[发明专利]卫星单机产品可靠性定量化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产品可靠性定量化设计方法，特别是涉及一种卫星单机产品可靠性定量化设计方法。

背景技术

航天事业的发展，给研制单位的科研设计与生产带来了相当大的挑战。以往粗放式的设计已经难以满足精细化、量化需求。据统计，“十一五”、“十二五”期间，卫星型号发生的所有质量问题中设计问题占30％左右，而“可靠性设计欠缺”在所有设计问题中占50％～60％，可靠性量化设计分析问题依然突出。例如，某型号卫星光电跟瞄子系统在轨展开卡滞质量问题。原因为其拔销器径向受载超过500N以后，轴向摩擦力超过其可靠拔销力范围(200～300N)，造成拔销器不能正常拔销，从而产生轴系卡滞不能动作。该问题反映了关键特性裕度设计不足问题。降低可靠性量化设计分析问题发生概率是型号研制的难点，但又是适应多型号并举研制的必然选择，加强可靠性量化设计分析，尤其是基于关键特性的可靠性定量化设计，对提高产品设计质量有着积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种卫星单机产品可靠性定量化设计方法，其基于可靠性的特征量定量化作为设计的核心，在明确单机的可靠性指标要求后，开展单机FMEA分析，结合以往研制质量问题和相似产品在轨质量问题，确定影响单机在轨可靠性的主要失效模式，明确主要失效模式的设计特征量及其定量化表示方法，在此基础上开展可靠性定量化设计；分析影响单机其它主要失效模式的设计参数，在满足设计要求的基础上，对重要的性能参数进行裕度设计，具有操作简单、可行性好的优点。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种卫星单机产品可靠性定量化设计方法，其包括下列步骤：

步骤一，确定单机可靠性指标后，开展FMEA分析，结合地面研制质量问题和相似单机在轨质量问题，明确影响单机可靠性的最主要失效模式和其它主要失效模式；

步骤二，分析影响单机可靠性的最主要失效模式，明确造成该失效模式的最主要的物理量，并作为可靠性定量化设计的特征量；

步骤三，分析影响单机其它主要失效模式的设计参数，在满足设计要求的基础上，对重要的性能参数进行裕度设计，包括影响结构裕度、通信链路裕度、力矩裕度、元器件降额的指标参数。

优选地，所述步骤一包括下列步骤：

步骤四，单机最主要失效模式一般设为一个；

步骤五，若单机由几个功能上较为独立的部件组成，则可以把单机的可靠度指标分配到内部部件，分析明确每个部件的最主要失效模式，对各部件进行独立的定量化设计；

步骤六，不同类型单机的失效模式各不相同，各失效模式服从的分布模型也不尽相同。

优选地，所述步骤六中分布模型包括威布尔分布模型、指数分布模型、双侧正态分布模型、应力-强度模型、威布尔分布模型、指数分布模型，太阳帆板驱动机构、天线指向机构等活动部件一般服从威布尔分布模型；计算机、应答机、加解密机、控制器等电子类单机一般服从指数分布模型；蓄电池等化学类单机一般服从双侧正态分布模型；天线、贮箱等机械类单机一般服从应力-强度模型；星敏感器等光电类单机一般光学系统选用威布尔分布模型，电子线路部分选用指数分布模型。

优选地，所述步骤二包括下列步骤：

步骤七，可靠性特征量应能反映单机的薄弱环节，并具有可测量性；

步骤八，基于最主要失效模式，分析单机可靠性的定量化表示方法；在明确其它设计参数的分布和取值的基础上，得到可靠性特征量与单机可靠性之间的直接关系式，从而实现基于可靠性的定量化设计。

优选地，所述步骤三包括下列步骤：

步骤九，结构裕度要求大于0；

步骤十，测控与数传链路裕度大于3dB；

步骤十一，活动部件展开动力矩裕度大于0.25、静力矩裕度大于1；

步骤十二，元器件降额满足I级降额要求。

本发明的积极进步效果在于：本发明卫星单机产品可靠性定量化设计方法基于可靠性的特征量定量化作为设计的核心，在明确单机的可靠性指标要求后，开展单机FMEA分析，结合以往研制质量问题和相似产品在轨质量问题，确定影响单机在轨可靠性的主要失效模式，明确主要失效模式的设计特征量及其定量化表示方法，在此基础上开展可靠性定量化设计；分析影响单机其它主要失效模式的设计参数，在满足设计要求的基础上，对重要的性能参数进行裕度设计，具有操作简单、可行性好的优点。

附图说明

图1为本发明卫星单机产品可靠性定量化设计方法的流程图。

具体实施方式