CN102426311A - 确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法 - Google Patents

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一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法，采用低温步进环境应力试验方法，对控制盒步进施加低温应力，以确定控制盒的低温工作应力极限。本发明对控制盒测试低温工作应力极限的试验时间为6h～8h，降温步长为1～5℃，降温速率为25～60℃/min，每次降温达到规定数值后保持5min，留出控制盒温度平衡的时间，再进行性能测试，测试时间为5min，在每一步的温度保持时间总和为10min。按照这样的步进降温试验方法得到样件的低温工作应力极限。由于控制盒的故障在工作过程中发生，在采用步进方法降低温度的试验过程中施加工作应力更有利于激发和观察故障，形成一种加速确定控制盒低温故障隐患，确定控制盒低温工作应力极限的试验方法。

Description

确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法
技术领域
本发明涉及运输类飞机起落架控制系统的电子产品领域。具体是一种飞机防滑刹车控制盒，简称控制盒。
背景技术
控制盒是飞机电防滑刹车系统中的控制单元，设计有起飞线刹车功能、着陆刹车过程中的防滑功能、着陆时的接地保护功能、着陆过程中左、右起落架机轮的轮间保护等多种功能，任何一种功能不符合设计要求均为发生故障。在本发明中，控制盒的工作性能指上述多种功能的定量要求。
为了保证控制盒的可靠性和安全性要求，国际上采用高加速寿命试验技术激发控制盒的故障隐患，采用在高加速寿命试验中得到的试验数据制定控制盒的高加速应力筛选试验剖面，替代原来的普通筛选方法。由于国外技术封锁，国内仅采用普通的筛选方法。
普通的筛选方法采用通用试验剖面，高加速应力筛选试验采用专用剖面，一种产品一个专门的试验剖面，专用剖面通过同样类型的控制盒进行高加速寿命试验得到。
高加速寿命/高加速应力筛选(国外称之为HALT/HASS)是提高电子产品研制质量，缩短研制时间的一种试验技术。高加速应力筛选的参数来源于高加速寿命试验的数据，而且针对改进的最终技术状态。这种试验不仅可以用2h的筛选替代常规80h的筛选，而且对故障的筛选度大于常规筛选，应用证明对电子产品而言，是一项具有提高生产效率、提高制造质量的试验技术。
低温工作应力极限试验是高加速寿命试验的主要内容之一，该试验用于确定控制盒在低温条件下已经不能正常工作但又未发生破坏的温度值，该温度值称之为低温工作应力极限，采用步进低温应力试验的方法确定。低温工作应力极限有两种用途，其一是进行低温设计改进，提高控制盒的耐低温性能；其二是用于制定高加速筛选试验的低温要求。
国外波音等航空公司，早在上世纪60年代就已经开始在电子产品中推广低温工作应力极限的试验技术，目的是在短时间内研制出耐低温的电子产品，并且将低温工作极限用于制定高加速应力筛选要求。
低温工作极限试验指的是给受试产品施加的低温条件比产品技术规范中的环境条件严酷，在严酷环境条件下电子产品的故障隐患得到更有效激发，因此试验时间缩短，故障隐患得到纠正。美国GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选》标准中将确定低温工作应力极限的试验内容作为高加速试验的内容之一。
国外采用GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选》制定受试产品的低温工作应力极限试验方法，但具体到受试产品的低温工作应力极限试验方法作为企业级的绝密技术从不外泄。
国内北航可靠性工程研究所和中航工业301所研究低温工作应力极限试验技术均已有10多年时间，由于国外近50年的技术保密，使国内用户和产品研制单位对这项技术缺乏认识，国家机关也未发布应用这项技术的标准或规定，所以在电子产品研制中未开发这项技术。低温工作应力极限试验要求在具备温度变化速率达到60℃/min的可靠性强化试验箱上进行，北航和301所引进了这种设备，但由于国内缺乏认识和缺少标准，所以控制盒从未进行过低温工作应力极限试验。
国内独资或三资电子企业约有70余家有HALT/HASS试验设备，用于进行低温破坏应力极限试验和快速温度循环试验，根据低温破坏应力极限试验取得的数据确定是否进行针对低温的设计改进。不确定电子产品的工作应力极限试验，也不进行高加速应力筛选试验。并且目前国外其他电子产品的低温工作应力极限试验都是在非工作状态下进行的，仅仅施加环境应力而不施加工作应力的方法与使用状态不相符，因为在使用中产品是同时承受环境应力和工作应力的，采用这种传统方法试验得到的数据欠真实。
发明内容
为克服现有技术中存在的仅对控制盒施加步进低温环境应力，而不施加工作应力的的不足，本发明提出了一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法。
本发明包括以下步骤：
步骤1，确定试验参数；所述的试验参数包括试验温度起点、降温步长和降温速率、在每一步长的保持时间、验证振动低温工作应力极限时的步长、最终得到的低温工作应力极限；
步骤2，对试验样件加温；将试验样件安装在强化试验箱中的动圈上；对试验样件加温至设定的试验温度起点，保持5min后开始降温；试验样件在工作状态下加温；
步骤3，步进降温；
第一次降温：按设定的降温步长和降温速率对试验样件降温；完成第一次降温后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保温；若试验样件未发生故障，则继续降温；
第二次降温：按设定的降温步长和降温速率，在第一次降温的基础上继续对试验样件降温；降温至后保持5min；对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保温；重复上述降温过程，直至试验样件首次出现工作性能不合格；
步骤4，确定低温工作应力极限；当步进降温试验样件首次出现工作性能不合格时；按设定的升温步长和升温速率对试验样件升温；第一次升温后在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保温；若试验样件依然处于故障状态，则继续按设定的升温步长和升温速率对试验样件步进升温，直至试验样件工作性能恢复正常；步进升温中，在各温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保温；
步骤5，对低温工作应力极限进行验证；重复步骤3的过程，再次按设定的降温步长和降温速率对工作性能恢复正常的试验样件进行步进降温，直至试验样件再次出现故障，并且与首次出现的故障模式相同；然后按设定的升温步长和升温速率对再次出现故障的试验样件进行步进升温，直至试验样件工作性能恢复正常，且与首次恢复工作性能的温度值相同；工作应力极限得到了验证，确定首次出现工作性能不合格的温度点为该控制盒的低温工作应力极限。
所述的试验温度起点为20℃～30℃；所述的降温步长为1℃～5℃；所述的降温速率为25℃～60℃。
所述的升温步长为0.5℃～2℃；所述的升温速率为10℃/min～20℃/min。
本发明所述控制盒的低温工作应力极限的试验时间为6h～8h，采用低温步进环境应力的试验方法，在6h～8h内发现控制盒的低温故障隐患，确定改进措施，在此过程中确定控制盒的低温工作应力极限。
本发明对控制盒施加步进低温应力，以确定控制盒的低温工作应力极限，为了提高试验精度，选取步长为1℃～5℃，降温速率为25℃/min～60℃/min，每次降温达到规定数值后保持5min，留出控制盒温度平衡的时间，再进行性能测试，测试时间为5min，在每一步的温度保持时间总和为10min；按照这样的步进降温试验方法得到样件的低温工作应力极限。
由于控制盒的故障是在工作过程中发生的，在采用步进方法降低温度的试验过程中施加工作应力更有利于激发和观察故障，因此，本发明采用在试验过程中给控制盒施加工作应力的方法，通过跟踪观察及时确定故障时的温度值，若此温度值不满足要求，则提出针对低温性能的改进建议；若此温度值已经满足研制要求，则此温度值就是低温工作应力极限的初始值。形成一种加速确定控制盒低温故障隐患，确定控制盒低温工作应力极限的试验方法。
具体实施方式
实施例一
本实施例是对第一种类型的控制盒进行确定低温工作应力极限的试验，试验样件为2套控制盒。试验样件针对研制试验中的低温问题完成了设计改进。
本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。
本实施例的具体过程为：
步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括试验温度起点、降温步长和降温速率。降温步长不大于5℃，并且越小越精确，本实施例的试验温度起点为20℃，降温步长为2℃；降温速率为25℃/min。
步骤2，对试验样件加温。将2套试验样件用夹具安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件加温至20℃，保持5min后开始降温；对试验样件加温在试验样件工作状态下进行；试验样件的工作频率4次/min。
步骤3，步进降温。第一次降温：对试验样件降温至18℃，降温速率为25℃/min，当降温至18℃后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至18℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续降温。第二次降温：对试验样件降温至16℃，降温速率为25℃/min，当降温至16℃后保持5min；对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至16℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述降温过程，直至达到低温工作应力极限。
步骤4，确定低温工作应力极限。当步进降温至-80℃时，经测试试验样件首次出现防滑性能不合格。采用步进升温对试验样件升温；升温步长为2℃；升温速率为20℃/min。第一次升温至-78℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-78℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进升温。第二次升温至-76℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-78℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述升温过程，直至试验样件防滑性能恢复正常。当试验样件温度升高到-70℃时，该试验样件工作性能恢复正常。
步骤5，对低温工作应力极限进行验证。重复步骤3的过程，再次对试验样件进行步进降温，降温步长为2℃；降温速率为25℃/min。当降温至-80℃时再次出现防滑性能不合格的故障，与首次出现的故障模式相同；然后对试验样件进行步进升温，升温步长为2℃；升温速率为20℃/min。当对试验样件进行步进升温至-70℃时，试验样件的防滑性能恢复正常，且恢复防滑性能时的温度值与首次恢复时的温度值相同，低温工作应力极限得到了验证，确定-80℃为该控制盒的低温工作应力极限。
实施例二
本实施例是对第二种类型的控制盒进行确定低温工作应力极限的试验，试验样件为1套控制盒。试验样件针对研制试验中的低温问题完成了设计改进。
本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。
本实施例的具体过程为：
步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括试验温度起点、降温步长和降温速率。降温步长不大于5℃，并且越小越精确，本实施例的试验温度起点为30℃，降温步长为5℃；降温速率为40℃/min。
步骤2，对试验样件加温。将1套试验样件用夹具安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件加温至30℃，保持5min后开始降温；对试验样件加温在试验样件工作状态下进行；试验样件的工作频率4次/min。
步骤3，步进降温。第一次降温：对试验样件降温至25℃，降温速率为40℃/min，当降温至25℃后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至25℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续降温。第二次降温：对试验样件降温至20℃，降温速率为40℃/min，当降温至20℃后保持5min；对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至20℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述降温过程，直至达到低温工作应力极限。
步骤4，确定低温工作应力极限。当步进降温至-75℃时，经测试试验样件首次出现刹车性能不合格。采用步进升温对试验样件升温；升温步长为1℃；升温速率为10℃/min。第一次升温至-74℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-74℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进升温。第二次升温至-73℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-73℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述升温过程，直至试验样件工作性能恢复正常。当试验样件温度升高到-65℃时，该试验样件的刹车性能恢复正常。
步骤5，对低温工作应力极限进行验证。重复步骤3的过程，再次对试验样件进行步进降温；降温步长为5℃；降温速率为40℃/min。当降温至-75℃时再次出现刹车性能故障，与首次出现的故障模式相同；对试验样件进行步进升温；升温步长为1℃；升温速率为10℃/min。当对试验样件进行步进升温至-65℃时，试验样件的刹车性能恢复正常，且恢复刹车性能时的温度值与首次恢复时的温度值相同，该类产品的低温工作应力极限得到了验证，确定-75℃为该控制盒的低温工作应力极限。
实施例三
本实施例是对第三种类型的控制盒进行确定低温工作应力极限的试验，试验样件为1套控制盒。试验样件针对研制试验中的低温问题完成了设计改进。
本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。
本实施例的具体过程为：
步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括试验温度起点、降温步长和降温速率。降温步长不大于5℃，并且越小越精确，本实施例的试验温度起点为25℃，降温步长为1℃；降温速率为60℃/min。
步骤2，对试验样件加温。将1套试验样件用夹具安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件加温至25℃，保持5min后开始降温；对试验样件加温在试验样件工作状态下进行；试验样件的工作频率4次/min。
步骤3，步进降温。第一次降温：对试验样件降温至24℃，降温速率为60℃/min，当降温至24℃后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至24℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续降温。第二次降温：对试验样件降温至23℃，降温速率为60℃/min，当降温至23℃后保持5min；对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保温，本次降温至23℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述降温过程，直至达到低温工作应力极限。
步骤4，确定低温工作应力极限。当步进降温至-70℃时，经测试试验样件首次出现接地保护性能不合格。采用步进升温对试验样件升温；升温步长为0.5℃；升温速率为20℃/min。第一次升温至-69.5℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-69.5℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进升温。第二次升温至-69℃，在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保温，本次升温至-69℃后及常规性能测试过程中，温度保持时间总和为10min。重复上述升温过程，直至试验样件工作性能恢复正常。当试验样件温度升高到-60℃时，该试验样件接地保护性能恢复正常。
步骤5，对低温工作应力极限进行验证。重复步骤3的过程，再次对试验样件进行步进降温；降温步长为1℃；降温速率为60℃/min。当降温至-70℃时接地保护性能再次出现故障，与首次出现的故障模式相同；对试验样件进行步进升温；升温步长为0.5℃；升温速率为20℃/min。当对试验样件进行步进升温至-60℃时，试验样件防滑性能恢复正常，与首次接地保护性能恢复的温度值相同，该类产品的低温工作应力极限得到了验证，确定-70℃为该控制盒的低温工作应力极限。
本发明得到的低温工作应力极限试验数据见表1，
表1本发明三种类型控制盒低温工作应力极限试验得到试验参数汇总表
Figure BSA00000591402600081

Claims (3)

1.一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确定降温试验参数；所述的试验参数包括试验温度起点、降温步长和降温速率；
步骤2，对试验样件加温；将试验样件安装在强化试验箱中的动圈上；对试验样件加温至设定的试验温度起点，保持5min后开始降温；试验样件在工作状态下加温；
步骤3，步进降温；
第一次降温：按设定的降温步长和降温速率对试验样件降温；完成第一次降温后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保温；若试验样件未发生故障，则继续降温；
第二次降温：按设定的降温步长和降温速率，在第一次降温的基础上继续对试验样件降温；降温至后保持5min；对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保温；重复上述降温过程，对试验样件降温至该试验样件首次出现工作性能不合格；
步骤4，确定低温工作应力极限；当步进降温试验样件首次出现工作性能不合格时；按设定的升温步长和升温速率对试验样件升温；第一次升温后在该温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保温；若试验样件依然处于故障状态，则继续按设定的升温步长和升温速率对试验样件步进升温，直至试验样件工作性能恢复正常；步进升温中，在各温度点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保温；
步骤5，对低温工作应力极限进行验证；重复步骤3的过程，再次按设定的降温步长和降温速率对工作性能恢复正常的试验样件进行步进降温，直至试验样件再次出现故障，且与首次出现的故障模式相同；然后按设定的升温步长和升温速率对再次出现故障的试验样件进行步进升温，直至试验样件工作性能恢复正常，且与首次工作性能恢复的温度值相同，该类产品的低温工作应力极限得到了验证，确定首次出现防滑性能不合格的温度点为该控制盒的低温工作应力极限。
2.如权利要求1所述一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法，其特征在于，所述的试验温度起点为20～30℃；所述的降温步长为1～5℃；所述的降温速率为25～60℃；试验在工作状态下进行。
3.如权利要求1所述一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法，其特征在于，所述的升温步长为0.5℃；所述的升温速率为10℃/min～20℃/min；试验在工作状态下进行；低温工作应力极限验证过程中的故障模式与首次出现的故障模式相同，性能恢复时的温度值与首次恢复时的温度值相同。
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