可靠性增长试验在载人航天运载火箭电气产品研制过程中的应用

可靠性增长试验在载人航天运载火箭电气产品研制过程中的应用朱曦全(北京强度与环境研究所,北京, 100076)摘要:对可靠性增长试验在载人航天运载火箭电气产品研制过程中的应用进行了分析和总结。该试验的设计和实施充分体现了提高产品可靠性的目的。试验暴露了电气部分各系统单机产品薄弱环节数十项,使产品可靠性得到了切实的增长,保证了整个火箭的可靠性,促进了我国可靠性试验技术水平的提高。关键词:可靠性增长试验;载人运载火箭;电气产品中图分类号:V416 　　文献标识码: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　言载人航天运载火箭CZ - 2F 是载人航天工程七大系统之一,负责将载人飞船送入预定轨道。载人航天对火箭的可靠性提出了更高的要求,一般运载火箭的可靠性要求为0. 91～0. 93 ,而CZ - 2F 运载火箭的可靠性指标要求为0. 97[1 ] ,远高于一般运载火箭的可靠性指标。因此,必须通过各种手段提高火箭的可靠性,保证宇航员的生命安全。CZ - 2F 火箭(以下用CZ - 2F 代表) 由箭体结构、发动机、电气部分等组成,整个火箭的可靠性水平由各个部分的可靠性综合得到。因此,要提高火箭的可靠性,就必须提高各个系统的可靠性。电气系统是火箭飞行控制和执行的核心,包括控制系统、推进剂利用系统、遥测系统、故障检测处理系统和外测安全系统等,每个系统由若干单机产品组成,这些系统产品的可靠性是全箭可靠性的基础。在电气部分各个系统产品的研制过程中,将可靠性指标作为设计指标明确地纳入了设计环节,并且分配到各个系统的每一个单机上。没有良好的单机可靠性,系统可靠性和火箭的可靠性就无从谈起。对每一个单机电子产品而言,在它的研制初期,其可靠性水平距设计指标尚有较大差距,需要在研制阶段通过各种途径不断提高可靠性,使其能够满足设计和使用要求,可靠性增长试验就是提高产品可靠性的一个重要的、切实可行的途径。本文着重介绍可靠性增长试验在CZ - 2F 电气产品研制过程中的应用。2 　可靠性增长试验的技术思路CZ - 2F 具有可靠性指标要求高,子样少,产品任务时间短,一次性使用,为成败型等特点。运载火箭的可靠性从0. 91 增至0. 97 ,单机产品可靠性增长试验的试验时间增加3 倍以上。另外,火箭增加了故障检测和处理系统、外测安全系统,在产品设计中大量采用了冗余设计,系统更加复杂。因此,为了系统地提高CZ - 2F 的可靠性,在现有航天产品可靠性增长试验方法[2 ]和经验的基础上,根据载人航天运载火箭的上述特点,提出了CZ - 2F电气产品可靠性增长试验的技术思路。3 　可靠性增长试验的应力选择可靠性增长试验的试验应力须模拟产品的真实工作环境。CZ - 2F 电气产品可靠性增长试验采用综合环境应力,包括温度、湿度、振动、电应力,这4 种应力是产品在工作过程中经历的主要应力,也是导致产品出现故障的主要因素。6 　总　结CZ - 2F 是我国航天史上可靠性增长试验进行得最充分的运载火箭。其可靠性增长试验具有产品可靠性指标高、试验时间长、试验产品覆盖面广的特点。试验设计充分体现了提高产品可靠性的目的,体现了健壮性设计的思想。试验的实施,提高了各系统单机产品的可靠性水平,保证了整个火箭的可靠性,为CZ - 2F 的连续发射成功和圆满完成载人航天任务打下了良好的基础,促进了我国可靠性试验技术水平的提高。a) 本试验考虑到载人航天产品子样少、成本昂贵、可靠性指标高的特点,没有照搬常规试验标准,而在产品研制的初样和试样阶段,以可靠性增长试验和鉴定试验相结合的方式,采用指数分布定时截尾试验方案,以暴露产品薄弱环节为主要工作目标,实现了产品可靠性的分阶段的增长;b) 试验应力选择模拟产品真实工作环境,包络了产品实际使用的最严酷情况;c) 可靠性增长试验完成后,对部分产品进行了环境应力加严的安全余量试验,进行了故障分析和设计改进,进一步提高了产品的可靠性;d) 在国内首次采用多箱联合方法进行多剖面可靠性增长试验,对有减振器产品可靠性增长试验方法进行了探索,提出了切实可行的实施方案;e) 试验暴露了CZ - 2F 全箭各系统单机产品薄弱环节达数十项,经过试验- 故障- 纠正- 验证- 试验的TAAF 过程,对产品薄弱环节进行了系统的设计和工艺改进,消除了可能引起严重后果的多种故障模式,使各系统电子产品可靠性得到了切实的提高;f) 通过试验,获得了产品的可靠性信息,把握了产品的可靠性。致谢:感谢谢培香、徐继业和胡彦平等同志,他们的辛勤劳动为本文的撰写提供了翔实的素材。参　考　文　献1 　刘竹生. 载人运载火箭的研制原则[J ] . 载人航天,2003 (1) ,25～262 　朱曦全. 浅谈航天产品的可靠性增长试验方法[J ] . 国防科技工业可靠性技术交流会论文集,2003 :510～5143 　安伟光,胡经　. 可靠性增长试验方法的研究[M] . 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996 :