可靠性试验与其大致相同。因为在航天领域内环境因素不是很多,在普通装备环境中,环境因素比航天环境因素复杂一些。比如一般装备环境因素考虑的盐雾、沙尘等,环境试验则不需要考虑这些,所以航天领域内环境试验与可靠性试验考虑要素基本一致。

在航天环境试验中也隐藏着一些可靠性试验,例如:环境应力筛选试验和老炼试验,这两个试验有时候是可以互相替代的。这两个试验在我们上述所说的标准里面是属于可靠性试验中的工程试验的。这就是目前航天领域内可靠性与环境试验的现状。

航天领域环境试验与可靠性试验的环境因素基本相同,试验应力不同。环境试验为极限应力,可靠性试验为典型应力。有一些专家把环境试验叫做“环境可靠性试验”,是因为我们通过理论办法与公式把极限应力转化为典型应力,航天环境试验既承担了环境试验的角色又承担了可靠性试验的角色。我们一般利用加速模型把极限应力转化到典型工况里面,这样就把环境试验与可靠性试验统筹了起来,所以在航天领域,环境试验与可靠性试验既有不同但又是紧紧联系的。

二、对于可靠性与环境试验错误认识的“纠偏”

1、可靠性增长与可靠性增长试验的混淆

可靠性增长比较广泛,本质是发现错误并更改的过程;可靠性增长试验是建立在典型工况下,根据定量化模型观察可靠性增长变化并定量描述的试验方法。很多人把老炼试验归于可靠性增长试验这是不对的,老炼试验是一种可靠性增长活动并非可靠性增长试验。


2、关于试验中的“降条件”

许多人会有这样一个问题,在整星或是整器上系统层面安装层面响应比较低,为什么在单机时做很高的试验条件。这是由于试验目的不一样,产品层次越高,目的越单一,考虑的试验条件就越低,在整机或整器上仅仅考虑环境的适应性。在单机层面不仅仅考虑环境适应性,还要考虑设计裕度。有些项目涉及到单板机的还需要对工艺质量考核。

三、环境试验的设计与规划

目前项目经费缩水严重,成本控制的重要性逐渐显现出来。而试验成本一般在项目成本中占很大比重,所以合理地规划和设计试验变得尤为重要。

以下介绍“三个剖面+产品分析+综合分析方法”对环境试验进行规划

1、任务剖面—–表征产品工作状态的时序关系。例如,什么时候开机,以怎样的工作模式在运行,持续时间多长。

2、环境剖面—–产品执行任务过程中遇到的环境要素分析全面,环境条件高低分析全面,环境持续时间多长分析全面,它是一种环境要素量级的试验关系。

3、寿命期环境剖面——任务剖面与环境剖面都是一一对应的。寿命期环境剖面包含多个任务与环境剖面,是对产品全生命周期的任务与环境试验全面分析。是前面任务与环境剖面的拓展。

4、产品功能建模—–认清楚自己产品怎样。我们通常采用功能建模的方法(IDEF0),这种方法将产品从系统——分系统——设备——功能模块一层层往下分,建立各个功能单元的连接关系。这种功能单元有输入有输出,上面有控制下面有资源需求,把这些功能单元连接起来,这样各个功能单元之间的关系就建立起来了。

5、综合分析—–将以上三个剖面与产品建模综合分析。方法比较多,系统科学性的方法就是利用FMEA(故障模式影响分析)。弄清楚故障模式与原因机理的情况,进而分析得出风险情况,再采取措施去验证。这样就能将三个剖面与产品建模有效的连接起来了。


在神舟8号实验中的运用

举一个实例,我们将以上设计方法运用到了神舟8号的一个科学项目中。首先我们认清了环境剖面:发射起飞、在轨飞行、返回着陆等大事件。在生命期环境剖面里对应着一个小剖面——着陆冲击,对于产品分析层面,科学实验有一个培养基。在第五个步骤综合分析中,分析环境剖面里的着陆冲击对培养基固定状态的影响,利用FMEA分析出培养基有可能坍塌,我们进一步进行影响分析,发现坍塌之后会完全丧失在轨飞行进行科学实验的成果。通过以上三个剖面产品与综合分析我们进行这项试验,实验结果为17个产品坍塌了3个,这样我们就对3个产品进行改进,最终试验取得了成功。

以上就是本次讲课总结,如有疑问请留言!再次感谢大家参与!


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