[发明专利]基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法

说明书

技术领域

本发明属于航天产品的可靠性评估技术领域，具体涉及一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法。

背景技术

对于可靠性评估来说，航天产品属于小子样产品。如何开展小子样产品的可靠性评估，国内外许多学者开展了大量的研究，也取得了一定的成果。但是，目前航天行业的大部分产品仍采用基于统计分析的可靠性评估方法评估产品的可靠性，这种方法验证可靠性指标需要的试验样本量大，无法反馈设计。基于机理模型的可靠性评估方法能够很好的解决这一问题。但是，基于机理模型的可靠性评估方法在航天行业可靠性评估中应用的十分有限，原因之一就是，该种可靠性评估方法需要对产品进行深入的分析，提取合适的可靠性特征量，并通过试验等手段，对产品的可靠性特征量进行测量与统计分析，从而实现产品的可靠性评估。

所谓航天产品可靠性特征量，就是在产品试验或飞行中可检测的、能够综合反映产品可靠性水平的变量。对于航天产品来说，提取合适的可靠性特征量成为了基于机理模型的可靠性评估方法的难点之一。

对于许多航天复杂产品，试验可测的参数有时会受到限制，只能通过试验完成后对产品的分解才能了解产品出现何种问题，试验过程中的连续参数无法直接获得，这时就会出现：试验可测的参数无法综合反映产品的可靠性水平；能够综合反映产品可靠性水平的参数又无法通过试验直接测量。例如，对于液体火箭发动机，其部组件的结构与工作环境都十分复杂，试验方法与试验设备都十分有限。目前，针对推力室、涡轮泵等关键部组件，仍只能通过发动机整机试车试验来考核其功能与性能。发动机整机试车过程中，能够测量的发动机参数也十分有限，主要包括：压力、转速、流量、温度、振动等。这些参数能够在一定程度上反映发动机的功能与性能特征，但是测量的任何一个指标，都无法综合反映产品可靠性水平。也就是说，通过试验手段无法直接测量这些部组件的可靠性特征量，这给可靠性评估带来了困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法，以实现基于机理模型的可靠性评估方法在复杂航天产品中的应用。

本发明的基于间接可靠性特征量的航天产品可靠性仿真评估方法，包括如下步骤：

步骤1、通过分析产品所有的故障模式、故障原因以及故障机理，确定与每一种故障模式对应的一种可通过试验直接测量的可靠性特征量或者不能通过试验直接测量的间接可靠性特征量；

步骤2、梳理可通过试验直接测量的试验可测参数，根据产品的工作原理与相关理论，建立表征试验可测参数与间接可靠性特征量之间关系的函数；

步骤3、针对每一个间接可靠性特征量，收集其对应的函数中各个试验可测参数在每个样本试验中的数据信息，计算各试验可测参数的概率分布类型与分布参数样本估计值；

步骤4、针对间接可靠性特征量：根据各试验可测参数的概率分布类型和分布参数样本估计值，采用随机数生成方法n次生成随机数，并将每次生成的随机数代入到对应的函数中，计算得到间接可靠性特征量的计算结果后，采用统计推断方法，计算间接可靠性特征量的概率分布类型与分布参数样本估计值；n取值大于10000；

针对可靠性特征量：直接根据试验测量结果，采用统计推断方法，计算可靠性特征量的概率分布类型与分布参数的样本估计值；

步骤5、运用广义应力-强度理论，采用仿真抽样方法，确定每一种故障模式对应的可靠度，具体步骤为：

S51、根据每一个故障模式对应的可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的概率分布类型和分布参数样本估计值，采用随机数生成方法生成随机数，通过参数估计方法，计算可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的分布参数总体估计值；再根据可靠性特征量或间接可靠性特征量对应的概率分布类型、分布参数总体估计值以及不发生故障时可靠性特征量或间接可靠性特征量的门限值，计算得到故障模式对应的可靠度，完成一次抽样；

S52、针对每个故障模式，按S51的方法进行N次抽样，得到故障模式的N个可靠度；N取值大于10000；

S53、将N个可靠度进行从小到大的排序，得到可靠度的概率分布函数；最后得到故障模式的可靠度；

步骤6、根据故障模式之间的逻辑关系，建立可靠性框图模型；基于该可靠性框图模型以及步骤5得到的各个故障模式的可靠度，得到产品的可靠性评估结果。