可靠性增長試驗在載人航天運載火箭電氣產(chǎn)品研制過程中的應(yīng)用

可靠性增長試驗在載人航天運載火箭電氣產(chǎn)品研制過程中的應(yīng)用朱曦全(北京強(qiáng)度與環(huán)境研究所,北京, 100076)摘要:對可靠性增長試驗在載人航天運載火箭電氣產(chǎn)品研制過程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和總結(jié)。該試驗的設(shè)計和實施充分體現(xiàn)了提高產(chǎn)品可靠性的目的。試驗暴露了電氣部分各系統(tǒng)單機(jī)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)數(shù)十項,使產(chǎn)品可靠性得到了切實的增長,保證了整個火箭的可靠性,促進(jìn)了我國可靠性試驗技術(shù)水平的提高。關(guān)鍵詞:可靠性增長試驗;載人運載火箭;電氣產(chǎn)品中圖分類號:V416 　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AThe Application of Reliability Growth Te st in the Development of the Electric Product s of Manned Space Launch VehicleZhu Xiquan(Beijing Institute of Structure & Environment Engineering ,Beijing , 100076)Abstract :The application of reliability growth test in the development of the electric products of manned space launch vehicle is analysed and summarized in this paper. The purpose of the test is to improve reliability of the products. Tens of weak points of single electric product are exposed during the tests ,and the reliability of the products is practically raised. As a result , the reliability of the whole launch vehicle is guaranteed , and the technical level of our reliability growth test is raised as well.Key Words :Reliability growth test ; Manned launch vehicle ;Elect ric products1 　引　言載人航天運載火箭CZ - 2F 是載人航天工程七大系統(tǒng)之一,負(fù)責(zé)將載人飛船送入預(yù)定軌道。載人航天對火箭的可靠性提出了更高的要求,一般運載火箭的可靠性要求為0. 91～0. 93 ,而CZ - 2F 運載火箭的可靠性指標(biāo)要求為0. 97[1 ] ,遠(yuǎn)高于一般運載火箭的可靠性指標(biāo)。因此,必須通過各種手段提高火箭的可靠性,保證宇航員的生命安全。CZ - 2F 火箭(以下用CZ - 2F 代表) 由箭體結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)、電氣部分等組成,整個火箭的可靠性水平由各個部分的可靠性綜合得到。因此,要提高火箭的可靠性,就必須提高各個系統(tǒng)的可靠性。電氣系統(tǒng)是火箭飛行控制和執(zhí)行的核心,包括控制系統(tǒng)、推進(jìn)劑利用系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)、故障檢測處理系統(tǒng)和外測安全系統(tǒng)等,每個系統(tǒng)由若干單機(jī)產(chǎn)品組成,這些系統(tǒng)產(chǎn)品的可靠性是全箭可靠性的基礎(chǔ)。在電氣部分各個系統(tǒng)產(chǎn)品的研制過程中,將可靠性指標(biāo)作為設(shè)計指標(biāo)明確地納入了設(shè)計環(huán)節(jié),并且分配到各個系統(tǒng)的每一個單機(jī)上。沒有良好的單機(jī)可靠性,系統(tǒng)可靠性和火箭的可靠性就無從談起。對每一個單機(jī)電子產(chǎn)品而言,在它的研制初期,其可靠性水平距設(shè)計指標(biāo)尚有較大差距,需要在研制階段通過各種途徑不斷提高可靠性,使其能夠滿足設(shè)計和使用要求,可靠性增長試驗就是提高產(chǎn)品可靠性的一個重要的、切實可行的途徑。本文著重介紹可靠性增長試驗在CZ - 2F 電氣產(chǎn)品研制過程中的應(yīng)用。2 　可靠性增長試驗的技術(shù)思路CZ - 2F 具有可靠性指標(biāo)要求高,子樣少,產(chǎn)品任務(wù)時間短,一次性使用,為成敗型等特點。運載火箭的可靠性從0. 91 增至0. 97 ,單機(jī)產(chǎn)品可靠性增長試驗的試驗時間增加3 倍以上。另外,火箭增加了故障檢測和處理系統(tǒng)、外測安全系統(tǒng),在產(chǎn)品設(shè)計中大量采用了冗余設(shè)計,系統(tǒng)更加復(fù)雜。因此,為了系統(tǒng)地提高CZ - 2F 的可靠性,在現(xiàn)有航天產(chǎn)品可靠性增長試驗方法[2 ]和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)載人航天運載火箭的上述特點,提出了CZ - 2F電氣產(chǎn)品可靠性增長試驗的技術(shù)思路。3 　可靠性增長試驗的應(yīng)力選擇可靠性增長試驗的試驗應(yīng)力須模擬產(chǎn)品的真實工作環(huán)境。CZ - 2F 電氣產(chǎn)品可靠性增長試驗采用綜合環(huán)境應(yīng)力,包括溫度、濕度、振動、電應(yīng)力,這4 種應(yīng)力是產(chǎn)品在工作過程中經(jīng)歷的主要應(yīng)力,也是導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)故障的主要因素。6 　總　結(jié)CZ - 2F 是我國航天史上可靠性增長試驗進(jìn)行得最充分的運載火箭。其可靠性增長試驗具有產(chǎn)品可靠性指標(biāo)高、試驗時間長、試驗產(chǎn)品覆蓋面廣的特點。試驗設(shè)計充分體現(xiàn)了提高產(chǎn)品可靠性的目的,體現(xiàn)了健壯性設(shè)計的思想。試驗的實施,提高了各系統(tǒng)單機(jī)產(chǎn)品的可靠性水平,保證了整個火箭的可靠性,為CZ - 2F 的連續(xù)發(fā)射成功和圓滿完成載人航天任務(wù)打下了良好的基礎(chǔ),促進(jìn)了我國可靠性試驗技術(shù)水平的提高。a) 本試驗考慮到載人航天產(chǎn)品子樣少、成本昂貴、可靠性指標(biāo)高的特點,沒有照搬常規(guī)試驗標(biāo)準(zhǔn),而在產(chǎn)品研制的初樣和試樣階段,以可靠性增長試驗和鑒定試驗相結(jié)合的方式,采用指數(shù)分布定時截尾試驗方案,以暴露產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)為主要工作目標(biāo),實現(xiàn)了產(chǎn)品可靠性的分階段的增長;b) 試驗應(yīng)力選擇模擬產(chǎn)品真實工作環(huán)境,包絡(luò)了產(chǎn)品實際使用的最嚴(yán)酷情況;c) 可靠性增長試驗完成后,對部分產(chǎn)品進(jìn)行了環(huán)境應(yīng)力加嚴(yán)的安全余量試驗,進(jìn)行了故障分析和設(shè)計改進(jìn),進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性;d) 在國內(nèi)首次采用多箱聯(lián)合方法進(jìn)行多剖面可靠性增長試驗,對有減振器產(chǎn)品可靠性增長試驗方法進(jìn)行了探索,提出了切實可行的實施方案;e) 試驗暴露了CZ - 2F 全箭各系統(tǒng)單機(jī)產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)達(dá)數(shù)十項,經(jīng)過試驗- 故障- 糾正- 驗證- 試驗的TAAF 過程,對產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計和工藝改進(jìn),消除了可能引起嚴(yán)重后果的多種故障模式,使各系統(tǒng)電子產(chǎn)品可靠性得到了切實的提高;f) 通過試驗,獲得了產(chǎn)品的可靠性信息,把握了產(chǎn)品的可靠性。致謝:感謝謝培香、徐繼業(yè)和胡彥平等同志,他們的辛勤勞動為本文的撰寫提供了翔實的素材。參　考　文　獻(xiàn)1 　劉竹生. 載人運載火箭的研制原則[J ] . 載人航天,2003 (1) ,25～262 　朱曦全. 淺談航天產(chǎn)品的可靠性增長試驗方法[J ] . 國防科技工業(yè)可靠性技術(shù)交流會論文集,2003 :510～5143 　安偉光,胡經(jīng)　. 可靠性增長試驗方法的研究[M] . 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996 :