可靠性分析与评估在航天发射场的应用综述 .pdfVIP

可靠性分析与评估在航天发射场的应用综述

葛智君;李浩波;陈泫文

【摘要】航天发射场的高可靠运作对航天发射任务的安全执行具有重要的意义.在

对航天发射场的特征和可靠性需求进行分析的基础上,探讨了可靠性分析与评估方

法在航天发射场中的应用情况,提出从可靠性建模、设备与任务可靠性评估、设备

剩余寿命预测、故障树分析、失效模式影响及危害性分析5个方面开展航天发射

场的可靠性工作.对航天发射场设备、任务等对象的可靠性指标进行分析与评估,能

够有效地保证航天发射任务的顺利进行,降低任务风险的同时提升经济效益.

【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》

【年(卷),期】2018(036)0z1

【总页数】7页(P237-243)

【关键词】航天发射场;可靠性评估;剩余寿命预测;故障分析

【作者】葛智君;李浩波;陈泫文

【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所,广东广州510610;工业和信息化部

电子第五研究所,广东广州510610;工业和信息化部电子第五研究所,广东广州

510610

【正文语种】中文

【中图分类】TB114.39

0引言

航天发射场又被称为航天发射中心、航天港和卫星发射基地等，它是航天器进入太

空的出发点。航天发射场承担的主要任务是组织实施航天工程各系统在发射场的试

验活动，对运载火箭、航天器及其有效载荷进行发射前的各项测试与检查，并实施

点火发射。此外，航天发射场还可以用于火箭发动机试车等单项试验，以及用于推

进剂的生产、储存和化验，开展运载火箭和航天器的部分研制试验等工作。航天发

射场系统是保障运载火箭和航天器的装配、测试、加注、发射和相应的勤务工作顺

利开展的地面设施的总称，是一个庞大而复杂的大系统，其设施和设备与一般的工

业设备相比具有以下显著不同的特点[1]：

1）地面设备种类繁多，组成复杂；

2）设备服役时间长，技术水平参差不齐；

3）工作环境和自然环境严酷；

4）高可靠性、高安全性要求。

1航天发射场可靠性需求

航天发射是高风险的事业，火箭和航天器在发射场的测试发射过程也是关键的一环，

任何部件故障或人为的差错都有可能酿成事故，因此安全可靠性对航天发射场系统

有着特殊的重要意义[2]。现阶段航天发射场中的各个系统设备会实时地产生各类

数据，包括设备的基本数据、运行状态数据和后勤保障数据等内容。但是目前仍然

缺乏对这些数据进行统一的、有效的、信息化的管理，从而制约了航天发射场系统

的可靠性分析与评估。另一方面，航天发射场的设施设备由于是用于航天发射任务，

因此具有高可靠、长寿命的特征。通常条件下的可靠性分析方法无法获取足够的故

障信息以满足分析需求，导致难以获知设备长期的可靠性变化情况。需要结合设备

在任务阶段产生的性能大数据，在性能退化预测中挖掘和评估设备的可靠度、失效

率和剩余寿命变化，从而实现对高可靠、长寿命设备的可靠性分析评估。

文献[3]以航天发射场地面设施设备为研究对象，从可靠性管理体系、可靠性设计、

快速检测维修、可靠性数据积累和可靠性关键技术等方面提出可靠性工作要求。为

了解决航天发射场可维修多阶段的任务可靠性评估问题，文献[4]依据多阶段任务

系统理论和蒙特卡罗方法，建立任务可靠性评估仿真模型并成功地应用于垂直总装

厂房液压系统中。针对航天发射场的复杂系统，以供配电系统为研究基础，文献

[5]利用故障模式影响及危害性分析（FMECA：FailureModeEffectsand

CriticalityAnalysis）、故障树分析（FTA：FaultTreeAnalysis）等模型方法，

计算其可靠度，实现供配电系统的可靠性评估。

为了更好地利用航天发射场的数据信息，挖掘这些数据的潜在价值，进而通过这些

数据对航天发射场的整体和各个系统的可靠性进行分析与评估，进一步地有效保障

航天发射任务的顺利实施，需要建立航天发射场可靠性分析与评估的方法论。

2航天发射场可靠性分析与评估方法

2.1可靠性建模

可靠性建模（RBD：ReliabilityModeling）用于实现系统可靠性框图的定义及

其可靠度、固有可用度、系统致命性故障间隔任务时间（MTBCF）的计算。首先，

通过将设备内部的结构关系用串联、并联、表决、储备和权联等模型表现，建立设

备的可靠性模型；然后，再根据系统可靠性框图中各个单元节点的可靠性参数，例

如：分布类型、分布参数、失效率、