某机械陀螺长贮性能演变规律及性能退化模型研究

目的 针对长期贮存后机械陀螺的性能退化会影响制导系统侧偏和射程的问题,提出一种性能退化预测模型的建立方法,用于掌握机械陀螺长贮性能退化规律。方法 首先,针对机械陀螺结构特性和贮存环境,确定敏感应力为温度,加速模型为阿仑尼乌斯模型,开展机械陀螺的加速贮存试验。其次,对加速贮存试验过程中的机械陀螺进行周期性的参数检测,分析各性能参数随试验时间的性能退化演变规律,确定垂直漂移为其退化敏感参数。最后,拟合垂直漂移参数在各温度应力下的性能退化曲线,建立性能退化轨迹模型。结果 采用实际自然环境贮存6、7、8、10 a的性能数据对模型进行验证,模型预测准确度分别为86.70%、96.28%、91.53%、85.92%。结论 建立的性能退化模型评估准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存时间下机械陀螺仪的性能退化行为预测。     

基于维纳过程的MEMS陀螺仪贮存寿命评估

目的 针对MEMS陀螺仪在步进应力加速试验条件下获取的性能退化数据,提出基于维纳过程的贮存寿命评估方法及其模型准确度检验方法。方法 首先,确定温度为影响MEMS陀螺仪性能退化的主要环境因素,采用步进温度应力加速试验的方式获取其性能退化数据。其次,分析各项性能参数的演变规律,确定标度因数为表征产品性能退化的特征性能参数。最后,采用漂移维纳过程对标度因数退化轨迹进行建模,并外推得到常温条件下的贮存寿命。结果 采用留一法对模型精度进行验证,模型准确度最低为86.44%。可靠度水平为0.95时,常温贮存(25 ℃)条件下的寿命评估结果为50.02 a。结论 基于维纳过程建立的性能退化模型的准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存条件下MEMS陀螺仪的性能退化预测及贮存寿命评估。     

某O型密封圈的双参数加速退化规律分析

目的研究某O型密封圈在温度影响下的退化规律。方法以压缩永久变形率和压缩应力松弛率作为参数,在50、60、70、80℃对某O型密封圈进行恒定应力加速退化试验,根据退化数据建立退化轨迹模型,确定伪失效寿命的分布,结合阿伦尼斯模型外推20℃时某O型密封圈的寿命,并进行可靠性分析。结果某O型密封圈的性能退化过程具有可加速性,它的伪失效寿命服从正态分布。根据压缩永久变形参数外推20℃下、0.9可靠度时,某O型圈的寿命为8.695年,根据压缩应力松弛参数外推的寿命为8.748年,根据双参数不相关的情况外推的寿命为8.655年,3次评估结果较为接近。结论文中使用的试验方法和数据处理方法能有效地评估某O型密封圈的寿命。考虑两个参数不相关情况时,得到的评估结果会小于单参数情况下的评估结果。     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

基于Wiener过程的电子测量设备性能退化建模与寿命预测

目的开展电子测量设备寿命预测,评价其健康状态,提升装备状态监测的准确性,充分发挥装备性能。方法利用电子测量设备长期观测的性能退化数据,基于Wiener过程建立电子测量设备性能退化模型和可靠性模型,并结合环境剖面参数,进行性能退化模型参数估计。结果以某型电子测量设备为例,建立了拟合性较好的性能退化建模,并进行寿命预测。结论该方法降低了电子测量设备在寿命预测过程中的试验成本,提升了寿命预测技术的实践能力,具有一定的工程应用价值。     

基于多元随机效应Wiener过程的某弹用弹簧可靠性评估

目的 解决某弹用弹簧可靠性评估中存在的不确定性问题。方法 对某弹用弹簧进行加速退化试验,试验过程中发现其具有多个性能退化参数,并且其退化过程具有非线性、随机性及样本差异性的特征。为了对其退化过程进行数学表征,提出一种基于多元随机效应Wiener过程的退化模型。采用基于时间尺度变换的非线性Wiener过程,描述弹簧退化过程中的非线性与随机性。基于随机效应模型,对样本的差异性进行表征,利用Copula函数描述多元性能参数之间的相互作用关系。最后推导弹簧失效寿命的概率密度函数、可靠度函数。结果 在贮存条件为25 ℃、可靠度为0.9时,基于构建的多元随机效应Wiener过程模型,当考虑性能间的相关性时,得到某弹用弹簧的贮存寿命为12 a;不考虑性能间的相关性时,得到其贮存寿命为11.5 a。结论 构建的多元随机退化模型为该弹药健康状态管理提供了相应的理论依据。     

基于性能参数退化的某弹用O型橡胶密封圈贮存寿命评估

目的研究某弹用O型橡胶密封圈的性能参数退化规律,并准确预测其贮存寿命。方法设计4个不同温度下的恒定应力加速退化试验,记录每个温度下不同时间点的性能退化数据,根据退化参数利用高分子材料性能变化与退化时间关系式及阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程,建立O型橡胶密封圈压缩永久变形率与贮存时间的老化动力学方程。结果对照当地各个季节的平均温度值,建立了寿命评估模型,并由此预测了该型密封圈在自然环境贮存条件下的失效寿命在8年左右。结论该寿命评估值比较接近实际测量值,精度良好,可为O型橡胶密封圈在自然贮存条件下的寿命评估提供有价值的参考依据。     

某天线加速贮存试验与寿命评估方法研究

目的对某天线进行加速贮存试验研究,利用试验数据进行寿命评估,得到产品的加速因子。方法通过步降应力试验方法对某天线的12台产品进行了四个不同应力量级的高温加速贮存试验,获得产品的退化数据。分别采取两种加速模型对试验数据进行处理,对比确定最优评估方法。结果采用基于漂移布朗运动的加速模型评估得到产品的激活能,从而求出加速因子和贮存寿命。结论步降应力试验方法能加速产品损伤的累积,便于快速获得产品的性能退化数据,而基于漂移布朗运动的评估方法为天线类产品的寿命评估提供了一种新的参考方法。     

微波功率放大组件加速贮存数据处理及寿命评估

目的 以微波功率放大组件为研究对象,开展加速贮存试验退化数据的处理、建模、分析,给出组件的贮存期评估值和激活能等贮存特征参数。方法 在已完成微波功率放大组件加速贮存试验的基础上,借鉴已有的数据建模及处理方法,开展加速贮存数据处理及寿命评估,应用多种退化轨迹拟合寻优、基于性能退化模型参数折算建模、多种寿命分布建模及拟合优度检验等技术,对贮存数据进行分析处理。结果 给出了微波功率放大组件退化轨迹模型、寿命分布模型、加速因子、激活能等贮存特征参数和可靠寿命评估值。结论 描述的加速贮存试验数据处理方法,适应性好,具有较高的优良性,可为类似具有退化数据的电子设备提供借鉴。     

综合环境下舰载导弹弹上计算机加速寿命试验研究

目的 研究一种综合考虑陆上环境与舰船环境多应力下的舰载导弹弹上计算机加速寿命试验方法,能更具代表性和真实性地描述产品在综合环境条件下的环境应力,进而为环境应力剖面尽可能准确地折算为加速应力剖面奠定基础。通过加速寿命试验,将产品贮存时间加速至目标年限,验证与评估产品剩余贮存寿命。方法 针对舰船工作环境条件,从搭载研究对象的舰船出海海况入手,利用海况与舰船振动量值的对应关系,确定舰船振动应力。结合考虑综合环境下的其他应力,研究出一种结合温度–振动–电应力等环境条件的加速试验方法,以已经达到设计贮存寿命期限的舰载导弹弹上计算机为试验对象,开展温度–振动–电应力综合加速寿命试验。结果 通过运用温度–振动–电应力的加速寿命试验方法,验证和评估了某型舰载导弹弹上计算机具备延寿至目标年限的剩余贮存寿命,取得了良好的试验效果。结论 根据舰船工作环境对贮存寿命的影响,针对性地研究了舰船振动加速试验,给出一个更加贴合实际寿命的寿命评估结果,为后续延寿研究工作提供了可靠依据。     

基于竞争失效的导弹机电产品可靠性评估

目的 解决导弹机电产品退化-突发竞争失效模式下的可靠性评估问题。方法 对导弹典型机电产品电机进行贮存失效分析,同时考虑双参数退化失效和突发失效对电机贮存可靠性的影响。首先,以具有随机效应的非线性Wiener过程描述电机贮存退化失效过程中的非线性、随机性和样本差异性。然后,采用Weibull分布描述突发失效过程规律,并考虑退化程度对突发失效的影响。最后,利用Copula函数刻画退化性能参数之间的相互作用关系,建立双参数退化-突发竞争失效模型,并给出基于两步极大似然估计的参数估计方法。结果 以仿真导弹电机退化突发失效数据为例进行分析,实现了基于双参数退化-突发竞争失效模型的系统可靠性评估,得到电机贮存5 a时的可靠度估计值为0.465。结论 所构建的双参数随机退化与突发失效相关的竞争失效模型有效,为导弹机电产品可靠性验证评估及寿命预测提供了相应的理论依据。     

弹上设备湿热试验典型失效机理分析及建议

目的 分析影响弹上设备湿热试验典型外观不合格的原因及失效机理,给出弹上设备适应湿热大气的相关建议.方法 给出某型号湿热鉴定试验过程中,弹上设备出现的三种典型外观不合格现象——漆层起泡、螺钉锈蚀和电连接器锈蚀.通过建立与漆层起泡、螺钉锈蚀和电连接器锈蚀不合格现象相对应的故障树,分析3种典型外观不合格的失效原因,并得到相应的失效机理.结果 总结了弹上设备湿热试验后外观发生不合格的原因,并从设计、选材、介质隔离角度给出了弹上设备适应湿热大气的相关建议.结论 为提高弹上设备耐湿热环境的能力,进而提高装备的贮存可靠性,使其能够从贮存状态直接转入能使用状态,从而提高其贮存可靠性、战备完好性和系统效能提供了指导.     

防空导弹的综合环境可靠性试验剖面研究

为有效地进行防空导弹综合环境可靠性试验,根据试验剖面的模拟真实性、应力适当性和试验可操作性的要求,确定以防空导弹随战车值勤和空中飞行为主要试验阶段。主要研究了地面和空中2种试验环境中温度应力、湿度、振动应力和电应力等环境参数的确定,并给出了相应的原则或计算公式。最后讨论了如何确定试验时间的问题,并绘出了综合环境可靠性试验剖面图。     

基于Wiener过程的DRO加速退化试验方法研究

针对微波介质振荡器（DRO）样本量少、寿命长、贮存试验费用高的困难,提出了适用的基于Wiener过程的SSADT（Step-stress Accelerated Degradation Testing）试验方法,并给出试验方案。根据贮存期失效分析和环境应力分析,给出了加速方程。结合预试验结果,将DRO的性能退化过程建模为Wiener过程。为提高寿命预测精度,对模型参数统计量的无偏性和渐近方差进行分析,并对试验方案进行了优化设计。最后用仿真算例验证了方法的正确性。     

在役晶体管湿热试验失效模式及机理研究

目的 研究在役晶体管湿热试验的失效模式及失效机理,为减少晶体管失效提出改进建议。方法 选取长期贮存了10余年未失效的3型在役晶体管进行湿热环境试验,采用扫描电镜观测、电性能参数测试、离子色谱分析等方法研究晶体管失效的模式和失效机理。结果 晶体管经过2160h湿热试验后,有3.75%的晶体管发生失效,其中晶体管管腿断裂失效比例占2.50%,失效机理为应力腐蚀开裂;晶体管参数超标比例为1.25%,失效机理为器件背部或三防漆所含粘附离子引起的漏电。结论 湿热试验会加速在役晶体管的失效,其失效模式主要为因应力腐蚀开裂导致的管腿断裂以及因表面粘附离子引起的参数超差。建议在晶体管的寿命期内加强质量管理,改善不当的制管工艺,减少器件的内部缺陷及残余应力的存在,控制器件贮存环境的温湿度以及大气成分,杜绝氯离子等粘附离子及其他活性物质的引入。     

基于Arrhenius模型和Peck模型的分段非线性加速模型

目的 解决Arrhenius模型无法估计湿度应力敏感产品和Peck模型试验时间较长的问题。方法 考虑温度应力和湿度应力对产品贮存寿命的综合影响,在产品激活能不变的假设下,将Arrhenius模型对产品激活能的估计和Peck模型对湿度应力参数的估计相结合,建立Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命估计模型。基于此模型,在双应力恒加试验条件下,得到产品的寿命估计方程。结果 以弹上电子产品的恒定应力加速贮存试验为例,进行仿真分析,得到产品寿命的估计,并对比产品实际寿命。Arrhenius&Peck模型的寿命误差和失效率误差均控制在5%以内,准确度高于Arrhenius模型和Peck模型。结论 构建的Arrhenius&Peck分段非线性加速寿命模型可以充分利用温度和湿度条件下的试验数据,对温湿敏感产品的寿命估计有较好的应用效果,为导弹产品的寿命估计提供一种可选方法。     

火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究

目的 获取火工品温湿度加速系数,建立温湿度双因素加速寿命试验方法。方法 通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验,定期取样进行性能测试,利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型,计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数,确定温湿度加速模型公式。结果 获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数,初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法,并对下一步研究方向进行了展望。结论 建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间,适用于自身密封性差或密封失效,且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。     

贮存使用环境对导弹性能的影响机理

目的分析影响导弹性能的主要环境因素及影响机理。方法根据导弹的贮存条件和环境因素的重要性,分析影响导弹性能的主要环境因素,分析总结其影响机理。结果影响导弹性能的主要环境因素包括温度、湿度、振动与冲击、重力、气压和静电,其中温度的主要影响机理是引起力学性能、电器性能、气体和液体对容器的压力、化学反应速度的变化,湿度的影响机理是水膜、凝露的形成和产品的吸湿,振动与冲击的影响机理是疲劳损伤和极限破坏,重力影响固体发动机粘接界面的机理是药柱温度小于平衡温度引起的扯离应力,气压的影响机理是空气压力、空气密度和空气含氧量的变化,静电的影响机理是静电放电和静电引力。结论环境影响导弹性能的机理,对通过设计提高导弹的环境适应能力和使用环境控制都很重要。