先进的元器件优选控制方式在飞机研制中的应用

姚菲

（海军驻阎良地区军事代表室，陕西西安710089）

先进的元器件优选控制方式在飞机研制中的应用

姚菲

（海军驻阎良地区军事代表室，陕西西安710089）

通过对目前采用的元器件管理方式进行分析，提出了采用型号元器件推荐目录、型号元器件优选目录以及型号元器件控制目录相结合的优化管理方式，以实现元器件优选管理控制。

飞机研制；元器件；飞机可靠性

0 引言

随着航空技术的不断发展和飞机性能的提高，大量的元器件应用于飞机型号研制,甚至有些采用机械元件控制的部位也正逐步由电子元器件所替代，电子元器件优选控制问题已经成为影响飞机可靠性的主要问题之一。据不完全统计，飞机研制试飞中出现的故障有三分之一与元器件的可靠性有关，其大部分失效原因在于元器件选用不当造成。因此，要求使用元器件单位把好选用关，即保证选用的电子元器件有足够高的固有可靠性，从而在此基础上提高产品使用可靠性。否则，即使采用再多如二次筛选、DPA等提高可靠性的措施，也会因选用的“先天不足”而效果甚微或不起作用。故加强元器件优选控制，做好元器件的使用可靠性工作对整机研制非常重要。

航天单位在元器件可靠性管理中采用“五统一”政策，即统一选用、统一采购、统一监制验收、统一筛选测试和统一失效分析。实践证明，“五统一”政策对保证航天型号的可靠性起到了很好作用，但对航空产品型号的研制，由于管理体制不同，“五统一”政策对航空型号总体单位而言难以执行。在飞机型号研制过程中，航空型号总体单位采用元器件优选控制是提高飞机、系统可靠性的重要内容之一。

1 元器件的概念

1.1元器件的分类

元器件早期分为器件、元件两大类。后来器件细分为真空电子器件、半导体器件（半导体分立器件、微电路等）、光电器件等；元件也细分为：电气元件、机电元件等，以后又将机电元件中的电磁继电器列为电磁元件。80年代前后，美国军用标准及欧洲ESA标准将元器件划分为：电气、电子和机电元器件（EEEpart,简称为3E元器件）。随着国际交流的日益深入，我国也逐渐将此分类引入，以避免在国际交流中造成混淆。目前通用的元器件分类[1]见图1所示。

图1 元器件分类

1.2 元器件的质量保证等级

元器件质量等级是指元器件装机使用之前，在制造、试验以及筛选过程中其质量的控制等级[2]。国产元器件质量等级(GJB/Z 299B预计用)按不同标准及技术条件组织生产的产品分为:

A级(细分为A1,A2,…,或A1B,A1Q,A1L,A1W,A2)；

B级(细分为B,B1,…,或B1,B2)；

C级(细分为C1,C2)。

1.3 元器件的可靠性与质量等级的关系

军用电子设备和系统在进行可靠性预计工作时，电子元器件的质量等级直接影响其工作失效率。质量系数是元器件质量等级的参数指标，也是不同质量等级对元器件失效率影响的调整系数，更是定量计算元器件可靠性参数失效率的重要依据。元器件的工作失效率λP为元器件在应用环境下的失效率，当质量系数πQ越小，产品工作失效率λP越低[3]。普通双极型晶体管工作失效率λP示例如图2所示。

图2 普通双极型晶体管工作失效率

2 特种飞机通常采用的元器件优选控制方式

2.1管理模式

目前在特种飞机研制过程中，仅对编制型号元器件优选目录进行元器件优选法控制，通常采用的元器件管理模式如图3所示。2.2存在的弊端

图3 飞机研制通常采用的元器件管理方式

如图3所示，型号总体单位在飞机研制时，按照使用单位的要求和型号的研制总要求均编制了型号元器件优选目录，但型号优选目录是在飞机研制的详细设计阶段根据承制单位上报的资料编制的，会出现承制单位对元器件的选用、采购十分随意，以及许多低质量等级的元器件被延续使用的现象，无法达到实际意义的优选。并且随着研制工作的深入，大量的超型号元器件优选目录元器件出现，例如某型号的超型号元器件优选目录元器件竟达千余种。不仅使主机厂研制工作非常被动，而且严重影响飞机系统、设备的可靠性水平。

3 先进的元器件优选控制管理方式在型号中的应用

为改变元器件优选管理方式存在的弊端，结合某型号元器件优选管理经验，对目前飞机研制通常采用的元器件管理方式进行了优化改进，通过型号元器件推荐目录、型号元器件优选目录以及型号元器件控制三种目录实现元器件的优选控制，优化后的元器件管理方式如图4所示。

3.1 型号电子元器件推荐目录

在飞机型号研制初期,编制型号电子元器件优选目录的条件还不具备,为了提前规范元器件的使用,需要先制定型号元器件推荐目录。型号元器件推荐目录是根据类似型号的元器件数据和经验制定的，是一个较窄的元器件选择范围。它作为机载设备协议顶层文件的一部分，供机载设备承制单位在研制开始时使用。

型号元器件推荐目录元器件的种类可分为：半导体数字集成电路、半导体模拟集成电路、半导体微处理器与存贮器及外围电路、半导体接口电路、混合集成电路、晶体管、二极管、光电器件、电阻器及电位器、电容器、电感器、继电器、电连接器、开关、熔断器、声表面波器件和晶体振荡器及晶体谐振器等。

图4 先进的元器件选用控制流程

型号元器件推荐目录应按照以下原则制定：

1)优先推荐成熟的、质量稳定的、可靠性高的、有发展前途的、能持续供货的标准元器件，杜绝使用淘汰元器件；

2)优先推荐国产元器件，尤其是军用元器件合格产品目录QPL和合格制造厂家目录QML上的元器件及“七专”定点生产厂家的元器件；

3)系列型号用元器件，要坚持继承性；

4)最大限度地压缩元器件的品种、规格,但尽可能满足60-70%的设备研制元器件需求；

5)元器件采用的标准应具有先进性和现实可行性；

6)为保证供货进度并有选择余地，可为同一品种元器件选择两个供货单位。

3.2 型号电子元器件优选目录

因为型号元器件推荐目录的元器件范围较小，不能100%满足研制所需元器件，设备承制单位会提出大量超出型号推荐目录的元器件，根据超型号元器件推荐目录元器件处理情况，开始对型号推荐目录补充、修改和完善。经过扩充的推荐目录，变成两个部分：型号元器件优选目录和型号元器件控制目录。这两个部分包含了飞机系统、设备所采用全部元器件，飞机系统、设备使用的元器件不应超出两个目录之外。

型号元器件优选目录包含的元器件类别和型号元器件推荐目录的一样，补充了原型号元器件推荐目录中未录入的符合优选原则的元器件，并删除没有单位选用的元器件品种后，可使型号元器件优选目录更加符合型号研制要求。

3.3 型号电子元器件控制目录

由于飞机各系统、设备对元器件的需求千差万别，涉及各类元器件千余种，型号规格数千个，为了降低成本、重量和体积，各承制单位普遍有使用工业级元器件代替的趋势，在民用技术中，存在大量超型号优选目录的元器件，其中大部分为塑封半导体器件。因此，编制型号元器件控制目录，应包含保留使用的元器件和限制使用的元器件。这部分元器件的质量控制，是解决水桶“短板”效应，提高系统、设备可靠性水平的关键。

通过加强型号电子元器件控制目录的质量控制，可促进承制单位自主提高选取优选目录中元器件的积极性。

3.4 三种目录的关系

型号元器件推荐目录、型号元器件优选目录以及型号元器件控制目录三种目录的关系见图5。3.5三种目录的管理

图5 三种目录的关系

对型号元器件推荐目录、型号元器件优选目录以及型号元器件控制目录应按照研制阶段严格控制使用：

1）批准发布的型号元器件推荐目录或型号元器件优选目录应作为元器件选用的指导文件或标准予以实施；

2）编制有效的管理程序控制型号元器件控制目录中元器件的品种和数量；

3）成立元器件优选管理小组，并根据型号任务的进展以及元器件品种、数量和供货单位等信息的变化及时修订目录，对目录实施动态管理；

4）元器件优选管理小组检查、监督目录的实施。

4 优化后管理方式实施效果

通过先进的元器件优选控制方式在型号中的应用，杜绝了元器件质量批次不合格现象，保证了产品使用可靠性。通过这种先进的元器件选用控制管理方式，将原来在详细设计阶段开始型号元器件优选目录提前到方案阶段，编制《型号元器件推荐目录》供机载设备承制单位提前规范元器件的选用，更加有效地提高设备、系统的可靠性，降低维修费用，减少维修备件和维修人力，提高飞机保障性，使飞机寿命周期费用降低。通过型号元器件推荐目录的实施，对超目录实施控制，彻底解决了“承制单位上报什么元器件，优选目录就优选什么元器件”的弊端。

将原来型号元器件优选目录的概念细分为《型号电子元器件优选目录》和《型号电子元器件控制目录》两个部分，两个部分的总和相当于型号所有的元器件清单。对元器件优选目录和元器件控制目录区别质量控制管理流程，使承制单位增加采用优选元器件的主观能动性。同时，在编制型号电子元器件控制目录时，要求在电子元器件合同上应注明下厂监制验收要求并加强电子元器件二次筛选要求，以保证元器件控制目录中所涉及元器件的可靠使用。

5 结语

虽然电子元器件的固有可靠性是由电子元器件厂设计、生产所决定，但对飞机型号总体单位来说，做好型号中电子元器件的优选控制，不仅能减少装机品种、规格，降低寿命周期费用，提高元器件的使用可靠性，而且也能对保证飞机、系统的可靠性起到根本作用。

[1]余振醒.军用元器件使用质量保证指南[M].北京：国防科学技术工业委员会科技与质量司，国防科技工业质量与可靠性研究中心，2002.

[2]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册[M].北京：航空工业出版社，2000.

[3]杨为民.可靠性维修性保障性[M].北京：国防工业出版社，1995.

>>>作者简介

姚菲，男，1980年出生，2016年毕业于西安电子科技大学，硕士，研究方向为航空火力控制与指挥。

Application of Advanced Element Optimization Control Mode in Aircraft Development

Yao Fei
(Aviation Military Representative Office of PLA Navy in Yanliang District,Xian,Shanxi,710089)

The paper proposes an optimization management mode combining model element recommendation catalogue,model element optimization catalogue and model element control catalogue through analyzing on the current element management mode to realize element optimization management control.

Aircraft development;Element;Aircraft reliability

2016-10-05）