[发明专利]一种离子推力器极小子样可靠性评估方法

权利要求书

1.一种离子推力器极小子样可靠性评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：根据离子推力器的主要失效及结构特点选取合适的寿命分布模型，寿命分布模型包括weibull分布,正态分布；其选取的方法如下：由于任何一个薄弱部位失效都将导致整个离子推力器的失效,这符合根据最弱环节模型或串联模型得到的weibull分布，因此假设离子推力器无失效数据的寿命分布服从两参数weibull分布，分布函数为：

$F\left(t\right)=1-\exp \[-{\left(\frac{t}{\mathrm{\β}}\right)}^{\mathrm{\α}}\],t\>0---\left(1\right)$

式中，α为形状参数，β为特征寿命即位置参数，α反映了寿命的分散性；

步骤二：根据离子推力器地面寿命验证试验结果选择可靠性分析方法，若子样为无失效数据选择离子推力器无失效数据可靠性分析方法，若子样为极少失效数据则选择离子推力器极少失效数据可靠性分析方法；

步骤三：确定离子推力器无失效数据的寿命分散性α；

步骤四：计算离子推力器极少失效数据寿命分布模型的参数值；

步骤五：根据步骤二中选择的可靠性分析方法，计算出离子推力器给定寿命的可靠度置信下限和给定可靠度的寿命置信下限；

在步骤二中所述的“选择离子推力器无失效数据可靠性分析方法”，其选择的具体实现过程如下：

①.根据离子推力器定时截尾无失效寿命数据t₀，选择weibull分布作为其寿命分布模型如公式(1)；

②.寿命分散性α的确定：有离子推力器栅极组件的C材料的分散性α＝0.7～0.8，钼结构材料的分散性α＝0.9；另外根据美国NASA的试验数据估计出SERT II离子推力器的寿命分散性α＝2.196以及其空心阴极加热器的分散性为51.19；以上均作为离子推力器无失效数据可靠性评估的依据；

③.根据以上weibull分布模型和分散性依据计算出对于给定的可靠度R,离子推力器的可靠寿命t_R的置信水平为γ的单侧置信下限为:

$t_{RL}=t_0{\[-\frac{\ln R}{\ln \[1+\frac{1}{n+1}{F}_{1-\mathrm{\γ}}\left(2,2\left(n+1\right)\right)\]}\]}^{1/\mathrm{\α}}---\left(2\right)$

式中F_1-γ(2,2(n+1))是自由度为2和2(n+1)的F分布的1-γ上侧分位点，n为样本量；

对于离子推力器寿命分散性α,证明当α≥α₀时,若给定的可靠度R满足：

$R\≥\frac{1}{1+\frac{1}{n+1}{F}_{1-\mathrm{\γ}}(2,2(n+1\left)\right)}---\left(3\right)$

则离子推力器的可靠寿命t_R的置信水平为γ的单侧置信下限由下式计算：

$t_{RL}^{*}=t_0{\[-\frac{\ln R}{\ln \[1+\frac{1}{n+1}{F}_{1-\mathrm{\γ}}\left(2,2\left(n+1\right)\right)\]}\]}^{1/{\mathrm{\α}}_0}---\left(4\right)$

④.根据以上weibull分布模型和分散性依据计算出对于给定寿命t，同理，当分散性α≥α₀且给定的寿命t满足：

t≤t₀ (5)

时,离子推力器的可靠度R(t)的置信水平为γ的单侧置信下限为：

$R_L^{*}\left(t\right)=\exp \{-\ln \[1+\frac{1}{n+1}{F}_{1-\mathrm{\γ}}(2,2(n+1\left)\right)\]{\left(\frac{t}{t_0}\right)}^{{\mathrm{\α}}_0}\}---\left(6\right).$