[發明專利]航空電子設備可靠性設計優化方法

在審

• 申請號: 201610016370.3
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105677991A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 胡云;許勁飛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種航空電子設備可靠性設計優化方法其特征在于包括如下步驟：在設計階段，根據航 空電子設備設計方案進行三維數字樣機建模；以三維數字樣機為基礎，根據設備壽命周期內 的溫度、振動環境載荷，功耗、電流、電壓、頻率和其它工作載荷，相關參數動態范圍的相 關設計信息，進行熱特征、力學特征的環境應力數字樣機建模與模型驗證；參照航空電子設 備環境適應性要求進行設備熱、力學環境應力分析，定位設備的環境應力薄弱環節，對照并 依據航空電子設備標準設計準則，確定不滿足環境適應性的薄弱環節，返回三維數字樣機設 計步驟進行設計優化，并重新循環至應力分析步驟，直至滿足環境適應性要求；對滿足環境 適應性的，則進入故障風險預測與可靠性評估，建立故障物理樣機模型，根據應力分析結果， 分析故障風險分布，定位設備的可靠性薄弱環節，根據故障風險分布情況，評估航空電子設 備的可靠性水平，參照可靠性指標要求，滿足可靠性指標要求的，則進入詳細工程化設計， 不滿足可靠性指標要求的，針對分析中出現的可靠性薄弱環節重新進行三維數字樣機設計優 化，并循環到故障風險預測與可靠性評估，直至滿足可靠性指標要求后進入詳細工程化設計。

2.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，將故障風險預測 與可靠性評估融入航空電子設備的設計流程中，通過故障風險預測，定位航空電子設備的可 靠性薄弱環節，并根據可靠性薄弱環節優化航空電子設備設計，評估設備的可靠性指標，在 設備的設計階段提高設備的可靠性水平。

3.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，參照航空電子設 備的環境適應性，進行航空電子設備的熱、力學應力分析，尋找設備的環境應力薄弱環節， 并依據環境應力薄弱環節返回三維數字樣機設計建模步驟，進行相應的航空電子設備三維數 字樣機改進。

4.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，環境應力數字樣 機建模是在三維數字樣機基礎上，加入航空電子設備的工作載荷、環境載荷和設備特性相關 信息，分別進行設備熱、力學環境應力數字樣機建模。

5.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，為確保設備力學 特征數字樣機建模的準確性，通過動力學測試進行設備振動模態響應測試與隨機響應測試， 得到整個設備的實際模態響應與隨機響應曲線與數據，根據這些隨機響應曲線與數據與應力 分析中得到仿真模態響應與仿真隨機響應曲線與數據的對比結果，對航空電子設備力學特征 數字樣機進行修正與驗證。

6.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，為確保熱特征數 字樣機建模的準確性，采用非接觸式與接觸式結合的方法，應用熱成像儀與溫度傳感器進行 設備溫度場測試、點溫度測試，根據熱測試結果與應力分析中的溫度場測試、點溫度對比情 況，對航空電子設備的熱特征數字樣機進行修正與驗證。

7.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，環境應力分析參 照航空電子設備的環境適應性，通過航空電子設備的熱、力學等應力分析，得到極限環境條 件下的響應分布情況，并依據行業標準確定的熱設計準則、抗振設計準則，指出設計中的不 足以及不能滿足要求的環境應力薄弱環節。

8.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，故障風險預測是 在三維數字樣機基礎上加入詳細設計參數、工藝參數和電子元器件詳細參數建立航空電子設 備故障物理數字樣機，引入環境應力分析結果，進行設備的應力－累積損傷分析，得到設備 內部各個故障位置、故障模式、故障機理、故障時間等故障風險信息；并依據設備各個參數、 應力量值在一定范圍內的隨機波動對應力損傷及損傷累積的影響，引入統計分析法Monte Carlo仿真進行參數離散和隨機抽樣計算，形成大樣本量的故障風險信息數據。

9.如權利要求1所述的航空電子設備可靠性設計優化方法，其特征在于，可靠性評估是在 得到航空電子設備的主要故障風險信息后，通過對故障風險預測所獲得的大樣本數據進行故 障密度分布擬合，并由大量的故障數據中挑選出符合需要的數據，再將這部分故障的故障密 度分布采用仿真方法融合為設備的故障密度分布，最后評估出設備的可靠性水平。