[发明专利]载人航天器维修支持下的可靠性预计方法

说明书

本发明涉及一种载人航天器维修支持下的可靠性预计方法，包括以下步骤：S1、对载人航天器部件进行方案设计；S2、对载人航天器部件进行定义；S3、建立可靠性框图；S4、建立可靠性数学模型；S5、搜集载人航天器部件的失效率数据；S6、对载人航天器部件进行寿命分析，并确定维修周期；S7、确定载人航天器部件在所述维修周期内的工作时间；S8、计算得到可靠性预计值。本发明考虑了维修对长寿命期间系统可靠性的恢复和维持作用，并且在工程上有效、易实施。

技术领域

本发明涉及一种载人航天器维修支持下的可靠性预计方法。

背景技术

载人航天器的寿命要求和可靠性要求越来越高，空间站是长期飞行载人航天器的典型，对空间站寿命要求是在轨飞行不小于10年，并可在寿命评估后延寿，同时10年期间在维修支持下，任务可靠度不低于0.97。长期运行过程中，有可能会发生各种故障，严重影响任务完成和系统安全。进行在轨维修是一种预防和消除故障，保障载人航天器长寿命高可靠度的有效手段。如和平号空间站原设计寿命5年，但是通过在轨维修支持(据统计，站上航天员75％的工作时间用于在轨维修)和维修资源保障，使实际寿命延长到了15年；国际空间站上也进行了大量的维修操作，国际空间站的寿命预计将达到15年。

空间站长寿命高可靠的设计策略是：长寿命设计攻关是基础，最大限度解决限寿问题；在此基础上加强可靠性设计，解决少出故障和可维修的问题；最后补充在轨维修，恢复并维持长寿命期间的可靠性。复杂可修(可在轨维修)载人航天器系统的性能指标，从可靠性向可用性转变，提出了一个之前所有航天部件未曾遇到过的问题——维修支持下的可靠性定量设计问题。

根据可靠性理论，可用性是用来描述可靠性和维修性的综合参数。可用性若定量描述，为可用度。如果按照可靠性理论，空间站的可靠性性能指标采用可用度衡量，并从工程角度，可用度在建模、分配、预计与评估方面存在以下问题：

1、在空间站之前的所有航天器型号，可靠性定量指标要求均为任务可靠度，配套设计单位在可靠度的建模、分配和预计方面积累了经验，有工作基础，如果采用可用度这一设计指标，需要贯彻一套方法，增加了工作难度。

2、可用度建模复杂，作为设计指标无法逐级传递。可用度建模需要采用马尔可夫过程方法，计算复杂，很难作为设计指标，由系统向分系统、单机设备传递。

3、可用度分配困难。如果直接向分系统、单机分配可用度，就会有前述第一条的困难，如果将可用度指标在系统层面先分配为可靠性指标和维修性指标，又面临新的困难。可用度可以分为可靠度和维修度两个指标，但是维修度不是一个可以分配的设计指标，此思路不可行；按照使用可用度的定义，还可以分为MTBM、RT和MDT，MTBM是综合了可靠性设计和维修性设计的一个指标，同样很难向分系统和单机直接分配MTBM。

综上所述，由于前述可用度建模与分配的困难，可用度指标也很难直接有效验证。因此，从工程实施角度，可用度并不是一个很好的设计指标，需要研究另外一种综合了维修因素的可靠性定量分析和设计方法。而目前很多可靠性预计方法中，均未考虑到维修对于航天器可靠性的影响，因此不能准确反映设计方案能达到的可靠性水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑了维修对航天器系统可靠性影响的载人航天器的可靠性预计方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种载人航天器维修支持下的可靠性预计方法，包括以下步骤：

S1、对载人航天器部件进行方案设计；

S2、对载人航天器部件进行定义；

S3、建立可靠性框图；

S4、建立可靠性数学模型；

S5、搜集载人航天器部件的失效率数据；

S6、对载人航天器部件进行寿命分析，并确定维修周期；