基于多应力加速退化的机载电子部件可靠性试验方法

可靠性试验是获取基础安全性数据的重要来源之一。考虑机载设备的实际工作环境,多种应力共同作用导致产品失效且存在复杂的相互作用,本文提出一种基于多应力广义耦合加速退化的可靠性试验方法,可以直接获取用于适航符合性验证的基础安全性数据。首先,建立考虑多应力广义耦合的非线性Wiener加速退化模型,结合相关性分析确定应力耦合形式;其次,提出基于多应力加速退化模型的最大似然估计与参数优化方法,解决多参数估计难题;最后,以某机载LED芯片为对象开展三应力加速退化试验,实现寿命评估。结果表明,相比于传统多应力加速模型,本文所提方法更贴近实际工况,误差控制在1%以内,寿命评估精度较高,可以有效解决基础数据缺失和不准确的现实适航问题。

基于DAM-QLSTM混合模型的辅助动力装置性能参数预测方法

对飞机辅助动力装置(APU)排气温度(EGT)进行准确预测,能有效监测APU未来工作状态,预防安全事故发生。本文提出一种融合双阶段注意力机制(DAM),以及分位数损失(quantile-loss)引导的长短期记忆(LSTM)网络的APU排气温度预测模型。采用双阶段注意力机制,能有效量化输入变量与EGT的关联度,并加强历史关键信息对输出的作用效果。使用分位数损失来优化LSTM网络的损失函数,进一步提高模型的预测能力。试验结果表明,对于EGT的单步与多步预测,与其他预测模型相比,所提模型的预测精度有较大程度提高,为短期APU性能变化趋势预测提供一定参考。

考虑运动副磨损的锁止系统可靠性响应面试验仿真

锁止系统在武器挂载与投放过程中承受的集中载荷可能导致铰链和运动副产生机械磨损,进而影响武器挂架机构系统的功能可靠性,文中重点探讨运动副磨损演化对锁止系统可靠性的影响。构建了锁止系统的刚柔耦合多体动力学模型,以模拟挂架在不同承载工况下的动态行为。通过Archard磨损模型精确计算了主要运动副的磨损量,为后续可靠性分析提供数据支撑。采用响应面法设计了锁止系统可靠性分析的正交试验,并通过蒙特卡罗法模拟得到了锁止系统在设计寿命内的可靠性退化规律。研究结果表明运动副磨损对机构运动功能和精度影响显著,在设计寿命内机构的运动可靠度可维持在99%以上。然而,当使用时间超过设计寿命2倍时,可靠度显著下降至约85%,通过灵敏度分析得到了不同磨损位置对可靠性的影响程度。研究结果不仅为锁止系统的优化设计提供了科学依据,也为武器挂架锁止系统的可靠性评估和维护策略提供了新的视角和方法。

自适应Ⅱ型逐步截尾双应力恒加试验统计分析

针对传统加速寿命试验仅考虑单一加速应力和单一失效模式的问题,研究寿命服从Weibull分布且失效模式相互独立的竞争失效产品,在自适应Ⅱ型逐步截尾下建立双应力恒加试验的统计分析方法。通过Newton-Raphson迭代和渐进似然理论得到未知参数的极大似然估计和渐进置信区间。采用Gibbs抽样与M-H抽样混合算法获得参数的Bayes估计并基于MC方法构建HPD可信区间。数值模拟结果表明所提的方法具有良好的统计推断性能且失效样本数和试验时间对估计效果有显著影响。

基于迁移学习的齿轮箱开放集跨工况故障诊断

随着工业与航空航天技术的不断发展,齿轮箱等旋转机械的工况与故障模式逐渐趋于多样化、复杂化,可靠性与安全性问题日益突出,大量工况数据缺乏故障标签,且不同工况间故障模式不对称,迫切需要研究有效的故障诊断方法。以齿轮箱为案例验证对象,设置跨工况和开放集故障诊断场景,针对目标工况故障标签匮乏的问题,提出利用迁移学习将源工况的知识迁移到目标工况,利用交叉熵分类损失函数对已知故障类型进行识别的方法;针对跨工况条件下故障模式不对称的开放集问题,提出利用卷积神经网络提取工况间的相似数据特征,利用二分类损失函数对目标工况的已知类与未知类进行分类的方法。提出联合损失函数,训练诊断模型,实现故障特征从源域到目标域的联合迁移。案例分析结果表明:所提方法能够实现开放集情况下的跨工况故障诊断,且平均诊断准确度在90%以上。

AFSS吸波器高加速寿命试验可靠性评估

针对有源频率选择表面(AFSS)吸波器高加速寿命试验(HALT)前期退化增量为零场合的可靠性评估问题,提出一种基于步进加速累积损伤等效原理的评估方法。首先,引入Arrhenius、逆幂律加速模型与时间等效理论,将HALT试验中的步进退化量数据等效为基准条件下的退化量;其次,采用Wiener过程模型建立了AFSS吸波器的可靠性模型,采用极大似然法求解似然函数获得模型中的参数估计值;最后,利用求解似然函数得到的参数估计值,建立AFSS吸波器的寿命分布。根据实际产品的HALT试验数据对该方法进行了应用验证,结果表明,该方法相较于未处理退化增量为零问题模型,能够有效定量评估AFSS吸波器的HALT试验数据,其可靠性满足实际工程需求。

基于AADL2SPN的飞行控制系统可靠性分析

飞行控制系统是典型的安全关键系统,其可靠性对保证飞机安全运行具有重要作用。传统的可靠性分析方法过于依赖分析人员的经验,主观性强,极易导致可靠性模型与设计模型之间存在不一致性。综合利用架构分析设计语言(AADL)和随机Petri网(SPN)描述系统的故障传播行为,提出一种基于模型的可靠性分析方法;利用AADL构建某横侧向电传飞控系统的名义模型和错误模型,提出AADL模型中错误传播相关信息的提取方法,利用所提取信息自动生成描述系统故障传播行为的SPN模型;在此基础上,通过蒙特卡洛仿真完成该横侧向电传飞控系统的可靠性评估。经与故障树分析方法对比,结果表明:最大相对误差小于0.018%,满足工程需要;所构建的可靠性模型由AADL模型自动生成,能够确保可靠性模型与设计模型的一致性,避免了对设计人员经验的依赖。

考虑安全性需求的航空电子网络可靠性模型

航空电子网络的可靠性水平表征其对航电任务完成能力的支撑程度,基于单一连通性考虑的网络可靠性模型仅涵盖了网络的结构信息,无法有效评价网络对不同安全关键任务的支撑能力,影响对网络安全性的真实评价。提出了一种综合考虑任务安全关键属性和网络结构属性的航电网络可靠性分析模型。基于安全关键度邻接矩阵,采用边扩张分解创建网络的有序二叉决策图,实现对网络可靠性的评价。通过分析实际航空电子全双工交换式以太网(avionics full-duplex switched ethernet,AFDX)交换机网络,在加入4个等级的任务安全约束(safety constraint of task,SCT)后,可有效剔除高风险路径,任务在网络中可传输的链路安全关键度累积平均分别降低1.19%、9.47%、29.18%和58.14%。

电连接器接触件结构分析与插拔试验

为了提高电连接器的接触可靠性,针对电连接器接触件,进行结构力学分析与接触情况研究,提出了一种接触件接触面积的迭代计算方法;建立了接触件的参数化有限元模型,并利用ANSYS软件对接触件的接触情况进行了运动仿真,得到了接触件插拔过程中接触压力、插拔力的变化情况和应力分布情况。通过对有限元模型的参数化仿真,得到了各结构参数对接触状态的灵敏度,确定了影响接触状态的关键参数。通过对接触件的插拔试验,验证了提出的理论分析、仿真计算方法的可行性。

基于性能退化的卫星用光纤陀螺可靠性评估

基于性能退化数据研究了卫星用光纤陀螺空间辐射环境下的可靠性评估方法。随着光纤陀螺技术水平的提高,其在卫星上的应用越来越广泛,其可靠性状况也愈发引起人们的关注。在对空间辐射环境下光纤陀螺失效机理分析的基础上,提出用Normal-Poisson复合随机过程模型对产品在空间辐射作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由光纤陀螺的性能退化信息估计模型中的参数进而评估得到光纤陀螺可靠性指标。该方法克服了传统可靠性分析方法依赖寿命数据的缺点,能够在没有寿命数据的情况下评估得到光纤陀螺的可靠性指标,从而可节约大量的试验经费和试验时间,在工程应用上具有重要的价值。

机载电子设备BIT优化设计技术研究

机内测试(built-in test,BIT)可以提高机载电子设备的任务可靠性,提升装备系统的任务效能。按照基于可靠性的BIT优化设计思想,分析了BIT对系统可靠性的影响,重点讨论了基于可靠性的BIT优化设计方法。提出了BIT优化设计的非线性整数规划(non-linear integer programming,NLIP)模型,并通过LINGO软件求解该模型。实例分析结果表明,该方法有效地降低了系统的故障率,提高了BIT设计指标。

大型星载天线展开系统故障树的区间分析方法

针对某周边桁架式大型星载天线进行展开可靠性研究。分析大型星载天线的展开机理,并在对星载天线展开系统故障树分析的基础上,针对传统故障树分析中存在的不确定性难以量化的问题,结合D-S(dempster-shafer)理论和区间概率理论,提出星载天线展开机构故障树区间分析方法,构造失效独立和失效相关情况下故障树区间分析的与门区间算子和或门区间算子,在此基础上对系统的展开可靠度进行分析和预测。可靠性分析的结果表明文中提出的计算模型和分析方法是合理和可行的。

高可靠熔断器步进电应力极限评估试验

介绍了高可靠熔断器极限评估技术的提出背景,分析其熔断机理,设计了熔断器电流步进极限评估试验,考察熔断器在电应力下的热平衡状态和可靠性水平;并选用国产典型型号的宇航用高可靠熔断器,对设计的试验方法进行了验证,结果显示本试验方法合理可行,从而为规范熔断器极限评估试验方法提供了基础和依据。

基于可信度的动量轮Bayes可靠性评估

动量轮具有小子样、高可靠性、长寿命等特点,其寿命和可靠性评估通常采用Bayes小子样评估方法。而在Bayes评估中往往忽略了多源验前信息之间的差异,这可能会导致评估结果与工程实际不相符。如何合理的对验前信息的差异进行定量分析是航天科技人员在可靠性评估中的一个难题。针对这一问题,从验前信息熵的角度出发提出了一种新的可信度概念,利用不同验前信息的可信度来定量刻画信息间的差异。实例分析表明,这种新的可信度概念能有效的刻画验前信息的差异程度,基于可信度的可靠性评估精度更高、更符合工程实际。

基于机内测试的故障注入系统设计

随着机内测试(Built-in Test,BIT)的深入研究和广泛应用,对其验证和评价提出了迫切要求,也使这一领域成为新的研究热点.通过故障注入的方式检测BIT性能是一种有效的验证其测试性水平的方法.在综合国内外相关研究的基础上,详细分析了BIT验证和评价的重要性、迫切性及其实用价值,着重阐述了关于BIT验证和评价的故障注入系统设计方案,并给出了系统实现的总体结构框图、工作流程图、系统中各子模块的关系图以及实验数据等.在硬/软件设计实现的基础上,进行了初步的BIT验证实验,模拟一定数量的故障注入到被测电路中,用以验证BIT测试的有效性.结果表明该故障注入系统能够满足验证BIT设计指标的要求,达到了预期的初步设计目的.

基于LabView的交直流智能接触器(EMPC)测试系统设计

智能接触器控制器(EMPC)是一种智能型功率开关组,其测试数据具有处理复杂、实时性要求高等特点;测试系统对通态压降、负载开通关断、反时限保护和短路保护等进行测试,能同时实现多路数据采集输入及多路模拟量数字量控制输出,并通过CAN总线与智能接触器控制器实现可靠通信,控制及读取负载线圈的实时状态及相关数据,并能对数据进行多层面的实时处理及显示;结果验证试验充分说明,本测试系统功能全面,方案合理,开发思路正确,对复杂测试任务具有较高参考价值。

多台同型产品同步纠正可靠性增长试验数据统计分析方法研究

多台同型产品同步纠正可靠性增长试验所得到的数据是单失效数据,依据美军标/国军标和AMSAA-BISE模型得到的分析结果,该数据往往高于产品实际可靠性水平。针对这种情况,提出一种数据统计分析的新方法,即先采取多层Bayes估计法和加权最小二乘估计法,求得各个失效发生时间的期望值,替代单台AMSAA模型中的失效时间,再实现对产品可靠性增长试验数据的统计分析。通过对以上方法进行蒙特卡罗模拟,对比分析结果表明,利用新方法所得结果更接近产品的实际可靠性水平。

临近空间中子环境及其对电子设备的影响研究

临近空间飞行器运行在苛刻的辐射环境之中,大气中子作为临近空间最主要的辐射粒子严重地威胁着临近空间飞行器电子设备的安全与可靠。从临近空间大气中子环境探测、环境规律和模型以及大气中子对飞行器电子设备的影响3个方面介绍了临近空间大气中子的研究现状,并对中子环境的探测、中子环境的理论建模和电子设备遭受中子单粒子效应的评价技术等方面的研究提出了建议。

基于消息的三层架构在监管系统中的应用

针对在车辆地面效应模拟装置运行过程中的实时监控问题,在分析了传统监控管理系统设计所存在的问题后,提出了采用基于消息的三层架构的软件设计模式的车辆地面效应模拟装置监控管理系统;该系统采用三层架构设计,以消息的模式完成了层间的访问,实现了对车辆地面效应模拟装置实时监控与数据记录;应用结果表明,基于消息的三层架构能很好地指导车辆地面效应模拟装置监控管理系统的开发,解决了软件开发中耦合的问题,提高了软件的灵活性与可维护性。

遗传算法和粗糙集相结合的航空电子系统故障诊断方法研究

提出了一种将遗传算法和粗糙集理论相结合的航空电子系统故障诊断方法。该方法运用遗传算法对系统输出的连续数据进行离散化,运用粗糙集理论提取知识规则,用得到的规则进行系统的故障诊断。同时给出了一种运用粗糙集理论增减规则库中规则的方法,以便快速提取新样本知识。仿真实验和某型航空电子系统的实际应用表明:该方法能够有效诊断系统故障且诊断效率高。