军工产品是如何确定可靠性试验剖面的?(二)
确定试验剖面的方法
1、试验环境应力的确定
采用综合环境条件的可靠性试验,试验所采用的环境应力及其随时间变化的情况应能反映现场使用和任务环境特征。可靠性试验的环境应力等级取值不同于环境试验取极值条件的做法,而是模拟现场的综合环境条件。
确定试验环境条件,首先要选取试验中所施加的环境应力类型。应对受试产品预期将经受的环境条件进行全面地分析,并判断产品的可靠性对哪些环境应力的敏感。对于大多数电子、机电产品而言,GJB899推荐试验中施加的环境应力主要有温度(高温、低温、温变率)、振动、湿度等,这是因为上述环境应力对产品的可靠性影响Max,据统计分别占环境引起故障数的40%、27%和19%。因此,考虑这三个因素的作用已经覆盖了86%以上的环境对产品可靠性的影响,而其余环境应力对产品的影响在进行可靠性鉴定试验前已经通过环境鉴定试验进行考核。使用中处于多种环境应力综合作用下的产品,试验时应尽可能对其施加综合环境应力。针对产品所处的使用环境及所需验证的可靠性要求的不同,可以增加其它一些环境应力,如就弹载设备的发射飞行可靠度的可靠性鉴定试验而言,试验中就应施加发射时的冲击应力。
其次,确定试验环境条件,还需确定试验应力等级。确定试验应力等级的依据及优先次序是:
(1)实测应力
确定试验剖面应力等级首先应依据产品在执行典型任务时所处的条件,即应依据实测应力。因此.在制定产品研制计划时,应尽可能在研制初期取得产品的环境实测应力作为一项重要任务予以安排。
(2)估计应力
在无法得到实测应力的情况下,可利用估计应力来确定可靠性试验的环境应力。即根据处于相似位置,具有相似用途的产品,在执行相似任务时测得的实际数据,经过分析后确定可靠性试验的环境应力。
(3)参考应力
在无法得到实测应力,又无法得到估计应力的情况下,可利用国军标GJB899-90《可靠性鉴定与验收试验》附录B提供的应力或提供的方法确定可靠性试验的环境应力。
在确定环境应力的过程中应遵照如下几条基本原则:
(a)代表性 得出的环境量值尽量接近实际使用环境,因此应包括极值和中间值,量值大小与持续时间同现场暴露相关联,其施加次序尽量模拟任务中的次序。
(b)简单性 确定量值的方法必须简单,易于在实验室实施。
(c)经济性 处理后的环境应力在试验剖面中所带来的风险要与可靠性试验中有关风险相协调。制定的剖面应在现有试验设备能力范围之内,且便于实施,费用合理。
2、试验剖面的组成
在应力种类和应力等级确定后,应确定试验剖面,试验剖面是将所选的环境应力及其变化趋势按时间轴进行安排。这种安排应能反映受试产品现场使用时所遇到的工作模式、环境条件及其变化趋势。各种应力的施加时间应按产品寿命周期内预计会遇到的各种环境条件下和任务持续时间的比例确定。
产品的可靠性试验剖面,如无特殊要求,一般由以下内容组成:
根据任务剖面分别确定冷天和热天环境条件以及冷热天之间的交替循环;
每一任务前应有冷透、热透时间(根据产品特点而定),在此期间产品不工作;
选取环境应力(一般为高、低温、温变、湿度、振动)及电应力以及根据产品使用特点而确定的其它应力时,应明确:
(1)选取几种应力种类及量值的大小;
(2)每种应力量值被暴露的持续时间;
(3)每种应力的施加排序。
3、试验剖面的确定过程
1)确定任务剖面。
产品可能执行单项或多项任务,在制定可靠性试验剖面时,首先应对产品的任务剖面进行全面分析,从中选定对产品的可靠性影响Max的一个或几个典型的任务剖面,作为制定可靠性试验剖面的依据。不同的任务剖面,即应给出不同的任务特性参数图或表。如:陆上发射的Missiles任务剖面应包括地面射前检查和Missiles自由飞行二种状态;空中飞射的任务剖面则应包括挂飞和自由飞行二种状态等。确定任务剖面时应分别按二种任务来确定各自的任务剖面,综合任务剖面则是按各种任务出现的时间比例合成。任务参数特性表按阶段给出,如对飞机、Missiles的飞行阶段,应给出阶段高度、阶段马赫数、阶段持续时间及各状态之间的转换速率等。另外,还应确定产品在装备中的安装位置和冷却方式等。
(2)确定环境剖面
根据给定的任务剖面、产品的安装位置、冷却方式、利用经验公式和实测数据计算出环境参数,确定环境剖面。为了准确地描述环境剖面,可编制环境剖面数据表和图。不同类型的武器装备所对应的环境剖面也不相同,如对于飞机、Missiles,其环境剖面应包括以下主要内容:
(a)任务阶段; (b)持续时间;(c)高度;(d)舱温;(e)温度变化率;
(f)动压; (g)功率谱密度(几种量值); (h)湿度;(i)产品通、断电情况; (j)输入电压。
(3) 确定试验剖面
要对不同的环境剖面进行计算,并进行适当的简化,并考虑各种任务剖面的时间进行加权,把环境剖面转化为试验剖面。And finally,根据试验设备能力等其它因素确定的综合试验剖面。