《空間精密儀器儀表可靠性工程/中國航天技術(shù)進(jìn)展叢書》由產(chǎn)品固有屬性和狀態(tài)空間引出可靠性，論述和介紹了相關(guān)基礎(chǔ)知識、理論工具和實施方法，以飛輪產(chǎn)品為載體詳細(xì)介紹了可靠性工程的實施過程和分析方法。《空間精密儀器儀表可靠性工程/中國航天技術(shù)進(jìn)展叢書》作者長期從事空間機(jī)電產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究和工程實踐工作，書中總結(jié)可靠性工程實施經(jīng)驗，對可靠性技術(shù)及其工程應(yīng)用具有重要意義。
可靠性是產(chǎn)品的固有屬性之一,是指“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定
的功能的能力”,反映了產(chǎn)品在使用的正常時限內(nèi)能被成功使用的概率。陀螺儀(MW)、
飛輪(RW)、控制力矩陀螺(CMG)、太陽帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)(SADA)、紅外地平儀
(IRHS)等作為空間飛行器廣泛使用的機(jī)電產(chǎn)品,由于目前無法實現(xiàn)在軌維修,可靠性顯
得尤為重要。同時,空間機(jī)電產(chǎn)品涉及機(jī)、電、力、熱等多項技術(shù),受限于產(chǎn)品成本、子
樣數(shù)量、考核周期等因素, 一直以來, 產(chǎn)品可靠性設(shè)計、分析和評估是工程界的一個
難題。
可靠性的概念最早源于美國國家航空咨詢委員會,逐漸從電子、航天、核能等領(lǐng)域拓
展到機(jī)械、化工、動力等社會各個方面。隨著概率論、數(shù)理統(tǒng)計、隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)方法的
發(fā)展,可靠性基礎(chǔ)理論、工程方法的研究逐漸深入, 形成了故障模式及其影響分析
(FMEA)、故障樹分析(FTA)等分析方法,開發(fā)了加速壽命試驗、快速篩選試驗等更有
效的試驗方法,以及蒙特卡洛等可靠性預(yù)計方法。隨著產(chǎn)品組成復(fù)雜度的提高、技術(shù)的進(jìn)
步和需求的增多,可靠性技術(shù)依然是工程界重要研究內(nèi)容之一。
北京控制工程研究所從20世紀(jì)60年代在陸元九院士等老一輩航天人的帶領(lǐng)下開始陀
螺儀的研制,隨后又陸續(xù)開展飛輪、控制力矩陀螺、太陽帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)等空間機(jī)電產(chǎn)品的
研制。通過幾十年的型號任務(wù)牽引,研究所在空間機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計、分析、評估方面
開展了大量的地面試驗,進(jìn)行了一系列的工程探索,解決了空間機(jī)電產(chǎn)品可靠性設(shè)計和評
估的難題,取得了一批優(yōu)異成果。
本書結(jié)合產(chǎn)品實例總結(jié)了作者及其同事的長期經(jīng)驗,對工程實踐具有一定的指導(dǎo)意
義,希望本書對產(chǎn)品可靠性設(shè)計和評估工作有所裨益, 進(jìn)一步推動產(chǎn)品可靠性工作的
發(fā)展。
第1章 緒論 …………………………………………………………………………………… 1
1.1 空間精密儀器儀表 (SAI)及其可靠性……………………………………………… 1
1.2 本書的內(nèi)容和宗旨 …………………………………………………………………… 3
1.3 本書內(nèi)容說明 ………………………………………………………………………… 4
第2章 產(chǎn)品可靠性屬性和狀態(tài)空間 ………………………………………………………… 5
2.1 產(chǎn)品可靠性屬性 ……………………………………………………………………… 5
2.2 產(chǎn)品可靠性屬性的表達(dá)方法 ………………………………………………………… 5
2.3 產(chǎn)品可靠性正確表達(dá)的主觀和客觀條件 …………………………………………… 6
2.3.1 SAI產(chǎn)品可靠性工程師必備的知識背景 ……………………………………… 6
2.3.2 產(chǎn)品狀態(tài)空間的六項要素 ……………………………………………………… 7
2.3.3 實施全面質(zhì)量管理 ……………………………………………………………… 9
第3章 SAI產(chǎn)品可靠性工程相關(guān)的概率理論基礎(chǔ)知識 ………………………………… 10
3.1 概率理論基礎(chǔ)知識 …………………………………………………………………… 10
3.2 概率理論涉及的兩種人類認(rèn)知理念 ………………………………………………… 10
3.2.1 基于頻率法的概率理論基礎(chǔ)知識 ……………………………………………… 11
3.2.2 基于時域法的概率理論基礎(chǔ)知識 ……………………………………………… 12
第4章 SAI產(chǎn)品可靠性工程相關(guān)的數(shù)理統(tǒng)計理論基礎(chǔ)知識 …………………………… 14
4.1 數(shù)據(jù) …………………………………………………………………………………… 14
4.1.1 數(shù)據(jù)的全面性和真實性保障 …………………………………………………… 14
4.1.2 數(shù)據(jù)的獲得方法 ………………………………………………………………… 16
4.2 統(tǒng)計分布及其應(yīng)用 …………………………………………………………………… 17
4.2.1 正態(tài)分布 ………………………………………………………………………… 18
4.2.2 指數(shù)分布 ………………………………………………………………………… 20
4.2.3 χ2分布 …………………………………………………………………………224.2.4 u 分布 …………………………………………………………………………… 23
4.2.5 威布爾分布 ……………………………………………………………………… 24
4.2.6 浴盆曲線 ………………………………………………………………………… 25
4.3 極大似然法 …………………………………………………………………………… 26
4.4 信息集成法 …………………………………………………………………………… 29
第5章 SAI產(chǎn)品可靠性工程師實施對產(chǎn)品壽命可靠度預(yù)計的過程和方法 …………… 31
5.1 概論 …………………………………………………………………………………… 31
5.2 產(chǎn)品固有屬性的審查認(rèn)定 …………………………………………………………… 31
5.3 產(chǎn)品狀態(tài)空間的認(rèn)定 ………………………………………………………………… 32
5.3.1 設(shè)計狀態(tài)的認(rèn)定 ………………………………………………………………… 32
5.3.2 加工和工藝狀態(tài)的認(rèn)定 ………………………………………………………… 32
5.3.3 裝配、調(diào)試、試驗、專用設(shè)備及專業(yè)技術(shù)工人水平的認(rèn)定 ………………… 32
5.3.4 驗收條件和合格判據(jù)的認(rèn)定 …………………………………………………… 33
5.3.5 傳遞過程 (產(chǎn)品保障、儲存、運輸)認(rèn)定 …………………………………… 33
5.3.6 使用過程認(rèn)定 …………………………………………………………………… 33
5.4 產(chǎn)品失效判據(jù)的認(rèn)定 ………………………………………………………………… 34
5.5 預(yù)計SAI產(chǎn)品壽命可靠度的幾種途徑選擇………………………………………… 34
5.6 SAI產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)隨機(jī)分布規(guī)律的認(rèn)定 …………………………………………… 35
5.7 SAI產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)樣本大小的認(rèn)定 ………………………………………………… 35
5.8 如何做出更切實際的預(yù)計結(jié)果? …………………………………………………… 35
5.9 如何及時修正原有壽命可靠度預(yù)計結(jié)果? ………………………………………… 36
第6章 通過地面壽命試驗獲取產(chǎn)品總體壽命可靠度預(yù)計實施方法案例 ……………… 38
6.1 概述 …………………………………………………………………………………… 38
6.2 動量輪進(jìn)行地面壽命可靠度預(yù)計的背景介紹 ……………………………………… 38
6.2.1 產(chǎn)品固有屬性認(rèn)可 ……………………………………………………………… 39
6.2.2 動量輪產(chǎn)品總體的狀態(tài)空間認(rèn)可 ……………………………………………… 42
6.3 通過地面壽命試驗預(yù)計總體壽命可靠度的方案及執(zhí)行過程 ……………………… 42
6.3.1 地面壽命試驗預(yù)計方案正確性認(rèn)定 …………………………………………… 42
6.3.2 地面壽命試驗環(huán)境條件 ………………………………………………………… 42
6.3.3 界定地面壽命試驗產(chǎn)品失效判據(jù) ……………………………………………… 43
6.3.4 地面壽命試驗樣本子樣數(shù)選擇 ………………………………………………… 43
6.3.5 地面壽命試驗過程數(shù)據(jù)采集方法 ……………………………………………… 446.3.6 地面壽命試驗數(shù)據(jù)的歸一化處理 ……………………………………………… 44
6.3.7 從歸一化子樣時間序列數(shù)據(jù)尋求產(chǎn)品總體壽命數(shù)據(jù)樣本并預(yù)計可靠度 …… 46
第7章 通過飛行器應(yīng)用獲取產(chǎn)品總體壽命可靠度預(yù)計實施方法案例 ………………… 50
7.1 概述 …………………………………………………………………………………… 50
7.2 動量輪進(jìn)行應(yīng)用案例壽命可靠度預(yù)計的背景介紹 ………………………………… 50
7.3 通過在軌應(yīng)用案例預(yù)計總體壽命可靠度的方案及執(zhí)行過程 ……………………… 51
7.3.1 應(yīng)用案例預(yù)計方法正確性認(rèn)定 ………………………………………………… 51
7.3.2 應(yīng)用過程環(huán)境條件的認(rèn)定 ……………………………………………………… 51
7.3.3 界定產(chǎn)品失效判據(jù) ……………………………………………………………… 51
7.3.4 應(yīng)用案例產(chǎn)品樣本子樣數(shù)選擇 ………………………………………………… 51
7.3.5 預(yù)計樣本數(shù)據(jù)采集方法 ………………………………………………………… 52
7.3.6 預(yù)計樣本數(shù)據(jù)歸一化處理 ……………………………………………………… 53
7.3.7 從歸一化子樣時間序列數(shù)據(jù)尋求產(chǎn)品總體壽命數(shù)據(jù)樣本并預(yù)計可靠度 …… 56
第8章 SAI產(chǎn)品可靠性保障和提高的兩個重要工具 …………………………………… 61
8.1 SAI產(chǎn)品失效分析工作與技術(shù) ……………………………………………………… 61
8.1.1 SAI產(chǎn)品失效分析工作分類及實施方法 ……………………………………… 61
8.1.2 SAI產(chǎn)品失效分析技術(shù) ………………………………………………………… 63
8.2 SAI產(chǎn)品可靠性工程數(shù)據(jù)庫工作及技術(shù) …………………………………………… 77
8.2.1 SAI產(chǎn)品可靠性工程數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建工作內(nèi)容和實施方法 …………………… 78
8.2.2 SAI產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù) ……………………………………………… 79
8.2.3 利用動量輪的在軌應(yīng)用數(shù)據(jù),建立產(chǎn)品可靠性工程數(shù)據(jù)庫實體 …………… 81
結(jié) 語 ………………………………………………………………………………………… 84
附錄A 最小二乘法 ………………………………………………………………………… 85
附錄B χ2分布 ……………………………………………………………………………… 88
附錄C u 分布 ……………………………………………………………………………… 90
附錄D 貝葉斯公式理念的舉例說明 ……………………………………………………… 93
附錄E 六個從紅外光譜分析結(jié)果中識別化合物名稱的圖譜 …………………………… 95
附錄F 兩個從XPS光電子能譜儀分析結(jié)果中識別元素及化合物化學(xué)態(tài)的文件 ……… 96
附錄G SAI產(chǎn)品可靠性工程專業(yè)文獻(xiàn)源 (雜志、文集、國際會議等) ……………… 97
附錄H 專用名詞術(shù)語英漢對照 …………………………………………………………… 98
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… 104
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