一、概述航天產(chǎn)品開展可靠性增長試驗(yàn)的依據(jù)主要有GJB1407-1992《可靠性增長試驗(yàn)》(以下簡稱GJB1407)和QJ3127-2000《航天產(chǎn)品可靠性增長試驗(yàn)指南》(以下簡稱QJ3127)。其中GJB1407是可靠性增長試驗(yàn)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，主要采用Duane模型以及AMSAA方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，但由于試驗(yàn)時(shí)問較長，統(tǒng)計(jì)分析主要基于大量故障樣本進(jìn)行。由于航天產(chǎn)品具有的高可靠、高價(jià)值等特點(diǎn)，使試驗(yàn)時(shí)問受限，試驗(yàn)故障較少，GJB1407在航天領(lǐng)域應(yīng)用不多。QJ3127在GJB1407的基礎(chǔ)上，增加了無增長模型的預(yù)鑒定試驗(yàn)方案，也稱為指數(shù)分布的定時(shí)截尾試驗(yàn)方案，這種試驗(yàn)方案借鑒了可靠性鑒定試驗(yàn)的思想，試驗(yàn)時(shí)問較短，在航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因?yàn)楹教飚a(chǎn)品一般是一次性使用，更加關(guān)注產(chǎn)品任務(wù)的成敗問題，所以談到航天產(chǎn)品的可靠性增長，一般是指任務(wù)可靠性的增長。根據(jù)GJB1407，一般可靠性增長試驗(yàn)在試驗(yàn)前需制訂可靠性增長模型，在試驗(yàn)中根據(jù)故障情況繪制增長曲線。GJB1407中給出了跟蹤產(chǎn)品可靠性增長狀態(tài)的圖分析法，即Duane模型。使用Duane模型的可靠性增長試驗(yàn)有如下特點(diǎn):a.有起始點(diǎn)；b.有計(jì)劃；c.可以通過試驗(yàn)得到增長率。這種試驗(yàn)方法在多次重復(fù)性使用的產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。但一次性使用的航天產(chǎn)品屬于成敗型產(chǎn)品，產(chǎn)品任務(wù)時(shí)問短，采用GJB 1407Duane模型進(jìn)行可靠性增長試驗(yàn)，往往試驗(yàn)時(shí)問過長，達(dá)到產(chǎn)品任務(wù)時(shí)間的幾百倍至上千倍，在工程中難以應(yīng)用。
二、航天產(chǎn)品三結(jié)合的可靠性增長試驗(yàn)思路
根據(jù)航天產(chǎn)品的特點(diǎn)，經(jīng)過多年實(shí)踐，在可靠性增長試驗(yàn)領(lǐng)域，形成了有自己特色的可靠性試驗(yàn)工作思路。即單機(jī)級(jí)試驗(yàn)和分系統(tǒng)以及系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)相結(jié)合，初樣階段和試樣階段試驗(yàn)相結(jié)合，增長試驗(yàn)和預(yù)鑒定試驗(yàn)相結(jié)合的總體思路。即在研制的初樣和試樣階段，根據(jù)不同階段的可靠性增長目值，進(jìn)行此階段的可靠性增長試驗(yàn)(采用增長試驗(yàn)和預(yù)鑒定試驗(yàn)相結(jié)合的方案)。在特定的階段，逐級(jí)進(jìn)行產(chǎn)品的單機(jī)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)級(jí)乃至全系統(tǒng)可靠性增長試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的分階段逐級(jí)增長。
1、單機(jī)和系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)相結(jié)合單機(jī)可靠性是系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)，沒有單機(jī)可靠性，系統(tǒng)及全箭可靠性就無從談起。所以，各個(gè)系統(tǒng)的單機(jī)電了產(chǎn)品必須進(jìn)行足夠的可靠性增長試驗(yàn)，從而為全箭的可靠性打下一個(gè)良好的可靠性基礎(chǔ)。東莞市賽思檢測設(shè)備有限公司另一方面，系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)?zāi)軌蚩己藛螜C(jī)試驗(yàn)無法考核的問題，和單機(jī)試驗(yàn)相比，系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)具有如下兒個(gè)特點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真實(shí)，邊界條件更加真實(shí)，載荷模擬更加真實(shí)。系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)，產(chǎn)品實(shí)際上是在系統(tǒng)聯(lián)接狀態(tài)下工作，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)產(chǎn)品之間的聯(lián)接、匹配和協(xié)調(diào)工作關(guān)系能夠得到考核，而且，由于上述兒個(gè)特點(diǎn)，系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)的試驗(yàn)應(yīng)力分布和試驗(yàn)應(yīng)力量級(jí)都更加真實(shí)，因而其故障模式也更加接近實(shí)際使用狀態(tài)，通過試驗(yàn)?zāi)軌蚯袑?shí)提高產(chǎn)品的使用可靠性。這樣，通過單機(jī)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)級(jí)直至全系統(tǒng)可靠性增長試驗(yàn)，能夠扎實(shí)地使產(chǎn)品的可靠性得到逐級(jí)提高。單機(jī)可靠性試驗(yàn)和系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)是航天產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)這一個(gè)問題的兩個(gè)方面，不能夠相互替代，應(yīng)互相補(bǔ)充。在實(shí)踐中，要避免兩種傾向:a)重單機(jī)不重系統(tǒng);b)重系統(tǒng)不重單機(jī)。第1種情況的產(chǎn)生，原因是多方面的，很大程度上是因?yàn)樵O(shè)計(jì)單位試驗(yàn)設(shè)備能力不具備，無法進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)，另外，系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)代價(jià)較高，需要產(chǎn)品、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和研制周期的投入，一般設(shè)計(jì)單位難以單獨(dú)承受。不進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的試驗(yàn)，造成可靠性工作不完整，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得不到增長和驗(yàn)證。第2種情況在工程實(shí)際工作中也經(jīng)常會(huì)發(fā)生，因?yàn)橄到y(tǒng)是由單機(jī)組成的，所以從數(shù)學(xué)上講，系統(tǒng)可靠性指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單機(jī)可靠性指標(biāo)，故系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)的時(shí)問一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于單機(jī)時(shí)問。為了節(jié)省研制周期，有些單位就希望不單獨(dú)進(jìn)行單機(jī)可靠性增長試驗(yàn)，直接進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)，這種情況會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)或?qū)嶋H使用時(shí)單機(jī)層次的可靠性問題層出不窮，一方面使系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)無法順利進(jìn)行，而一旦交付使用，則在實(shí)際使用中也嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用效率。
2、初樣和試樣階段試驗(yàn)相結(jié)合航天產(chǎn)品在研制過程中分為初樣和試樣兩個(gè)階段，在這兩個(gè)階段中分別進(jìn)行單機(jī)、分系統(tǒng)直至全系統(tǒng)的可靠性增長試驗(yàn)。這樣，可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的薄弱環(huán)節(jié)及早暴露并及時(shí)采取改進(jìn)措施，將產(chǎn)品的可靠性增長工作納入產(chǎn)品研制的全過程，避免在研制后期因?yàn)榭煽啃詥栴}進(jìn)行重大設(shè)計(jì)改變而造成工作上的被動(dòng)局面，適應(yīng)了型號(hào)的研制階段需求。另外，分階段的可靠性增長試驗(yàn)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，能夠使前一階段的問題在后續(xù)階段解決，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)留有余地。
3、可靠性增長試驗(yàn)和預(yù)鑒定試驗(yàn)相結(jié)合增長試驗(yàn)和預(yù)鑒定試驗(yàn)相結(jié)合，即采取鑒定試驗(yàn)方案，根據(jù)給出的產(chǎn)品階段可靠性目標(biāo)值，以鑒定試驗(yàn)方式確定試驗(yàn)時(shí)問。
三、無模型可靠性增長試驗(yàn)方法
對(duì)于可靠性隨時(shí)間變化服從指數(shù)分布的產(chǎn)品，按照*情況確定其試驗(yàn)時(shí)間如下:
θ_L=-t/lnR_L  （1）
T=θ_L?ln(1/β) （2）
式中R_L 為階段可靠性增長要求值；t為任務(wù)時(shí)間；θ_L為平均*工作時(shí)間；T為總試驗(yàn)時(shí)間；β為使用方風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)完成后，對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)定時(shí)截尾的試驗(yàn)方案，對(duì)于可靠性FU從指數(shù)分布的產(chǎn)品，產(chǎn)品*工作時(shí)間的單側(cè)置信下限服從自由度為2r+2的χ_2分布，由下式給出:θ_L=2T/(χ^2 (γ,2r+2))  （3）式中r為故障數(shù)，γ=1-β為置信度。一般地，風(fēng)險(xiǎn)和置信度由可靠性研制合同給出，如果研制合同沒有具體規(guī)定，則初樣階段使用方風(fēng)險(xiǎn)選取20% ~35 %，試樣階段選取10%~20%。不同的是，鑒定試驗(yàn)中須根據(jù)GJB 899 選定試驗(yàn)方案，給出接收和拒收準(zhǔn)則，在試驗(yàn)過程中根據(jù)故障情況判定是否接收產(chǎn)品;而作為增長試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中希望通過故障暴露薄弱環(huán)節(jié)，不設(shè)接收拒收判據(jù)，試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障均須進(jìn)行故障機(jī)理分析，采取改進(jìn)措施并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，以使產(chǎn)品的可靠性得到提高。這種試驗(yàn)方法沒有具體的可靠性增長模型，又稱為無模型可靠性增長試驗(yàn)方法。
四、無模型可靠性增長試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)與有模型可靠性增長試驗(yàn)方法相比較，可靠性增長試驗(yàn)和預(yù)鑒定試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)方法有如下一些優(yōu)點(diǎn):a)避免了由于可靠性預(yù)計(jì)不準(zhǔn)確使有模型增長試驗(yàn)不成功或無法完成;b)產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)問比較確定，能夠較好地從周期和成本兩個(gè)方面對(duì)可靠性增長試驗(yàn)進(jìn)行安排和控制，有利于對(duì)可靠性增長試驗(yàn)進(jìn)行總體把握，從而使更多的產(chǎn)品能夠參加可靠性增長試驗(yàn)，促進(jìn)產(chǎn)品可靠性水平的提高;c)雖然采用鑒定試驗(yàn)案，但是在試驗(yàn)過程中，以暴露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，采取糾正措施并消除故障機(jī)理為主要工作目標(biāo)，通過試驗(yàn)一改進(jìn)一再試驗(yàn)過程重在使產(chǎn)品的可靠性得到確實(shí)的增長；d)如果產(chǎn)品在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)較多的故障，也可以采用Duane模型進(jìn)行增長趨勢分析。
2、缺點(diǎn)無模型可靠性增長試驗(yàn)方法需要解決如下兩個(gè)問題:
a)試驗(yàn)過程中產(chǎn)品未出現(xiàn)故障，產(chǎn)品狀態(tài)在試驗(yàn)前后無變化，則產(chǎn)品的可靠性在試驗(yàn)中沒有得到增長；
b)產(chǎn)品在試驗(yàn)中出現(xiàn)故障，如果判定為責(zé)任故障，則因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)問按照*情況計(jì)算得到，那么，根據(jù)可靠性評(píng)估公式，可靠性評(píng)估值不可能達(dá)到試驗(yàn)前規(guī)定的目標(biāo)值，這樣，意味著經(jīng)過增長試驗(yàn)，可靠性指標(biāo)未達(dá)到目標(biāo)值。出現(xiàn)這兩種情況，在工程應(yīng)用中，本著提高產(chǎn)品可靠性，獲得產(chǎn)品可靠性信息的原則，一般采取如下的處理方式:a)產(chǎn)品在試驗(yàn)過程中未出現(xiàn)故障，可能是產(chǎn)品本身可靠性已經(jīng)達(dá)到要求值或者試驗(yàn)應(yīng)力選擇偏低，不足以激發(fā)故障。對(duì)后者要進(jìn)行在環(huán)境應(yīng)力加嚴(yán)條件下的步進(jìn)應(yīng)力安全余量試驗(yàn)，即在可靠性增長試驗(yàn)完成后，逐步增加試驗(yàn)剖面中各項(xiàng)應(yīng)力，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。這樣可以獲得產(chǎn)品出現(xiàn)故障的應(yīng)力條件和故障模式，對(duì)這兩項(xiàng)故障信息進(jìn)行分析，能夠?yàn)榭煽啃栽O(shè)計(jì)提供很好的借鑒。
b)產(chǎn)品在試驗(yàn)中出現(xiàn)故障，分兩種情況處理:
1)故障定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚、措施有效，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，消除了故障機(jī)理，判定此類故障在以后使用中不會(huì)再發(fā)生，則在可靠性評(píng)估中予以剔除，不影響可靠性增長試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果仍然滿足指標(biāo)要求；
2)故障機(jī)理復(fù)雜，一時(shí)難以消除，則考慮到可靠性增長試驗(yàn)的階段性，將此故障留至后續(xù)階段工作中解決，對(duì)當(dāng)前試驗(yàn)做階段性總結(jié)。

高溫高濕試驗(yàn)箱技術(shù)規(guī)格：