CN117436195A - 一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于飞机可靠性设计领域，特别涉及一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法及装置。该方法包括步骤S1、获取新研航空产品的成熟期规定值、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间；步骤S2、基于给定的增长率m的取值范围，确定所述新研航空产品的最低可接受值的取值范围；步骤S3、基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值。本申请能够对航空产品可靠性最低可接受值提供更为可靠合理的计算，为新研航空产品的可靠性研制过程提供了合理有效的理论支撑依据。

Description

一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法及装置

技术领域

本申请属于飞机可靠性设计领域，特别涉及一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法及装置。

背景技术

按照GJB1909规定，可靠性最低可接受值和规定值是航空产品研制合同和研制任务书中明确规定的可靠性量化指标要求；最低可接受值是航空产品在设计鉴定阶段必须达到的合同指标，也是航空产品进行地面试验考核的依据。

如果最低可接受值越高，初始可靠性水平要求就越高，产品前期研制难度越大；反之，如果最低可接受值越低，初始可靠性水平要求就越低，产品前期研制难度较小，但后续增长率要求就越大，因此，最低可接受值确定的合理与否、准确与否，将直接影响到航空产品研制难度和周期。

据调研统计，国内航空领域对于最低可接受值的确定目前没有相关指导性文件或者依据性文件，各航空型号的可靠性最低可接受值主要根据各单位工程经验确定，一般在使用方提出的可靠性规定值的基础上进行经验折算，按照上述方式计算的最低可接受值进行新研航空产品的研制，其研发周期往往与预期的研发周期差距较大。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请第一方面设计了一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法，主要包括：

步骤S1、获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

步骤S2、基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值θ_I的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

步骤S3、基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

优选的是，步骤S2中，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。

优选的是，步骤S3进一步包括：

分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。

本申请第二方面提供了一种航空产品可靠性最低可接受值确定装置，主要包括：

参数获取模块，用于获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

最低可接受值取值范围确定模块，用于基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值θ_I的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

其中，最低可接受值的最小值为，最低可接受值的最大值为；

最低可接受值确定模块，用于基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

优选的是，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。

优选的是，所述最低可接受值确定模块包括：

各专家研制压力因子计算单元，用于分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

最终研制压力因子计算单元，用于将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。

本申请能够对航空产品可靠性最低可接受值提供更为可靠合理的计算，为新研航空产品的可靠性研制过程提供了合理有效的理论支撑依据。

附图说明

图1是本申请航空产品可靠性最低可接受值确定方法的一优选实施例的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法，如图1所示，主要包括：

步骤S1、获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

步骤S2、基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值θ_I的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

步骤S3、基于基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

首先，对步骤S2中的增长率m进行说明，在一些可选实施方式中，步骤S2中，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。该实施例中，引入的GJB/Z77-95中增长率经验数据，即0.23-0.53，这是基于可靠性增长模型的航空产品可靠性最低可接受值确定方法的重要输入，可以为基于可靠性增长模型的最低可接受值确定结果的有效性进行保证。

其次，对步骤S2的公式进行说明。本申请引入了可靠性增长模型，可以为航空产品最低可接受值的确定奠定理论基础，目前可靠性增长管理中最常用的模型是杜安模型和AMSAA模型。步骤S2的公式主要涉及杜安模型，杜安模型指出：在产品研制过程中，如果不断纠正故障，则产品的累积故障数N(t)以及累积试验时间t满足以下关系：

N(t)=at^1-m；

上式中，a为模型参数。

在此基础上，可以进一步计算累积失效率，累积失效率是指试验到t时刻的累积故障数N(t)除以累积试验时间t，即：

。

通过求导数运算，可以进一步确定瞬时故障率，瞬时故障率是指试验到t时刻时的故障变化率，即：

。

由于产品的平均无故障工作时间MTBF为故障率的倒数，则用累积MTBF与瞬时MTBF表示的杜安模型分别为：

。

设航空产品初始研制阶段末的MTBF为θ_I，即可靠性初始水平，初始研制阶段试验时间为t_I，应用累积MTBF的杜安模型，可以得到a=(t_I)^m/θ_I，把第一试验段纳入公式后，则完整的瞬时MTBF杜安模型可表示为：

。

将可靠性增长的总目标θ_F以及达到总目标时的总累计试验时间t_F代入模型，可以得到如下关系：

。

上述模型中，可靠性增长的总目标θ_F对应于本申请步骤S1给定的新研航空产品的成熟期规定值，可靠性初始水平θ_I，对应于本申请待求的新研航空产品的最低可接受值，达到总目标时的总累计试验时间t_F对应于本申请步骤S1给定的新研航空产品的列装定型飞行时间，初始研制阶段试验时间为t_I对应于本申请步骤S1给定的新研航空产品的状态鉴定飞行时间。

即本申请通过上述模型来计算新研航空产品的最低可接受值，变形后即得到步骤S2的公式。

最后，对步骤S2的利用该公式计算所述新研航空产品的最低可接受值的取值范围做进一步说明。由于增长率m是一个范围值，因此，计算的最低可接受值θ_I也将是一个范围值，具体计算过程需要根据模型的单调性进行分析。

对步骤S2的公式求导可得：

；

对上式进行分类讨论可知，当t_I/t_F＞1/4时，恒小于零，θ_I的区间范围在直接在m的区间范围端点处取得，并且相反。当t_I/t_F≤1/4时，/>不恒小于零，因此θ_I的区间范围不仅可能在m的区间范围端点处取得，还可能在函数的零点处取得，因此需要判断：

首先可以求得函数的零点为：

；

然后判断x₁，x₂是否在m的取值范围（即0.23-0.53）内，若不在，则θ_I取值范围仍在m的区间范围端点处取；若在该区间，则保留该点，并计算该点处θ_I的取值，并与θ_I在m的区间范围端点处的取值相比，从中选择出最小值及最大值作为θ_I最终的区间范围，即得到航空产品可靠性最低可接受值的区间评估范围。

计算的获得最低可接受值θ_I的最小值θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值θ_I,max之后，即可通过步骤S3计算最终的最低可接受值θ_Id。

在一些可选实施方式中，步骤S3进一步包括：

步骤S31、分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

步骤S32、将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。

该实施例中，初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2均在0-1范围内取值，研制压力越大，压力因子越大，最大取值为1，反之，研制压力越小，压力因子越小，最小取值为0。

影响研制压力的因素很多，一般主要考虑以下3个方面因素：设计、制造和使用。因此，在步骤S31中， N个专家分别从设计、制造和使用3个方面对新航空产品的研制压力进行评分，然后通过求平均值计算该专家的综合得分，之后，在步骤S32中，多个专家再求一遍平均值，即可得到最终的压力因子。

本申请引入了可靠性增长模型以及模型增长率经验库数据，同时考虑研制方要求的可靠性设计目标值以及研制周期，给出了航空产品可靠性最低可接受值的区间评估方法，可以用于航空产品可靠性最低可接受值的范围确定，最后结合分析的航空产品初始研制压力以及增长研制压力，给出了航空产品可靠性最低可接受值的具体值计算方法，为新型航空产品的可靠性研制过程提供了合理有效的理论支撑依据。

本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的航空产品可靠性最低可接受值确定装置，主要包括：

参数获取模块，用于获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

最低可接受值取值范围确定模块，用于基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值θ_I的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

最低可接受值确定模块，用于基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

在一些可选实施方式中，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。

在一些可选实施方式中，所述最低可接受值确定模块包括：

各专家研制压力因子计算单元，用于分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

最终研制压力因子计算单元，用于将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种航空产品可靠性最低可接受值确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1、获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

步骤S2、基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

步骤S3、基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

2.如权利要求1所述的航空产品可靠性最低可接受值确定方法，其特征在于，步骤S2中，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。

3.如权利要求1所述的航空产品可靠性最低可接受值确定方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。

4.一种航空产品可靠性最低可接受值确定装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取新研航空产品的成熟期规定值θ_F、所述新研航空产品的状态鉴定飞行时间t_I，以及所述新研航空产品的列装定型飞行时间t_F；

最低可接受值取值范围确定模块，用于基于给定的增长率m的取值范围，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最低可接受值的取值范围：

θ_I=θ_F (t_I/t_F)^m(1-m)；

其中，最低可接受值θ_I的最小值为θ_I,min，最低可接受值θ_I的最大值为θ_I,max；

最低可接受值确定模块，用于基于所述新研航空产品的初始研制压力因子K1及增长研制压力因子K2，通过以下公式，确定所述新研航空产品的最终最低可接受值θ_Id：

θ_Id=θ_I,min +(θ_I,max-θ_I,min) *(1- K1+ K2)/2。

5.如权利要求4所述的航空产品可靠性最低可接受值确定装置，其特征在于，所述增长率m的取值范围为0.23-0.53。

6.如权利要求4所述的航空产品可靠性最低可接受值确定装置，其特征在于，所述最低可接受值确定模块包括：

各专家研制压力因子计算单元，用于分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的初始研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的初始研制压力因子，同理，分别获取各专家给定的对所述新研航空产品的增长研制过程中的设计、制造和使用三个方面的压力评分，并基于求平均值的方式确定各专家的综合评分，作为各专家给定的增长研制压力因子；

最终研制压力因子计算单元，用于将各个专家给定的初始研制压力因子求平均值，作为最终的初始研制压力因子K1，同理，将各个专家给定的增长研制压力因子求平均值，作为最终的增长研制压力因子K2。