CN106202776B - 一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法，解决运载火箭各类机构产品可靠性量化评估的问题。该方法包括如下步骤：第一步，确定产品“三要素”信息，列出产品的“失效模式分布类型”、“性能指标”以及“功能类型”所属类型。第二步，依据优先选用原则，确定适用的评估模型：按照A（失效模式分布类型）—〉B（性能指标）—〉C（功能类型）的顺序确定相应的评估模型。第三步，收集可靠性模型对应所需试验信息。第四步，依据所选可靠性模型及可靠性数据，进行可靠度计算。本发明方法改变目前运载火箭结构机构产品定性评价为主，可靠性评估系统性、规范性不足的现状，并能满足运载火箭机构产品小子样的特点。

Description

一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法
技术领域
本发明涉及一种可靠性评估方法，尤其是用于运载火箭结构机构产品使用的一种可靠性量化评估方法。
背景技术
目前，公知的航天产品现有可靠性评估方法主要包括概率统计法（成败型、指数分布、威布尔分布、正态分布）、应力—强度法等。通过上述分析，确定现阶段八院运载火箭结构机构产品可靠性评估方法选用情况，见表1。
表1目前运载火箭结构机构产品可靠性评估方法
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通过分析，目前运载火箭结构系统产品可靠性评估主要存在以下问题：
1）目前结构机构产品主要通过裕度设计、分析和验证，确保产品满足可靠性要求，可靠度评估不够量化；
2）结构产品的可靠性主要通过设计时考虑安全系数保证。安全系数法将强度与应力视为确定量，未考虑强度与应力的随机性，工程上通过较大的安全余量确保产品的可靠性，可能牺牲产品的重量；
3）整流罩分离过程复杂，除了火工品以外，分离过程中还涉及到整流罩各组件的受力情况、环境影响等多种因素，现有评估方法无法评估分离动态过程；
4）飞行阶段以强度和密封为主要功能的阀门产品可靠性评估时未充分考虑飞行环境的影响；
5）阀门产品以等效试验数转换成二项分布进行可靠性评估，由于产品子样数较少，若有一个失效子样将极大地降低产品可靠性评估结果，很可能与实际不符，受子样数限制较大；
6）阀门评估时取唯一的特征量，一般为某一性能指标，根据经验选用二项分布、威布尔分布和正态分布模型，且未综合考虑强度、密封等性能要求。
发明内容
为解决结构机构产品失效模式复杂、模型选取原则不一、样本量少等问题，本发明的一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法的思路为：
a.确定可靠性评估的核心关键参数，确保可靠性评估的正确性；
b.根据核心关键参数的分布特性，确定结构机构产品分布模型的选取方法；
c.结合产品各类试验及试验信息，利用不同概率分布的特点，解决小样本问题。其步骤包括：
步骤一：确定评估对象“三要素”信息
火箭结构机构产品“三要素”信息包括要素A（失效模式类型）、要素B（性能指标类型）、要素C（功能类型）。
步骤二：确定产品评估模型
根据得到的“三要素”，按A、B、C顺序确定评估模型。当可靠性评估模型输入信息与产品试验方案吻合时，则该模型可用于本产品的可靠性评估：
1）以要素A—“失效模式类型”确定相应的评估模型。例如，失效模式分布类型属于成败型则对应于二项分布评估模型；
2）若根据“失效模式类型”确定的可靠度评估模型所需信息不适用于本产品试验方案，则依据要素B—“性能指标类型”确定评估模型。例如，产品性能指标为寿命型则对应指数分布或威布尔分布评估模型；
3）若根据“性能指标”确定的可靠度评估模型仍然不能适用于本产品试验方案，则依据该产品的要素C—“功能类型”确定评估模型。例如，产品功能类型为承载型则对应“正态分布”评估模型。
可靠性评估模型与可靠度评估“三要素”相匹配。
步骤三：收集评估模型所需数据
运载火箭结构机构产品根据自身“三要素”信息及可靠性评估方法优先选用规则确定唯一可靠性计算模型后需要规范可靠性计算的数据。
可靠性计算模型的数据包括地面研制试验数据、地面可靠性试验数据、飞行试验数据等。由于这些数据获得的试验条件不完全一致，因此需要根据环境因子进行相应的换算，环境因子由各型号确定。
步骤四：可靠性评估计算
最后，根据确定的可靠性评估模型收集信息，代入相应的计算公式，完成可靠性评估。
本发明的优点在于，本发明方法改变目前运载火箭结构机构产品定性评价为主，可靠性评估系统性、规范性不足的现状，并能满足运载火箭机构产品小子样的特点。
附图说明
图1为本发明的运载火箭结构机构产品可靠性评估方法的步骤图。
具体实施方式
本发明的一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法， 运载火箭结构机构产品可靠性评估基本程序包括：产品要求分析、产品可靠性分析、建立可靠性评估模型、数据采集与处理、可靠性评估计算和编写可靠性评估报告等。
本发明将上述程序中的建立运载火箭结构机构产品可靠度评估模型至可靠性评估计算过程结合火箭结构机构产品特点进行了细化。其步骤包括：
步骤一：确认对象“三要素”信息
火箭结构机构产品“三要素”信息包括要素A（失效模式类型）、要素B（性能指标类型）、要素C（功能类型）。
火箭结构机构产品在确认“三要素”信息过程中依据表1，将产品的“性能指标类型”、“失效模式类型”以及“功能类型”一一列出。针对有些要素不只一条内容，则将所有内容均列出。运载火箭常用结构机构产品“三要素”可直接查找表2获得。
表2 运载火箭结构机构产品“三要素”
Figure DEST_PATH_IMAGE002
步骤二：确定产品评估模型
根据得到的“三要素”，按A、B、C顺序确定评估模型。当可靠性评估模型输入信息与产品试验方案吻合时，则该模型可用于本产品的可靠性评估：参见表3：
1）以要素A—“失效模式类型”确定相应的评估模型。例如，失效模式分布类型属于成败型则对应于二项分布评估模型；
2）若根据“失效模式类型”确定的可靠度评估模型所需信息不适用于本产品试验方案，则依据要素B—“性能指标类型”确定评估模型。例如，产品性能指标为寿命型则对应指数分布或威布尔分布评估模型；
3）若根据“性能指标”确定的可靠度评估模型仍然不能适用于本产品试验方案，则依据该产品的要素C—“功能类型”确定评估模型。例如，产品功能类型为承载型则对应“正态分布”评估模型。
可靠性评估模型与可靠度评估“三要素”相匹配。按三要素类型，确定可靠性评估计算模型。
表3 可靠性评估模型与三要素对应关系矩阵表
表
Figure DEST_PATH_IMAGE003
步骤三：收集评估模型所需数据
运载火箭结构机构产品根据自身“三要素”信息及可靠性评估方法优先选用规则确定唯一可靠性计算模型后需要规范可靠性计算的数据。
可靠性计算模型的数据包括地面研制试验数据、地面可靠性试验数据、飞行试验数据等。由于这些数据获得的试验条件不完全一致，因此需要根据环境因子进行相应的换算，环境因子由各型号确定。具体换算原则如表4所示。
表4 环境因子换算原则
步骤四：可靠性评估计算
最后，根据确定的可靠性评估模型收集信息，代入相应的计算公式，完成可靠性评估。可靠性评估模型确定后也可根据模型所需试验数据策划产品可靠性试验方案。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种运载火箭结构机构产品可靠性评估方法，思路为：
a.确定可靠性评估的核心关键参数，确保可靠性评估的正确性；
b.根据核心关键参数的分布特性，确定结构机构产品分布模型的选取方法；
c.结合产品各类试验及试验信息，利用不同概率分布的特点，解决小样本问题；
其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1，确定产品“三要素”信息，列出产品的“失效模式分布类型”、“性能指标”以及“功能类型”所属类型；
其中火箭结构机构产品“三要素”信息包括要素A：失效模式类型、要素B：性能指标类型、要素C：功能类型；
步骤2，依据优先选用原则，确定适用的评估模型：按照A失效模式分布类型—〉B性能指标类型—〉C功能类型的顺序确定相应的评估模型：
确定产品评估模型：当可靠性评估模型输入信息与产品试验方案吻合时，则该模型可用于该产品的可靠性评估；所述失效模式分布类型属于成败型则对应于二项分布评估模型；
所述性能指标类型属于产品性能指标为寿命型则对应指数分布或威布尔分布评估模型；动作型则对应二项分布、指数分布或威布尔分布评估模型；强度型则对应正态分布评估模型；
所述功能类型属于承载型、承压型则对应正态分布评估模型，一次动作型则对应二项分布，多次动作型则对应威布尔分布评估模型，持续运转型则对应指数分布或威布尔分布评估模型；
根据得到的“三要素”，按A、B、C顺序确定评估模型；当可靠性评估模型输入信息与产品试验方案吻合时，则该模型可用于本产品的可靠性评估；
步骤3，收集可靠性模型对应所需试验信息：
所述可靠性模型的数据包括地面研制试验数据、地面可靠性试验数据、飞行试验数据；由于上述数据获得的试验条件不完全一致，因此需要根据环境因子进行相应的换算，环境因子由各型号确定；
步骤4，依据所选可靠性模型及可靠性模型的数据，进行可靠度计算。
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