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《電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗雜志》2016年第4期

摘要：

在裝備的研制過程中，研制單位關(guān)注的往往是產(chǎn)品的功能和性能能否滿足使用方的要求，而對產(chǎn)品的可靠性缺少應(yīng)有的關(guān)注，從而導(dǎo)致了產(chǎn)品的可靠性水平偏低。通過實例介紹，提出了一套自下而上的、系統(tǒng)的空地導(dǎo)彈研制全過程中的可靠性提升方案。該方案具有省時、高效和費用低的特點，可供類似產(chǎn)品研制單位和可靠性管理工作者參考。

關(guān)鍵詞：

空地導(dǎo)彈；可靠性提升方案；可靠性試驗；研制全過程

0引言

空地導(dǎo)彈是實施有效打擊的重要武器之一，是戰(zhàn)場的“清道夫”，是對地面上各種目標(biāo)實施“點穴式攻擊”的殺手锏武器，是戰(zhàn)場“外科手術(shù)”式打擊的有效武器[1]。因此，空地導(dǎo)彈的可靠性水平，對我軍的作戰(zhàn)能力有重大的影響。在過去一些空地導(dǎo)彈的研制過程中，由于型號總師單位和研制廠家對產(chǎn)品的可靠性工作缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃，感覺無從下手，因此，其進(jìn)行的可靠性試驗往往不能有效地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，可靠性工作費時費力，事倍功半；或者只有可靠性工作規(guī)劃，實際工作中則對可靠性工作放任不管，規(guī)劃和實際“兩張皮”的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。為了盡可能地提早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，采取有效的措施來健壯產(chǎn)品，提高空地導(dǎo)彈的可靠性水平，保證產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)能夠滿足研制總要求的規(guī)定，節(jié)約后期維護(hù)成本，我們應(yīng)將可靠性工作盡早地規(guī)劃到產(chǎn)品的研制過程中去。以下以電子五所為某型空地導(dǎo)彈策劃的可靠性試驗與評價方案為例，提出一種系統(tǒng)的、貫穿產(chǎn)品研制全過程的，從電子樣機到實物、從組件到整設(shè)備的可靠性提升的總體方案，以期以較少的費用使空地導(dǎo)彈的可靠性水平得到較大的提高。

1總體方案的分析思路

空地導(dǎo)彈一般由彈體結(jié)構(gòu)、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、引戰(zhàn)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等組成[2]，其組成框架如圖1所示。其中，制導(dǎo)控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)都是電子產(chǎn)品比較集中的部分。按照武器裝備研制的慣例和空地導(dǎo)彈自身的特點，在產(chǎn)品論證立項以后，進(jìn)入研制階段。研制過程一般分為方案階段（F）、程控彈階段（C）、自導(dǎo)彈階段（S）和設(shè)計定型階段（D）。該型空地導(dǎo)彈（以下簡稱020）的研制過程中，擬采用的可靠性試驗包括以下幾種。

a）可靠性仿真試驗可靠性仿真試驗通過仿真手段向產(chǎn)品施加規(guī)定的溫度、振動和電應(yīng)力，預(yù)計產(chǎn)品在熱設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)和產(chǎn)品的故障模式，以指導(dǎo)和修改產(chǎn)品的設(shè)計。可靠性仿真試驗一般應(yīng)用于電子產(chǎn)品的設(shè)計階段，在產(chǎn)品的方案設(shè)計階段，通過可靠性仿真試驗可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的可靠性薄弱環(huán)節(jié)并指出潛在故障發(fā)生的位置和原因，以指導(dǎo)設(shè)計改進(jìn)，提高產(chǎn)品的可靠性水平。在電子樣機上進(jìn)行可靠性仿真試驗，可以有效地降低生產(chǎn)成本。

b）可靠性強化試驗可靠性強化試驗采用比技術(shù)規(guī)范極限更加嚴(yán)酷的試驗應(yīng)力，加速地激發(fā)產(chǎn)品的潛在缺陷，通過對故障模式、故障機理的分析不斷地進(jìn)行故障糾正和驗證，快速地提高產(chǎn)品的固有可靠性。可靠性強化試驗一般應(yīng)用于新研的電子產(chǎn)品上，以組件的形式進(jìn)行試驗。在程控階段基本完成，進(jìn)入自導(dǎo)階段時選取具有代表性的關(guān)鍵、重要新研產(chǎn)品開展可靠性強化試驗。可靠性強化試驗?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)產(chǎn)品上通過一般可靠性試驗不易發(fā)現(xiàn)的潛在故障，特別適用于發(fā)現(xiàn)外場經(jīng)常出現(xiàn)的、但是通過一般環(huán)境應(yīng)力篩選試驗難以篩選出來的“頑疾”。可靠性強化試驗一般不在純機械結(jié)構(gòu)及火工品等產(chǎn)品上進(jìn)行。

c）可靠性研制試驗可靠性研制試驗采用可靠性鑒定試驗的試驗剖面，其目的是運用成熟的可靠性試驗技術(shù)，進(jìn)一步地激發(fā)產(chǎn)品的潛在故障，改進(jìn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)。在重要機電和電子產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行了可靠性強化試驗，各部件已經(jīng)具備了一定的可靠性水平的基礎(chǔ)上，在分系統(tǒng)一級進(jìn)行可靠性研制試驗，對分系統(tǒng)的可靠性水平進(jìn)行摸底，是保證整彈可靠性的有效手段。在自導(dǎo)彈階段末期，產(chǎn)品基本固化后，對關(guān)鍵、重要的分系統(tǒng)開展可靠性研制試驗。

d）可靠性鑒定試驗在設(shè)計定型階段，對整彈和研制總要求有單獨的可靠性指標(biāo)要求的分系統(tǒng)開展可靠性鑒定試驗，驗證其可靠性指標(biāo)是否滿足研制總要求的規(guī)定，為產(chǎn)品的設(shè)計定型提供依據(jù)。經(jīng)過可靠性強化試驗和可靠性研制試驗后的整彈產(chǎn)品具有較高的可靠性水平，在設(shè)計定型階段，對定型級別較高的重要分系統(tǒng)和整彈進(jìn)行可靠性鑒定試驗。可靠性鑒定試驗由有資質(zhì)的獨立于承制方的實驗室承擔(dān)，驗證其可靠性指標(biāo)是否滿足研制總要求的規(guī)定。鑒于發(fā)動機和戰(zhàn)斗部的特殊性，其相關(guān)的可靠性評價由指定的單位實施，此處不作論述，整個方案的策劃如表1和圖2所示。

2試驗要求與實施

2.1可靠性仿真試驗

2.1.1可靠性仿真試驗的目的

可靠性仿真試驗的目的是通過試驗來發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并指出產(chǎn)品的潛在故障發(fā)生的位置和原因，以指導(dǎo)設(shè)計改進(jìn)，提高產(chǎn)品的可靠性水平[3]。

2.1.2可靠性仿真試驗方案綜合試驗剖面

根據(jù)總體單位確定，試驗環(huán)境應(yīng)力包括：溫度應(yīng)力、振動應(yīng)力和電應(yīng)力。通過對產(chǎn)品典型的工作環(huán)境溫度，掛飛工作時的起飛振動量值、最大振動量值和最小振動量值，標(biāo)稱電壓、上限電壓和下限電壓的施加，以及環(huán)境控制條件和電路工作條件的仿真施加，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并指出潛在故障發(fā)生的位置和原因。

2.1.3可靠性仿真試驗的實施過程

本次可靠性仿真試驗共有5個項目，具體的流程如圖3所示。

2.1.4可靠性仿真試驗的產(chǎn)品項目

在方案階段，針對裝備中重要的新研電子設(shè)備開展可靠性仿真試驗，初步規(guī)劃對任務(wù)計算機進(jìn)行可靠性仿真試驗。

2.2可靠性強化試驗

2.2.1可靠性強化試驗的目的

可靠性強化試驗是一種研制試驗，又被稱為加速應(yīng)力試驗（AST：AcceleratedStressTest）或高加速壽命試驗（HALT：HighlyAcceleratedLifeTest）等。在產(chǎn)品的研制階段，采用比技術(shù)規(guī)范極限更加嚴(yán)酷的試驗應(yīng)力，加速地激發(fā)產(chǎn)品的潛在缺陷，通過對故障模式、故障機理的分析不斷地進(jìn)行故障糾正和驗證，快速地提高產(chǎn)品的固有可靠性。試驗?zāi)苷页霎a(chǎn)品的耐應(yīng)力極限，包括工作應(yīng)力極限和破壞應(yīng)力極限，并確定產(chǎn)品的工作應(yīng)力裕度和破壞應(yīng)力裕度。

2.2.2可靠性強化試驗方案

可靠性強化試驗包括試驗前準(zhǔn)備工作、溫度步進(jìn)試驗（低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗和高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗）、快速溫度變換試驗、振動步進(jìn)試驗和綜合環(huán)境應(yīng)力試驗5個階段，各個承制方制定各種產(chǎn)品相應(yīng)的可靠性強化試驗大綱，并報總體單位審查，可靠性強化試驗的流程如圖4-5所示。

2.2.3可靠性強化試驗的實施過程

可靠性強化試驗的實施過程包括：

1）制定可靠性強化試驗規(guī)范；

2）編寫各產(chǎn)品的可靠性強化試驗大綱；

3）受試設(shè)備試驗前的工作要求及預(yù)處理；

4）試驗實施：

5）故障分析和糾正措施；

6）糾正措施驗證；

7）編寫試驗報告。（注：進(jìn)行可靠性強化試驗前需要研制單位和試驗單位進(jìn)行充分的溝通，提供產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)參數(shù)以便確定試驗條件和制定試驗大綱；在試驗的實施過程中，研制單位應(yīng)盡可能地準(zhǔn)備足夠多的備件供試驗過程中更換。）

2.2.4可靠性強化試驗的產(chǎn)品項目

020中屬于關(guān)重件的機電產(chǎn)品和電子產(chǎn)品有導(dǎo)引頭、任務(wù)計算機、慣性導(dǎo)航裝置、引信和電氣綜控組合。對于經(jīng)長期實際使用和驗證，其可靠性能夠得到保證的成熟產(chǎn)品，無重大更改的可以不進(jìn)行可靠性強化試驗。本例中因引信為改進(jìn)產(chǎn)品，故可靠性強化試驗選用導(dǎo)引頭、任務(wù)計算機、慣性導(dǎo)航裝置和電氣綜控組合進(jìn)行。規(guī)劃的強化試驗產(chǎn)品項目如表2所示。

2.3可靠性研制試驗

2.3.1可靠性研制試驗的目的

可靠性研制試驗的目的是運用成熟的可靠性試驗技術(shù)，進(jìn)一步地激發(fā)產(chǎn)品的潛在故障，改進(jìn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，并對分系統(tǒng)的可靠性水平進(jìn)行摸底。可靠性研制試驗采用可靠性鑒定試驗的試驗剖面。

2.3.2可靠性研制試驗方案

可靠性研制試驗采用以下定時截尾試驗方案：a）在規(guī)定的綜合環(huán)境應(yīng)力條件下，樣機連續(xù)累計試驗366h無關(guān)聯(lián)責(zé)任故障（r=0），則結(jié)束試驗；若在試驗期間出現(xiàn)故障，則暫停試驗，對故障進(jìn)行分析、排故和糾正后，重新進(jìn)行試驗。b）故障數(shù)不得超過2個，總累計有效試驗時間不得超過1098h。符合以上兩種試驗方案之一的，則完成本次可靠性研制試驗。試驗過程中排故時只能更換元器件和零部件，不能更換受試樣機。如果受試樣機的故障為元器件故障，則必須對元器件進(jìn)行失效分析，找出元器件的失效機理，并落實糾正措施。

2.3.3可靠性研制試驗的實施過程

可靠性研制試驗的主要實施過程包括：

1）編寫各產(chǎn)品的可靠性研制試驗大綱；

2）受試設(shè)備試驗前的工作要求及預(yù)處理；

3）試驗實施；

4）故障分析和糾正措施；

5）糾正措施驗證；

6）編寫試驗報告。

2.3.4可靠性研制試驗的產(chǎn)品項目

在定型階段，針對裝備中重要的新研電子和機電產(chǎn)品開展可靠性研制試驗，規(guī)劃的可靠性研制試驗項目如表3所示。

2.4可靠性鑒定試驗

2.4.1可靠性鑒定試驗的目的

可靠性鑒定試驗是為了鑒定承制方設(shè)計、研制出的產(chǎn)品，是否達(dá)到了研制總要求規(guī)定的可靠性水平，并給出合格與否的結(jié)論[4]。

2.4.2可靠性鑒定試驗方案

全彈掛飛可靠性鑒定試驗與評定方法按掛飛可靠性MTBF最低可接受值假定為150h，則按照GJB899A-2009的要求選擇統(tǒng)計試驗方案30-2[3]，≤1個故障接收，試驗時間為θ1的2.44倍，即366臺時。飛行訓(xùn)練彈可靠性鑒定試驗與評定方法按掛飛可靠性MTBF最低可接受值假定為200h，則按照GJB899A-2009的要求選擇統(tǒng)計試驗方案30-2，≤1個故障接收，試驗時間為θ1的2.44倍，即488臺時。

2.4.3可靠性鑒定試驗實施過程

可靠性鑒定試驗的主要實施過程包括：

1）制定可靠性鑒定試驗的試驗剖面；

2）編寫可靠性鑒定試驗大綱及評審；

3）試驗前準(zhǔn)備工作的評審；

4）受試設(shè)備試驗前要求及預(yù)處理；

5）試驗實施；

6）編寫試驗報告和試驗驗收。

2.4.4可靠性鑒定試驗的產(chǎn)品項目

在設(shè)計定型階段，對全彈及重要系統(tǒng)開展可靠性鑒定試驗，以檢驗產(chǎn)品能否達(dá)到研制總要求規(guī)定的可靠性指標(biāo)。

3結(jié)束語

通過一系列的可靠性試驗，從產(chǎn)品的設(shè)計階段開始，隨著時間的發(fā)展，自下而上地推進(jìn)可靠性工作，有序地開展可靠性仿真、可靠性強化和可靠性研制試驗，在早期充分地暴露產(chǎn)品的缺陷以進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)，逐步地提高產(chǎn)品的可靠性，以使產(chǎn)品在定型階段就能夠通過可靠性鑒定試驗考核，滿足對整彈產(chǎn)品和重要的分系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)要求。該方案避免了研制廠家漫無目的地開展可靠性工作，結(jié)合研制過程的各個階段以較少的成本開展可靠性試驗，具有整體性、系統(tǒng)性，能夠有效地提高產(chǎn)品的可靠性，減少產(chǎn)品交付后在實際外場使用時出現(xiàn)故障的概率，降低售后服務(wù)成本，對提高產(chǎn)品的可靠性達(dá)到事半功倍的效果，可供廣大的可靠性工作者和管理者參考使用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]袁建全，田錦昌，王清華，等.飛航導(dǎo)彈[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013．

[3]張蕊，汪凱蔚，沈崢嶸.高可靠電子設(shè)備可靠性仿真試驗技術(shù)應(yīng)用研究[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2012，30（6）：19-25.

[4]黃湘鵬，林新覺，陸敏.某系列雷達(dá)可靠性鑒定試驗啟示[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2010，28（6）：18-20.

[5]中國人民解放軍總裝備部電子信息基礎(chǔ)部.可靠性鑒定和驗收試驗：GJB899A-2009[S].

作者:蘇國慶 蔡汝山 胡巨剛 仵寧寧 單位:工業(yè)和信息化部電子第五研究所 廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性技術(shù)重點實驗室 廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性與環(huán)境工程技術(shù)研究開發(fā)中心