航空电子设备可靠性设计优化方法技术

本发明专利技术提出一种航空电子设备可靠性设计优化方法，利用本发明专利技术可以在设计阶段切实有效地提升设备的可靠性指标。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：根据航空电子设备设计方案进行三维数字样机建模；以三维数字样机为基础，根据设备工作载荷、环境载荷和设备特性相关设计信息，进行环境应力数字样机建模，并对模型进行修正与验证；参照环境条件进行航空电子设备的热、力学等环境应力分析，寻找设备的环境应力薄弱环节，并进行相应的电子设备设计优化；建立故障物理数字样机模型，引入环境应力分析结果，进行设备的故障风险预测，针对分析中出现的可靠性薄弱环节进行电子设备优化设计，根据优化后的故障风险分布情况，评估航空电子设备的可靠性水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要应用于航空电子设备设计，是一种利用可靠性分析来完成航空电子设备设计优化并提升设备可靠性的方法。
技术介绍
航空电子设备技术难度大，系统性强。所处的自然环境和机械环境条件恶劣,同时对可靠性要求也越来越高,如何改善和提高设备在恶劣环境下的可靠性已成为一个必须面临的问题。随着科学技术的发展，综合化航空电子设备的功能要求越来越高，结构日益复杂，使电子设备的故障诊断变得十分复杂，可靠性受到影响。目前航空电子设备中采用了大量新技术，集成度高，系统性强，产品结构复杂，使用环境严酷，工艺装配程度密集；要求维护费用降低，可靠性技术步入新的领域。未来的航空电子设备向综合化、模块化、小型化、多功能化、高可靠性的方向发展，这将必然导致如散热、电磁兼容和接口互联等问题的出现。同时,电子设备的功能、体积、重量、可靠性以及对各种环境的适应性等被纳入设计的范畴,这给设计提出了更高的要求。航空电子设备的可靠性受多方面因素的影响，按过去一般的可靠性设计已不能满足要求。在过去的可靠性理论中，对影响设备可靠性至关重要的人的因素没有全面描述，甚至很少提到。在可靠性工程中，只把人的作用局限于维护和管理方面。可产品可靠性设计的基础是稳定性设计，离开了稳定性设计，产品质量时间上的延续是无法保证的。设计因素产品可靠性是设计出来的。设计对设备的可靠性有着举足轻重的影响。如果设计人员在产品设计时，对可靠性缺乏应有的重视，由不适当的设计将带入潜在的缺陷，这些缺陷在应力驱使时将使缺陷样品达到失效，产品运行将出现难以预料的重大故障。大量统计表明，在元器件失效中，软件因素影响可靠性的诸因素、不正确使用元器件造成的失效占1/3。根据统计，因人为因素造成的设备故障占设备总故障数的30％～50％，典型统计值为30.6％。目前国内航空电子设备的可靠性工程还主要依靠可靠性鉴定、可靠性增长试验等事后评价的方法,存在周期长、费用高，而且不能完全暴露设计和生产中的所有缺陷可能给后续设备投入使用造成重大损失等问题。大量统计表明，在元器件失效中，软件因素影响可靠性的诸因素、不正确使用元器件造成的失效占1/3。目前硬件可靠性不断提高，而软件可靠性问题显得更为突出。应用软件日益复杂，软件商开发的各种软件产品往往都有数以万计甚至几百万源程序语句。在进行内容丰富、结构十分复杂的软件设计时，要求不发生差错或把错误的数目限制在极低的限额以下，必需有一整套提高软件可靠性的技术与工具。软件是人脑所设计的产品，并由人工生产。如果设计人员对用户某些要求失察，或设计时忽视了某些外部环境规律，或者设计人员和用户联系不畅都有可能发生错误。错误的软件在一定输入环境下会形成软件运行错误。若软件本身不包含适当的容错技术，软件出错将导致软件故障。在现有技术中，航空电子设备可靠性水平的提升普遍采用“设备性能设计—可靠性设计—可靠性试验—改进与完善—可靠性试验”的串行工作模式。这种模式通常是在设备设计完成后,用基于经验确定的元件恒定失效模型的失效率来对设备的可靠性预计。这种可靠性预计可以计算出设备的故障率值，但如何对预计数据进行综合分析,找出设备的可靠性优化方向,进而在设计阶段提高设备的可靠性水平,这种可靠性预计方法并未提供。这将使设备的可靠性优化无法在设计阶段完成，导致设计过程的多次迭代，甚至有可能在试验中出现不满足可靠性指标的情况，引起生产过程的迭代。由于综合化航空电子设备越来越复杂，可靠性要求越来越高，可靠性受各种因素的制约，按目前的设计方法和控制方法难以保证。综合化航空电子设备的。
技术实现思路
为了克服现有技术航空电子设备可靠性方法存在的上述不足，本专利技术提供一种能够缩短研制周期，降低研发成本，并能防止故障出现，提升设备可靠性水平的提升航空电子设备可靠性设计优化方法本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到：一种航空电子设备可靠性设计优化方法其特征在于包括如下步骤：在设计阶段，根据航空电子设备设计方案进行三维数字样机建模；以三维数字样机为基础，根据设备寿命周期内的温度、振动环境载荷，功耗、电流、电压、频率和其它工作载荷，相关参数动态范围的相关设计信息，进行热特征、力学特征的环境应力数字样机建模与模型验证；参照航空电子设备环境适应性要求进行设备热、力学环境应力分析，定位设备的环境应力薄弱环节，对照并依据航空电子设备标准设计准则，确定不满足环境适应性的薄弱环节，返回三维数字样机设计步骤进行设计优化，并重新循环至应力分析步骤，直至满足环境适应性要求；对满足环境适应性的，则进入故障风险预测与可靠性评估，建立故障物理样机模型，根据应力分析结果，分析故障风险分布，定位设备的可靠性薄弱环节，根据故障风险分布情况，评估航空电子设备的可靠性水平，参照可靠性指标要求，满足可靠性指标要求的，则进入详细工程化设计，不满足可靠性指标要求的，针对分析中出现的可靠性薄弱环节重新进行三维数字样机设计优化，并循环到故障风险预测与可靠性评估，直至满足可靠性指标要求后进入详细工程化设计。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：缩短设备研制周期，降低设备研发成本。本专利技术参照航空电子设备环境条件，分析航空电子设备热特征、力学特的环境应力，寻找所述设备的环境应力薄弱环节，开展相应的设计优化，分析所述设备的故障风险，定位设备的可靠性薄弱环节，评估航空电子设备的可靠性水平，并进行针对性优化，直至满足可靠性指标要求；可以克服传统可靠性“设备性能设计—可靠性设计—可靠性试验—改进与完善—可靠性试验”的串行工作模式的不足，在设计阶段切实提升设备的可靠性指标，降低在可靠性试验中出现设备不满足可靠性指标的情况，降低修改实物样机的概率，从而缩短研制周期，降低研发成本。降低研发成本，并能防止故障出现。本专利技术对影响设备可靠性指标的故障机理进行分析，依靠分析手段，发现可靠性薄弱环节，针对分析中出现的可靠性薄弱环节及和相应的故障风险信息进行设计优化，使设备的可靠性评估值满足要求，通过对设备三维数字样机进行进一步设计优化来防止故障出现，可以在设备的设计阶段切实有效地提升设备的可靠性指标。在提升设备的可靠性水平的同时降低了研发成本。可靠性指标提升。本专利技术将故障风险预测与可靠性评估融入了航空电子设备的设计流程中，通过故障风险预测，定位航空电子设备的可靠性薄弱环节，并根据可靠性薄弱环节优化数字化样机设计，把可靠性要求设计到了航空电子设备中去，实现可靠性与性能的融合与同步优化，提高了设备设计阶段的可靠性水平。附图说明下面结合附图和实施例对专利技术进一步说明。图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空电子设备可靠性设计优化方法其特征在于包括如下步骤：在设计阶段，根据航空电子设备设计方案进行三维数字样机建模；以三维数字样机为基础，根据设备寿命周期内的温度、振动环境载荷，功耗、电流、电压、频率和其它工作载荷，相关参数动态范围的相关设计信息，进行热特征、力学特征的环境应力数字样机建模与模型验证；参照航空电子设备环境适应性要求进行设备热、力学环境应力分析，定位设备的环境应力薄弱环节，对照并依据航空电子设备标准设计准则，确定不满足环境适应性的薄弱环节，返回三维数字样机设计步骤进行设计优化，并重新循环至应力分析步骤，直至满足环境适应性要求；对满足环境适应性的，则进入故障风险预测与可靠性评估，建立故障物理样机模型，根据应力分析结果，分析故障风险分布，定位设备的可靠性薄弱环节，根据故障风险分布情况，评估航空电子设备的可靠性水平，参照可靠性指标要求，满足可靠性指标要求的，则进入详细工程化设计，不满足可靠性指标要求的，针对分析中出现的可靠性薄弱环节重新进行三维数字样机设计优化，并循环到故障风险预测与可靠性评估，直至满足可靠性指标要求后进入详细工程化设计。

【技术特征摘要】
1.一种航空电子设备可靠性设计优化方法其特征在于包括如下步骤：在设计阶段，根据航
空电子设备设计方案进行三维数字样机建模；以三维数字样机为基础，根据设备寿命周期内
的温度、振动环境载荷，功耗、电流、电压、频率和其它工作载荷，相关参数动态范围的相
关设计信息，进行热特征、力学特征的环境应力数字样机建模与模型验证；参照航空电子设
备环境适应性要求进行设备热、力学环境应力分析，定位设备的环境应力薄弱环节，对照并
依据航空电子设备标准设计准则，确定不满足环境适应性的薄弱环节，返回三维数字样机设
计步骤进行设计优化，并重新循环至应力分析步骤，直至满足环境适应性要求；对满足环境
适应性的，则进入故障风险预测与可靠性评估，建立故障物理样机模型，根据应力分析结果，
分析故障风险分布，定位设备的可靠性薄弱环节，根据故障风险分布情况，评估航空电子设
备的可靠性水平，参照可靠性指标要求，满足可靠性指标要求的，则进入详细工程化设计，
不满足可靠性指标要求的，针对分析中出现的可靠性薄弱环节重新进行三维数字样机设计优
化，并循环到故障风险预测与可靠性评估，直至满足可靠性指标要求后进入详细工程化设计。
2.如权利要求1所述的航空电子设备可靠性设计优化方法，其特征在于，将故障风险预测
与可靠性评估融入航空电子设备的设计流程中，通过故障风险预测，定位航空电子设备的可
靠性薄弱环节，并根据可靠性薄弱环节优化航空电子设备设计，评估设备的可靠性指标，在
设备的设计阶段提高设备的可靠性水平。
3.如权利要求1所述的航空电子设备可靠性设计优化方法，其特征在于，参照航空电子设
备的环境适应性，进行航空电子设备的热、力学应力分析，寻找设备的环境应力薄弱环节，
并依据环境应力薄弱环节返回三维数字样机设计建模步骤，进行相应的航空电子设备三维数
字样机改进。
4.如权利要求1所述的航空电子设备可靠性设计优化方法，其特征在于，环境应力数字样
机建模是在三维数字样机基础上，加入航空电子设备的工作载荷、环境载荷和设备特性相关
信息，分别进行设备热、力学环境应力数字样机建模。
5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云，许劲飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51