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      民用飛機高加速壽命試驗

      2019-08-29 02:58:06王榕
      科技視界 2019年19期
      關(guān)鍵詞:失效可靠性

      王榕

      【摘 要】民用飛機可靠性高低直接影響飛機綜合競爭力,高加速壽命試驗是發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)快速提升產(chǎn)品可靠性的重要方式。本文給出了高加速壽命試驗的一般要求、具體流程、試驗報告和試驗后措施,對提高民機可靠性具有重要意義。

      【關(guān)鍵詞】可靠性;高加速壽命試驗(HALT);失效;故障數(shù)據(jù)

      中圖分類號: V249文獻標識碼: A 文章編號: 2095-2457(2019)19-0085-002

      DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.039

      民用飛機可靠性的高低直接影響飛機的運營簽派工作,是影響航空公司效率和運營成本的核心問題,飛機只有具備良好的可靠性水平,才能保證在其壽命周期內(nèi)獲得高利用率、低延誤率,保證運營安全、正點,使航空公司利潤最大化。飛機是否具有高可靠性水平是航空公司決策引進飛機的重要依據(jù),是飛機制造商開拓市場的重要基礎(chǔ)。因此,在飛機設(shè)計階段,飛機制造商通常制定具有競爭力的可靠性指標,相應(yīng)的飛機各系統(tǒng)采用的設(shè)備也必須具有高可靠性水平,這就要求飛機在設(shè)計階段進行可靠性試驗對設(shè)備可靠性進行確認或評估,從設(shè)計和工藝源頭提升產(chǎn)品可靠性以保證設(shè)計出的飛機滿足可靠性指標要求。但是傳統(tǒng)的可靠性試驗方法試驗周期長、費用昂貴、效率低下且效果不好,往往通過試驗的產(chǎn)品在實際運營過程中還是會出現(xiàn)問題,無法滿足民用飛機高可靠性的要求,而高加速壽命試驗(HALT)效率高,成本低,可以大大縮短試驗時間節(jié)省樣品與試驗費用,能夠更加有針對性地曝露產(chǎn)品設(shè)計缺陷,發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),通過制定針對性措施加以改進,快速提高產(chǎn)品可靠性[1]。

      在飛機研制初始階段,需要制定針對高加速壽命試驗的試驗要求、流程與方法,確定試驗范圍和實施步驟,落實到飛機設(shè)計中。國外民機主制造商如空客、波音等,均有一套完善的試驗流程與方法,并在其機型上廣泛運用,我國民機在這方面研究尚處于起步階段。因此,在研制階段,需制定出完善的高加速壽命試驗要求,從設(shè)計階段提升飛機可靠性。

      本文首先確定了HALT試驗的試驗階段、試驗對象,給出了具體的試驗流程、試驗要求,研究了試驗的具體實施過程,提出了試驗后故障分析糾正措施要求,形成了可用于指導(dǎo)民用飛機高加速壽命試驗工作的詳細試驗方法。

      1 HALT試驗技術(shù)

      高加速壽命試驗是一種通過尋找產(chǎn)品壽命與環(huán)境應(yīng)力之間的關(guān)系,利用高應(yīng)力水平下的壽命試驗結(jié)果去推測或評估正常應(yīng)力水平下產(chǎn)品壽命的試驗技術(shù)和方法[2]。高加速壽命試驗的理論依據(jù)是故障物理學(xué),把故障或失效當(dāng)作研究的主要對象,通過發(fā)現(xiàn)、研究和根治故障達到提高可靠性的目的[3]。一般而言,在HALT試驗中找到的產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)如果沒有改善,會毫無例外地在產(chǎn)品使用環(huán)境下出現(xiàn)。在產(chǎn)品設(shè)計初期進行HALT試驗可以迅速找出產(chǎn)品設(shè)計及制造缺陷,為開發(fā)人員改進產(chǎn)品設(shè)計方案提供依據(jù);對產(chǎn)品設(shè)計缺陷進行及時的修正,提高產(chǎn)品在使用過程中的可靠性。

      2 試驗一般要求

      2.1 試驗對象

      一般來說,HALT試驗需要3個設(shè)備樣品,其中至少2個設(shè)備樣品將用于試驗,如果其中一個試驗樣品可以完成組合應(yīng)力試驗,則第3個試驗樣品可能不會需要。由于HALT試驗在產(chǎn)品壽命周期的早期進行,因此樣品產(chǎn)品可以代替前期生產(chǎn)的產(chǎn)品。

      HALT適用于以下類型的電氣,機械,液壓機械,機電設(shè)備:(1)新研電子組件;(2)執(zhí)行安全性關(guān)鍵功能的組件;(3)使用無運營經(jīng)驗的技術(shù)的組件;(4)使用與運營經(jīng)驗不良的產(chǎn)品類似的組件。

      2.2 試驗團隊

      在開展HALT試驗前,應(yīng)成立HALT試驗團隊,成員包括系統(tǒng)工程師、測試工程師、研發(fā)工程師、可靠性工程師、制造工程師等,他們一起計劃HALT試驗,預(yù)測失效,在HALT試驗期間以及在故障分析過程中提供支持。HALT試驗團隊具體職責(zé)包括制定HALT試驗計劃及預(yù)測產(chǎn)品失效模式及失效范圍,定義HALT試驗需求,描述試驗的溫度及振動的最小量值,定義額外的、特定的應(yīng)力模式,定義產(chǎn)品功能測試需求,進行產(chǎn)品失效分析,制定糾正措施計劃及修復(fù)方法等。

      2.3 試驗設(shè)備

      HALT試驗對試驗設(shè)備具有嚴格的要求,試驗設(shè)備應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度應(yīng)力、振動應(yīng)力以及產(chǎn)品特定測試應(yīng)力的疊加測試。執(zhí)行HALT試驗所需的設(shè)備必須能夠產(chǎn)生要求定義的熱能和振動能,并且能夠組合產(chǎn)生應(yīng)力。

      2.4 特定應(yīng)力

      HALT試驗團隊?wèi)?yīng)根據(jù)定義的產(chǎn)品特定應(yīng)力類型,配置相關(guān)試驗設(shè)備,將特定應(yīng)力與溫變應(yīng)力和振動應(yīng)力疊加起來施加于HALT試驗的每一個階段,以促使額外的失效暴露。對于非電子產(chǎn)品,必須根據(jù)具體情況仔細確定這些產(chǎn)品的特定應(yīng)力。

      2.5 功能測試要求

      HALT試驗的目的在于檢測試驗產(chǎn)品的失效模式,暴露產(chǎn)品的缺陷。試驗成功的關(guān)鍵在于當(dāng)試驗產(chǎn)品發(fā)生失效時,失效能夠被準確快速地檢測出來。因此,功能測試應(yīng)盡可能實現(xiàn)100%的測試覆蓋率。若完成完整的功能測試所需的時間過長,例如需要2個小時,此時對于HALT試驗而言不可能完成完整的功能測試,則應(yīng)在試驗前確定完整功能測試的測試子集。試驗過程中,在每一個應(yīng)力等級下,均必須進行試驗產(chǎn)品的完整功能測試,以評估產(chǎn)品的狀態(tài)。

      2.6 故障數(shù)據(jù)記錄

      在HALT試驗過程中,應(yīng)進行有效的數(shù)據(jù)采集、分析和及時記錄。發(fā)現(xiàn)情況應(yīng)根據(jù)糾正措施進行處理,并進行記錄。

      3 HALT試驗程序

      HALT程序中應(yīng)定義試驗過程方法或活動,HALT試驗應(yīng)包括溫度步進應(yīng)力試驗、快速溫變循環(huán)應(yīng)力試驗、振動步進應(yīng)力試驗、綜合應(yīng)力試驗和工作應(yīng)力試驗等。

      3.1 HALT試驗流程

      HALT試驗由以下步驟組成,具體流程見圖1。

      a)分析以確定一般的和產(chǎn)品特定的壓力源。

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