[發明專利]基于間接可靠性特征量的航天產品可靠性仿真評估方法

有效

• 申請號: 201510523193.3
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN105138770B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 李健;張桅;李新波;劉金燕
• 申請（專利權）人: 中國航天標準化研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 李微微,仇蕾安

技術領域

本發明屬于航天產品的可靠性評估技術領域，具體涉及一種基于間接可靠性特征量的航天產品可靠性仿真評估方法。

背景技術

對于可靠性評估來說，航天產品屬于小子樣產品。如何開展小子樣產品的可靠性評估，國內外許多學者開展了大量的研究，也取得了一定的成果。但是，目前航天行業的大部分產品仍采用基于統計分析的可靠性評估方法評估產品的可靠性，這種方法驗證可靠性指標需要的試驗樣本量大，無法反饋設計。基于機理模型的可靠性評估方法能夠很好的解決這一問題。但是，基于機理模型的可靠性評估方法在航天行業可靠性評估中應用的十分有限，原因之一就是，該種可靠性評估方法需要對產品進行深入的分析，提取合適的可靠性特征量，并通過試驗等手段，對產品的可靠性特征量進行測量與統計分析，從而實現產品的可靠性評估。

所謂航天產品可靠性特征量，就是在產品試驗或飛行中可檢測的、能夠綜合反映產品可靠性水平的變量。對于航天產品來說，提取合適的可靠性特征量成為了基于機理模型的可靠性評估方法的難點之一。

對于許多航天復雜產品，試驗可測的參數有時會受到限制，只能通過試驗完成后對產品的分解才能了解產品出現何種問題，試驗過程中的連續參數無法直接獲得，這時就會出現：試驗可測的參數無法綜合反映產品的可靠性水平；能夠綜合反映產品可靠性水平的參數又無法通過試驗直接測量。例如，對于液體火箭發動機，其部組件的結構與工作環境都十分復雜，試驗方法與試驗設備都十分有限。目前，針對推力室、渦輪泵等關鍵部組件，仍只能通過發動機整機試車試驗來考核其功能與性能。發動機整機試車過程中，能夠測量的發動機參數也十分有限，主要包括：壓力、轉速、流量、溫度、振動等。這些參數能夠在一定程度上反映發動機的功能與性能特征，但是測量的任何一個指標，都無法綜合反映產品可靠性水平。也就是說，通過試驗手段無法直接測量這些部組件的可靠性特征量，這給可靠性評估帶來了困難。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于間接可靠性特征量的航天產品可靠性仿真評估方法，以實現基于機理模型的可靠性評估方法在復雜航天產品中的應用。

本發明的基于間接可靠性特征量的航天產品可靠性仿真評估方法，包括如下步驟：

步驟1、通過分析產品所有的故障模式、故障原因以及故障機理，確定與每一種故障模式對應的一種可通過試驗直接測量的可靠性特征量或者不能通過試驗直接測量的間接可靠性特征量；

步驟2、梳理可通過試驗直接測量的試驗可測參數，根據產品的工作原理與相關理論，建立表征試驗可測參數與間接可靠性特征量之間關系的函數；

步驟3、針對每一個間接可靠性特征量，收集其對應的函數中各個試驗可測參數在每個樣本試驗中的數據信息，計算各試驗可測參數的概率分布類型與分布參數樣本估計值；

步驟4、針對間接可靠性特征量：根據各試驗可測參數的概率分布類型和分布參數樣本估計值，采用隨機數生成方法n次生成隨機數，并將每次生成的隨機數代入到對應的函數中，計算得到間接可靠性特征量的計算結果后，采用統計推斷方法，計算間接可靠性特征量的概率分布類型與分布參數樣本估計值；n取值大于10000；

針對可靠性特征量：直接根據試驗測量結果，采用統計推斷方法，計算可靠性特征量的概率分布類型與分布參數的樣本估計值；

步驟5、運用廣義應力-強度理論，采用仿真抽樣方法，確定每一種故障模式對應的可靠度，具體步驟為：

S51、根據每一個故障模式對應的可靠性特征量或間接可靠性特征量對應的概率分布類型和分布參數樣本估計值，采用隨機數生成方法生成隨機數，通過參數估計方法，計算可靠性特征量或間接可靠性特征量對應的分布參數總體估計值；再根據可靠性特征量或間接可靠性特征量對應的概率分布類型、分布參數總體估計值以及不發生故障時可靠性特征量或間接可靠性特征量的門限值，計算得到故障模式對應的可靠度，完成一次抽樣；

S52、針對每個故障模式，按S51的方法進行N次抽樣，得到故障模式的N個可靠度；N取值大于10000；

S53、將N個可靠度進行從小到大的排序，得到可靠度的概率分布函數；最后得到故障模式的可靠度；

步驟6、根據故障模式之間的邏輯關系，建立可靠性框圖模型；基于該可靠性框圖模型以及步驟5得到的各個故障模式的可靠度，得到產品的可靠性評估結果。