[发明专利]空间电子设备加速寿命试验中温度加速基准应力确定方法

说明书

技术领域

本发明用于航天器的空间电子设备在变化工作环境温度下加速寿命试验中温度加速基准应力的确定，属于电子产品技术领域。

背景技术

可靠性预计是为了估计产品在给定工作条件下的可靠性而进行的工作，其主要目的之一是为可靠性增长试验、鉴定试验及费用核算等方面的研究提供依据。从此目的可以看出，提供产品准确的可靠性预计结果显得至关重要。对电子产品而言，可靠性预计通常是计算产品的可靠度。

作为电子产品，空间电子设备采用应力分析法进行可靠性预计，其工作期间的应力值应当恒定才能按照可靠度指数公式计算，实际情况更多是：空间电子设备工作期间的电应力值是恒定，环境应力值在变化，随着航天器姿态、轨道位置的周期性变化，空间电子设备经受的环境应力亦呈现周期性的变化，尤以对空间电子设备在轨可靠性产生重要影响的工作环境温度的周期性变化为显著特点。在空间电子设备采用应力分析法进行可靠性预计时，目前国内外航天领域的通行方法是：电应力由于恒定而取其实际值，工作环境温度由于变化而取其最大值，亦即将工作环境温度取其最大值并视为恒温。很显然，这样得到的可靠性预计结果不准确，很保守，尤其当工作环境温度的变化范围很大时，采用此法的缺陷更是显而易见。因此，需要寻求更为科学的可靠性预计方法并基此获得更为准确的可靠性预计结果。空间电子设备的可靠性要求都很高，有的品种要求其可靠度达到R≥0.999，按照可靠度的指数函数分布规律，要达到如此高的可靠度，工作失效率将很低，因而其预期寿命将极长。对于这样的高可靠空间电子设备，如果采用在正常的工作条件下，通过寿命试验的方法来评估其可靠性，往往需要耗费很长的时间，付出昂贵的经费和很高的人员投入，是很不现实的，长期寿命试验方法已经不能适应迅速发展的空间电子设备研制的需要。因此，通过加速寿命试验，可以在相对短的时间内评估其可靠性。

由于工作环境温度是影响空间电子设备寿命以及可靠性的一个重要因素，因而通常选择工作环境温度作为加速应力亦即通过提高工作环境温度进行空间电子设备的加速寿命试验，此时必须先确定空间电子设备正常工作条件下的工作环境温度应力水平，且此工作环境温度应力应为恒定应力或等效为恒定应力，亦称基准应力。

目前的方法是将变化工作环境温度的最大值作为基准应力。很显然，这样得到的加速系数以及随之获得的可靠性评估结果都小于实际情况，还会增加不必要的试验成本，尤其当工作环境温度的变化范围很大时，采用此法的缺陷更是不容忽视。因此，如何准确确定变化工作环境温度下的温度加速基准应力，这不但关系到加速系数的准确获得以及最终的可靠性评估结果，而且关系到包括子样数量、试验时间、人员安排等的试验成本问题，是进行温度加速寿命试验前首先需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是解决通过提高工作环境温度进行空间电子设备的加速寿命试验时，如何准确确定温度加速基准应力这一技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

该空间电子设备加速寿命试验中温度加速基准应力确定方法，首先针对工作环境温度的周期性变化，将环境温度进行等步阶分割，再分别计算每个台阶温度下的对应时间段的可靠度；然后计算一个周期和整个寿命末期的可靠度，最后给出改进的可靠度指数计算公式；当选择工作环境温度作为加速应力即通过提高工作环境温度进行空间电子设备的加速寿命试验时，应采用改进的可靠度指数计算公式，在可靠性不变的前提下将周期性变化工作环境温度等效变换为恒定型工作环境温度，从而确定基准应力。

所述的工作环境温度分为恒定型、三角波型、组合型；

其中恒定型工作环境温度下的空间电子设备的可靠度R计算公式为：λ₀是对应恒定工作环境温度T₀的工作失效率，t是工作时间；