趙小民

摘 要 可靠性工程技術(shù)是保障產(chǎn)品穩(wěn)定性能的技術(shù)。航空電子產(chǎn)品是飛機(jī)重要組成部分，其中電子元件的構(gòu)造繁多，在結(jié)構(gòu)形式上也較為復(fù)雜，主要以板類(lèi)為主，其中的散熱與安裝元器件等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本文主要針對(duì)于航空電子產(chǎn)品，在此產(chǎn)品上致力于探討基于故障物理的可靠性工程技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】航空電子產(chǎn)品 故障物理 可靠性 工程技術(shù)

社會(huì)主義事業(yè)的發(fā)展使得社會(huì)眾領(lǐng)域呈現(xiàn)欣欣向榮的狀態(tài)，尤其是先進(jìn)的航空裝備在社會(huì)實(shí)驗(yàn)中的不斷運(yùn)用，科研項(xiàng)目的不斷研發(fā)，在發(fā)展的要求上需要較為可靠性的技術(shù)。而航空電子產(chǎn)品作為航空裝備中的主要設(shè)施，依托于一個(gè)可靠性工程技術(shù)是尤為重要的。而故障物理技術(shù)對(duì)產(chǎn)品能進(jìn)行可靠性的分析，主要以設(shè)計(jì)、裝配、支持性等方法，并建立一套完整的評(píng)估系統(tǒng)。

1 航空電子產(chǎn)品的可靠性工程

1.1 技術(shù)指標(biāo)

何為航空電子產(chǎn)品的可靠性，即在時(shí)效范圍與基礎(chǔ)條件中，能完成指定功能的能力。我國(guó)的國(guó)防工業(yè)部在20世紀(jì)70年代伊始時(shí)，已逐漸提出并使用有關(guān)措施以提高軍用元件的穩(wěn)定性。包括之后的80、90年代，也不斷對(duì)其加以完善。在進(jìn)入新時(shí)代后，可靠性工程技術(shù)開(kāi)始逐漸擴(kuò)散至航空領(lǐng)域，并在實(shí)踐中不斷使原構(gòu)件的性能穩(wěn)步提升。在航空電子產(chǎn)品中，對(duì)固件的穩(wěn)固性保障，必須從設(shè)計(jì)、材料選擇與生產(chǎn)時(shí)的質(zhì)量把控中加以實(shí)現(xiàn)。因此，故障物理技術(shù)在固件的每道工序中，包括設(shè)計(jì)、裝配、生產(chǎn)，都有著密切的聯(lián)系，能通過(guò)模擬應(yīng)用的方式不斷對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行分析研究。因此，在航空電子產(chǎn)品的可靠性技術(shù)中，提高生產(chǎn)指標(biāo)，保障產(chǎn)品質(zhì)量，使用故障物理的技術(shù)方法是時(shí)下最為契合的應(yīng)用方式，并且對(duì)于電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性衡量是具有定性與定量的。

1.2 可靠性工程技術(shù)

在航空電子固件中的可靠性工程技術(shù)中，主要涉及到控制、降額、抗輻射等主要的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)要求中又涵蓋于預(yù)計(jì)、分配、技術(shù)設(shè)計(jì)、評(píng)估等具體操作，以完成對(duì)固件穩(wěn)定性能的保障。在進(jìn)行相關(guān)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，要從多角度進(jìn)行考證，如整體考慮產(chǎn)品的性能、經(jīng)濟(jì)可靠性等，并選擇簡(jiǎn)單化、成熟化、構(gòu)造化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而保障電子產(chǎn)品的穩(wěn)定秩序性。在飛機(jī)航行過(guò)程中，對(duì)于系統(tǒng)的可靠性要求極高，在應(yīng)力中的溫度極限值、變化過(guò)程及振動(dòng)這三個(gè)方面是難度系數(shù)頗高的，因此，在進(jìn)行可靠性工程設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行測(cè)評(píng)，并且所對(duì)產(chǎn)品固件所施加的應(yīng)力要遵循在實(shí)際操作環(huán)境中的真實(shí)數(shù)據(jù)，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障問(wèn)題與有效解決。

2 可靠性工程評(píng)價(jià)原理

2.1 可靠性評(píng)估

由于飛機(jī)在實(shí)際工作中處于特殊的環(huán)境狀態(tài)，其中自然環(huán)境與機(jī)械環(huán)境的條件時(shí)刻處于變化中，并且摻雜著諸多不可抗力因素。此種環(huán)境，會(huì)從不同的方面引起航空電子固件的機(jī)理故障，從而導(dǎo)致電子產(chǎn)品出現(xiàn)一定程度上的故障。在這種情況下，首先要對(duì)誘發(fā)故障的主要因素進(jìn)行詳細(xì)地探討分析，以便全方位的了解電子產(chǎn)品在故障發(fā)生時(shí)所處位置、類(lèi)型、具體時(shí)間、故障應(yīng)力等實(shí)際情況。其中的應(yīng)力分析主要是通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字建模，并轉(zhuǎn)換為對(duì)熱、振動(dòng)等的分析。然后使用故障物理的評(píng)估體系，如故障分析，風(fēng)險(xiǎn)排查、模型建立等有關(guān)評(píng)價(jià)方法以制定具體的解決辦法，并且能夠在大體的設(shè)計(jì)工作中，確定好主體方向。在建立故障發(fā)生過(guò)程的模型時(shí)，能夠?qū)收习l(fā)生進(jìn)行再現(xiàn)，更加直觀與便于找到主因，追尋電子固件故障的起因，以預(yù)防功能故障的再度發(fā)生與機(jī)理劣化。

2.2 參數(shù)優(yōu)化

在對(duì)航空電子產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)，要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)中的參數(shù)特征與敏感度進(jìn)行預(yù)先了解，包括設(shè)計(jì)、工藝生產(chǎn)等諸多方面，并且對(duì)于產(chǎn)品的具體任務(wù)要求與實(shí)際特征進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。故障物理在對(duì)航空電子產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)，主體框架思路主要為：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定義，并確定潛在的故障模式，從而對(duì)故障機(jī)理進(jìn)行主要分析并選擇故障物理的模型，以確定壽命周期環(huán)境條件與工作應(yīng)力、確定所有可能發(fā)生的故障及模型，最后填寫(xiě)FMMEA表。在對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析時(shí)，要確保參數(shù)在其中的具體優(yōu)化與實(shí)際應(yīng)用，以確保評(píng)估機(jī)制能夠有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 故障物理的仿真實(shí)驗(yàn)

在對(duì)航空電子產(chǎn)品進(jìn)行仿真試驗(yàn)時(shí)，基于故障物理分析模式之下，應(yīng)首先進(jìn)行工作、環(huán)境載荷的輸入，及特征分析。載荷分別包括電流、電壓、壽命周期、溫濕度、沖力等。特征主要有材料、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等。接著遵照實(shí)際飛行過(guò)程中各方面零部件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括溫度、應(yīng)力等，先進(jìn)行整體的分析，并對(duì)存在的故障進(jìn)行預(yù)先排查，故障發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行測(cè)算。然后對(duì)于主體參數(shù)以及關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析與優(yōu)化，并將故障部分的數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、具體使用壽命等進(jìn)行輸出，得到有具體的數(shù)據(jù)以及對(duì)電子產(chǎn)品的可靠穩(wěn)定的及時(shí)反饋。仿真試驗(yàn)主要概括為：對(duì)于故障模式、機(jī)理以及影響進(jìn)行分析（FMMEA）時(shí)，包括對(duì)結(jié)構(gòu)、材料、工藝參數(shù)、應(yīng)力條件的分析，建立材料庫(kù)、結(jié)構(gòu)庫(kù)與應(yīng)力庫(kù)；在上述工作完成后，開(kāi)始建模環(huán)節(jié)。對(duì)于應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試并形成系統(tǒng)分析，包括單點(diǎn)損傷分析、單點(diǎn)損傷累積分析、單點(diǎn)故障分布等故障預(yù)計(jì)，并建立PPOF模型，包括故障物理模型庫(kù)與損傷累積模型；在這一系列模型建立后，基于時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)的故障分布融合失敗率，對(duì)于電子產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評(píng)估。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)航空電子產(chǎn)品中基于故障物理的可靠性工程技術(shù)做出了探討，并得出，在產(chǎn)品中使用并建立該評(píng)估體系，對(duì)于保障產(chǎn)品的穩(wěn)定性能與減少故障有著重要作用的結(jié)論。該方法的具體應(yīng)用方式主要為對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行載荷與應(yīng)力的分析，在結(jié)構(gòu)與潛在缺陷中反復(fù)建模與技術(shù)模擬進(jìn)行物理試驗(yàn)，以確保航空電子產(chǎn)品的可靠性，對(duì)于我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展有重要奠基作用。因此，該技術(shù)應(yīng)用于航天電子產(chǎn)品中，是具有實(shí)際性與科學(xué)性的。

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作者單位

浙江大立科技股份有限公司 浙江省杭州市 310053