基于性能参数的某发射箱前盖可靠性评估

刘龙涛，张保刚，张兴勇，于喆，俞刘建，安庆升

（上海机电工程研究所，上海 201109）

某发射箱前盖（以下简称前盖）是某舰载防空导弹发射箱的重要组成部分，具有发射时易裂不脱落的特征。前盖在箱弹产品贮存、运输、舰载值班等任务剖面下，与发射箱其余部组件共同实现发射箱充氮正压气密状态，为导弹提供良好的贮存环境。在导弹垂直热发射任务剖面下，前盖在导弹发动机高压燃气作用下胀破开盖，为导弹提供发射出箱通道，且前盖不脱落、无碎片产生，避免盖体脱落后损坏舰面设备或砸伤人员。发射任务剖面下，前盖开盖的可靠性直接关系到导弹成功发射的可靠性，武器系统对前盖发射任务可靠性具有较高可靠性指标要求。

针对高可靠的航天机械产品可靠性评估，周忠宝[1]给出了融合性能退化数据和寿命数据获取寿命分布的一种贝叶斯方法，以及利用性能退化参数来进行可靠性评估的方法。李超[2]给出了随机振动条件下机械产品采用应力强度干涉模型小子样可靠性评估方法。张保刚[3]等基于有限元方法，根据气密模型对发射筒O 形密封结构的密封性能够进行可靠性评估。上述方法可用于长期服役的航天机械产品可靠性评估，但不适用成败型产品前盖发射任务的可靠性评估。发射任务下，发射箱前盖在发动机燃气作用下的瞬间开盖过程与火工品发火过程类似，只有一次性动作。李翰朋[4]等针对火工品可靠性评估问题，提出了一种采用共轭先验信息来求可靠性下限的方法。该方法没有充分利用产品性能试验数据，导致可靠性评估的结果可能偏向保守。乔亮等[5]提出了基于失效物理的电子产品可靠性预计方法，但不能应用于可靠性评估。刘志全[6]提出了航天机构类产品可以采用性能参数进行评估。结合失效物理分析，针对高可靠要求的成败型机械产品采取性能参数进行可靠性评估，既充分利用了产品性能又能节省试验费用。

1 成败型产品的可靠性评估方法

1.1 特征量为失败数

如果基于特征量为失败数方法进行可靠性试验制定，则依据GJB 376—87[7]《火工品可靠性评估方法》。在根据可靠性指标R（需要验证）来设计此类成败型产品的可靠性试验方案时，需要详细地说明试验对象、试验内容、试验条件、可靠性特征量X 及其分布、可靠性指标R、试验判断风险β（）和投试样本数量n。

可靠性指标的公式为R=P(X>X0)，其量值一般由武器系统来分配给各单机产品。β 的公式为β=1-γ（γ为置信度），其量值一般由武器系统统一规定取值。n则需要参考被试产品投产批量N 的大小来决定。

分别以采用温度为40，50，60，70℃的热风作为干燥热源，以物料薄层厚度5cm，风速0.6m/s下进行高水分小麦干燥，探讨不同干燥温度对物料含水率及干燥速度的影响。

若N≥10n，当失败数F=0 时，根据R 和β 决定n：

将被试前盖反向放置，密封面朝上，与台面接触部位用干净的软布或海棉铺垫，检查密封面及密封沟槽并进行清理。确认压力传感器和数据采集系统连接正确，且正常工作，阀门开闭正确。将密封圈放入沟槽，然后将被试产品框对准动态胀破试验工装的接口法兰进行装配，要求螺钉受力均匀。完成设备调试及产品安装后，试验设备及产品安装如图1 所示。开启充气阀门，向贮气罐内充入0.4 MPa 的压缩空气，模拟导弹发动机燃气压力。开启数据采集系统，启动放气阀门，贮气罐内的压缩空气快速释放胀破盖体。采集盖体破裂时的最高瞬间压力，胀破后查看盖体破裂情况。

1）对于要求X≤XU的情况，在其特征量受单侧参数限制的时候，可以通过查阅GB 4885[8]中R、n、γ 的值求得裕度系数K，若则说明设计的产品能够满足可靠性指标；对于要求X≥XL的情况，若则说明能够满足可靠性指标。否则，就表明设计的产品不满足可靠性指标，需要继续优化改进，提高产品的可靠性。

由于前盖有生产过程复杂、周期长及制造成本较高等特点，基于研制周期和研制成本考虑，显然基于特征量为失败数的可靠性试验方案（试验样本量为1200 只前盖）在航天工程应用中是不能接受的，因此采用二项分布评估方法不可行。

1.2 特征量为性能参数

基于特征量为性能参数的可靠性试验方案制定时，首先要明确前盖产品的哪个性能参数为特征量。导弹发射时，发动机点火产生大量的燃气，在封闭的发射箱内迅速积蓄压力，当压力上升至前盖破坏临界点，前盖将会沿应力槽破裂胀开。系统给的性能指标要求为“前盖开盖压力不小于0.06 MPa 时，盖体则应被可靠胀破，且无脱落”。盖体的结构强度是影响盖体正向承压可靠度的主要因素，开盖压力直接表征盖体强度，因此选取开盖压力为特征量。确定开盖压力为可靠性特征量后，按照上述提供的可靠性验证试验制定方法，确定可靠性验证试验方案，见表1。前盖生产过程受控，工艺参数分布符合正态分布，因此前盖的开盖压力也符合正态分布。

试验测试的前盖开盖压力的数据结果见表2。开盖压力均大于0.06 MPa，满足性能指标要求。

原本是江南赌坊的老板。被裴颜看中接位。在他担任盟主期间，江湖盟真正成为一支可以与江湖其他势力相抗衡的力量。

假设 n 次试验获得的样本有效观测值为xi(i=1,2,…,n)，则样本均值和样本标准差S 分别为：可靠性试验结果的判断规则如下所述。

其三，“三五”式。有“尽无言、谁会凭高意”(柳永)、“想闺中、锦换新翻晕”(朱敦儒)、“奈飘风、不许蓬莱近”(朱敦儒)等词句。

总之，鉴于现阶段不断变化的教育教学环境，为了促使自身数学综合能力全面提升，作为高中生的我们也需要跟上时代的步伐，持续根据实际情况进行学习策略创新活动，最终在实现高效学习的基础上益于自身数学综合素养全面养成。

2）对于要求XL≤X≤XU的情况，若，则说明设计的产品满足可靠性指标。其中，K1和K2可以通过查阅QJ 1384[9]中n、γ、p1、p2的值获得。

综上所述，当设计师在设计此类特征量即为性能参数的航天产品的可靠性试验方案时，无论是产品的特征量受单侧参数限制还是双侧参数限制，都需要设计师在试验方案中详细地列出试验对象、试验内容、试验条件、可靠性特征量X 及其分布、特征量容许限（下限XL或上限XU）、可靠性指标R、试验判断风险β 和投试数量n。其中，R 和β 一般由航天产品的分系统和总体来共同确认，n 一般大于5。

对于复杂的系统级产品，特别是航天系统的可靠性评估，则需要根据系统的特点构建可靠性模型，进行可靠性综合评估[10]。

2 前盖可靠性验证试验

2.1 可靠性指标要求

武器系统分配给前盖的可靠性指标为：在置信度γ=0.7 时，前盖开盖的可靠度不低于0.999。合格判据为：导弹发射时，前盖在发动机燃气压力作用下沿着应力槽胀开，前盖盖体分为均匀的四片，且不脱落，开盖压力不小于0.06 MPa。前盖开盖过程为瞬间的一次性动作，开盖结果只有成败之分，与火工品发火过程类似。

2.2 采用失败数的可靠性验证试验

前盖可靠性验证试验对象为验收合格的前盖，试验内容为模拟发动机点火时前盖受压开盖，试验条件为常温常压条件，可靠性特征量为前盖开盖是否成功（符合二项分布），可靠性指标R=0.999、试验判断风险β=0.3，则试验样本数n 为：

因此，可以认为可靠性试验的判断规则如下：若n 次成败型试验中失败数F=0，则产品满足可靠性指标。反之，则不然。

2.3 采用性能参数的可靠性验证试验

特征量为性能参数的航天产品较为普遍，例如导弹舱段分离装置，要求其输出的推力X 既不能过大也不能过小，须控制在一定范围内；飞船着陆器缓冲装置产生的过载系数X 必须保证达到有效缓冲效果，同时保证宇航员安全，在生理可承受的范围内。这类产品的可靠性特征量就是其性能参数X。它将受到特征量容许下限XL和上限XU双侧参数的限制（XL≤X≤XU），可靠度R=P。然而，有些产品的性能参数只受到单侧参数的限制。例如，在某航天产品中，要求密封舱的漏率X（可靠性特征量）不大于特征量容许上限（最大漏率）XU，即X≤XU，对应的可靠度R=P（X≤XU）。

表1 可靠性验证试验方案Tab.1 Reliability verification test scheme

依据R=0.999，n=6，γ=0.7 查GB 4885 得到可靠性特征量裕度系数K 应不小于4.025，前盖才能满足可靠性指标要求。

D是实施。有了计划之后，要辅导落实，要与员工沟通，告诉他营销计划。实施计划的过程中，每个环节人员如何参与？如何转化为行动？如何制定自己的行动计划？如何去实施？弄清楚流程中的每个环节，员工应如何去做，这即是实施或执行。

若N<10n，则n 由式（2）决定或依据R、N 和γ查GJB 376 获得。

虽然国内外的学者的研究对象不同，但在建设和运营财务共享服务中心关键的观点相对一致。特别是在梳理了大量的国内研究成果后发现，国内在建设运营财务共享服务时，更多的考虑到了国内法律、制度、文化，更多的结合了国内实际的发展环境和企业的自身特点。

图1 试验装置Fig.1 Test instrument

生产了6 只验收合格的前盖进行了动压胀破试验，试验过程顺利，试验后检查产品展开情况均正常，四片裂片沿应力沟槽均匀断裂，盖体无脱落，符合设计要求，如图2 所示。

图2 前盖胀破试验Fig.2 Burst test of frangible cover

一般而言，对于那些特征量受双侧参数限制的情况，在给出XL和XU的同时，还需给出特征量下限超差概率p1和上限超差概率p2。p1和p2满足关系式R=1-(p1+p2)。其中，XL、XU、p1、p2均为设计指标。

3.2.2 蓖麻PIP5K基因家族各成员在同种花序不同基因的相对表达量 综合图4的荧光定量PCR结果来看，除PIP5K4的表达未能检测到荧光，因此PIP5K4可能与花序轴性状无太大关系，有待进一步探究。而PIP5K1、PIP5K2、PIP5K8、PIP5K9的相对表达量较高。PIP5K6及PIP5K11均有少量的表达。并且无论在单雌、标雌还是两性植株中，无论在4叶期、5叶期、主茎穗期及二级分支期，PIP5Ks基因家族的相对表达量的变化趋势都较为相近。因此判断蓖麻PIP5Ks基因家族对蓖麻花序轴性状起到共同调控的作用。其调控机制有待进一步研究。

表2 前盖动压胀破试验结果Tab.2 Dynamic pressure burst test results of frangible cover

3 前盖发射任务可靠性评估

根据表2 的试验数据，计算得到前盖可靠性特征量开盖压力σ 的正态分布统计参数：

简易垃圾填埋场渗沥液的影响主要表现在：①过高的渗沥液水位会对填埋场底部产生较大的浮托作用，影响垃圾边坡的稳定和填埋垃圾自身的稳定，不利于填埋作业；②渗沥液和地下水相互作用，一旦垃圾渗沥液进入地下水域，将对地下水环境造成不可逆转的二次污染，这在现代卫生填埋场中是严厉禁止的［1］。

为得到前盖的发射任务可靠度，得到开盖压力设计裕度：

因此在置信度γ=0.7、样本量为6、设计裕度为4.396 时，查GB 4885 得到前盖发射任务可靠度为0.9996，满足系统分配的可靠性指标要求。

在可靠性验证试验中，为评估前盖可靠性，如果采用常规的成败性二项分布评估方法来制定可靠性验证试验方案，需要庞大的试验子样和试验经费，实际工程中无法接受。基于特征量为关键性能参数的可靠性评估方法，为前盖可靠性指标验证提供了一种可能。

4 结语

针对具有高可靠性指标要求的某航天产品，文中给出了两种可靠性评估方法。成败型产品若采取特征量为失败数的评估方法，需要庞大的样本量，较长的研制周期和巨大的研制成本，工程应用中无法接受。可以通过分析产品特点，提取影响产品成败的主要性能参数，采取基于特征量为性能参数的可靠性评估方法，充分利用了产品性能参数，既保证了评估的准确性，又能在小样本条件下进行可靠性评估。最后给出了某型发射箱前盖可靠性验证试验方案，并对试验结果进行了评估，采用小子样的验证试验。结果表明，前盖满足可靠性指标要求。