一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法

专利名称：一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011182177.X

专利申请（专利权）人：北京空间飞行器总体设计部
权利人地址：北京市海淀区友谊路104号

专利发明（设计）人：杨庆,黄震,杨雷,吴文瑞,郭斌,苏令,余抗,赵建贺

专利摘要：本发明涉及一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法，包括：S1.获取待评估的电子产品的性能参数，并基于所述性能参数制定所述电子产品的可重复使用能力分析与评估方案；S2.基于所述可重复使用能力分析与评估方案对所述电子产品进行可重复使用能力分析和评估，并确定所述电子产品的重复使用次数；S3.若所述电子产品的重复使用次数满足要求，则对所述电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估，并获取第一结果；S4.基于所述第一结果判断所述电子产品是否重复使用。本方案为产品在再次执行飞行试验的放行评估提供了依据。

主权利要求：
1.一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法，包括：S1.获取待评估的电子产品的性能参数，并基于所述性能参数制定所述电子产品的可重复使用能力分析与评估方案；
S2.基于所述可重复使用能力分析与评估方案对所述电子产品进行可重复使用能力分析和评估，并确定所述电子产品的重复使用次数；
S3.若所述电子产品的重复使用次数满足要求，则对所述电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估，并获取第一结果；
S4.基于所述第一结果判断所述电子产品是否重复使用；
所述可重复使用能力分析与评估方案包括环境影响因素分析子方案、力学条件分析子方案、验收试验时间或次数寿命分析子方案、重复使用试验验证子方案和重复使用次数分析评估子方案；步骤S2中包括：S21.基于所述环境影响因素分析子方案对所述电子产品进行分析；
S22.基于所述力学条件分析子方案对所述电子产品进行分析，其中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，分析所述电子产品在鉴定级与验收级的余量；
S23.基于所述验收试验时间或次数寿命分析子方案对所述电子产品进行分析，其中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数；
S24.基于所述重复使用试验验证子方案对所述电子产品进行分析，其中，获取与所述电子产品相同批次的新产品并基于所述力学条件分析子方案中的验收级和鉴定级力学环境设计条件，重复多次试验并获取相应的试验结果，将所述试验结果与所述步骤S23中获得的分析结果进行比对，基于比对结果对所述电子产品是否可重复使用的合理性进行验证并获取验证结果；
S25.基于重复使用次数分析评估子方案对所述电子产品进行分析，其中，基于步骤S23中获得的所述分析结果和步骤S24中获得的所述验证结果确定所述电子产品的重复使用次数；
步骤S3中，对所述电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估的步骤中包括：S31.收集所述电子产品经过力学试验的履历；
S32.对所述电子产品经过飞行试验后的状态进行状态检查；
S33.对所述电子产品进行加电测试；
S34.对所述电子产品进行重复使用力学试验条件覆盖性分析；
S35.获取步骤S31至步骤S34中所生成的结果并综合汇总后生成所述第一结果。
2.根据权利要求1所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，所述环境影响因素分析子方案用于在设定的环境影响因素下，对所述电子产品进行分析；
所述力学条件分析子方案用于在设定的力学条件下，对所述电子产品进行分析；
所述验收试验时间或次数寿命分析子方案用于在所述力学条件分析子方案设定的力学条件下，对所述电子产品的试验时间或试验次数进行分析；
所述重复使用试验验证子方案用于对所述电子产品进行试验验证；
所述重复使用次数分析评估子方案基于所述验收试验时间或次数寿命分析子方案和所述重复使用试验验证子方案中获得的分析结果对所述电子产品的重复使用次数进行综合评估。
3.根据权利要求2所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S23中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数的步骤中，包括：S231.获取针对所述电子产品的寿命分析关系式；
S232.基于所述寿命分析关系式，并结合所述电子产品的鉴定级和验收级力学环境条件，分析所述电子产品的寿命与验收级力学环境的对应关系；
S233.基于所述对应关系获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数。
4.根据权利要求3所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S231中，所述电子产品的寿命分析关系式为：(a/6)(M‑S‑K)
tA＝(tQ)(2)
其中，tA为验收试验时间与飞行试验时间总和，它产生在鉴定试验持续时间内等效的累积疲劳破坏；
tQ为鉴定振动试验持续时间；
a为产品中对疲劳敏感材料的应力与循环次数关系的疲劳曲线斜率的倒数；
M为鉴定与验收振动试验输入之间的余量，dB；
S为常数，当鉴定产品及验收产品的制造工艺一致时，S为2，当鉴定产品与验收产品的制造工艺存在区别时，S为3；
K为0.6～2之间的常数。
5.根据权利要求4所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S231中，所述电子产品的寿命分析关系式中的参数K的取值满足以下关系：
6.根据权利要求1至5任一项所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S31中，收集所述电子产品在地面试验、飞行试验过程中实际经历的力学环境，并与验收级力学环境试验条件进行比对。
7.根据权利要求6所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S34中，若所述电子产品转移至不同型号航天器上重复使用，则对所述电子产品的实际设计力学条件与所述航天器力学环境条件相比较，若所述电子产品的实际设计力学条件覆盖所述航天器力学环境条件，则确认步骤S2所获得的所述电子产品的重复使用次数对所述航天器有效。
8.根据权利要求1或3至5任一项所述的电子产品重复使用评估方法，其特征在于，步骤S21中，若所述电子产品已经历多次实际飞行试验，则其分析结果可直接采用实际飞行试验的试验结果。 说明书 : 一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法技术领域[0001] 本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法。背景技术[0002] 随着航天事业的飞速发展，航天器发射频率不断提高，运营规模不断扩大。面对日益高密度的航天任务需求，降低航天器成本、缩短研制周期成为推动航天事业持续、健康、快速发展的必由之路。[0003] 航天器飞行试验返回产品主要包括机械类产品、机电类产品和电子类产品等。其中电子类产品由于含有大量昂贵的元器件，该类产品在航天器研制成本中占据较高比例。因此实现电子产品在飞行试验后的重复使用，是研究返回产品重复使用的一个重要方向。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法，用于实现电子产品的可重复使用。[0005] 为实现上述发明目的，本发明提供一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法，包括：[0006] S1.获取待评估的电子产品的性能参数，并基于所述性能参数制定所述电子产品的可重复使用能力分析与评估方案；[0007] S2.基于所述可重复使用能力分析与评估方案对所述电子产品进行可重复使用能力分析和评估，并确定所述电子产品的重复使用次数；[0008] S3.若所述电子产品的重复使用次数满足要求，则对所述电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估，并获取第一结果；[0009] S4.基于所述第一结果判断所述电子产品是否重复使用。[0010] 根据本发明的一个方面，所述可重复使用能力分析与评估方案包括：[0011] 环境影响因素分析子方案，用于在设定的环境影响因素下，对所述电子产品进行分析；[0012] 力学条件分析子方案，用于在设定的力学条件下，对所述电子产品进行分析；[0013] 验收试验时间或次数寿命分析子方案，用于在所述力学条件分析子方案设定的力学条件下，对所述电子产品的试验时间或试验次数进行分析；[0014] 重复使用试验验证子方案，用于对所述电子产品进行试验验证；[0015] 重复使用次数分析评估子方案，基于所述验收试验时间或次数寿命分析子方案和所述重复使用试验验证子方案中获得的分析结果对所述电子产品的重复使用次数进行综合评估。[0016] 根据本发明的一个方面，步骤S2中包括：[0017] S21.基于所述环境影响因素分析子方案对所述电子产品进行分析；[0018] S22.基于所述力学条件分析子方案对所述电子产品进行分析，其中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，分析所述电子产品在鉴定级与验收级的余量；[0019] S23.基于所述验收试验时间或次数寿命分析子方案对所述电子产品进行分析，其中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数；[0020] S24.基于所述重复使用试验验证子方案对所述电子产品进行分析，其中，获取与所述电子产品相同批次的新产品并基于所述力学条件分析子方案中的验收级和鉴定级力学环境设计条件，重复多次试验并获取相应的试验结果，将所述试验结果与所述步骤S23中获得的分析结果进行比对，基于比对结果对所述电子产品是否可重复使用的合理性进行验证并获取验证结果；[0021] S25.基于重复使用次数分析评估子方案对所述电子产品进行分析，其中，基于步骤S23中获得的所述分析结果和步骤S24中获得的所述验证结果确定所述电子产品的重复使用次数。[0022] 根据本发明的一个方面，步骤S23中，采用所述电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数的步骤中，包括：[0023] S231.获取针对所述电子产品的寿命分析关系式；[0024] S232.基于所述寿命分析关系式，并结合所述电子产品的鉴定级和验收级力学环境条件，分析所述电子产品的寿命与验收级力学环境的对应关系；[0025] S233.基于所述对应关系获取所述电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数。[0026] 根据本发明的一个方面，步骤S231中，所述电子产品的寿命分析关系式为：[0027] tA＝(tQ)(2)(a/6)(M‑S‑K)[0028] 其中，tA为验收试验时间与飞行试验时间总和，它产生在鉴定试验持续时间内等效的累积疲劳破坏；[0029] tQ为鉴定振动试验持续时间；[0030] a为产品中大多数对疲劳敏感材料的应力与循环次数关系的疲劳曲线斜率的倒数；[0031] M为鉴定与验收振动试验输入之间的余量，dB；[0032] S为常数，当鉴定产品及验收产品的制造工艺一致时，S为2，当鉴定产品与验收产品的制造工艺存在区别时，S为3；[0033] K为0.6～2之间的常数。[0034] 根据本发明的一个方面，步骤S231中，所述电子产品的寿命分析关系式中的参数K的取值满足以下关系：[0035][0036] 根据本发明的一个方面，步骤S3中，对所述电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估的步骤中包括：[0037] S31.收集所述电子产品经过力学试验的履历；[0038] S32.对所述电子产品经过飞行试验后的状态进行状态检查；[0039] S33.对所述电子产品进行加电测试；[0040] S34.对所述电子产品进行重复使用力学试验条件覆盖性分析；[0041] S35.获取步骤S31至步骤S34中所生成的结果并综合汇总后生成所述第一结果。[0042] 根据本发明的一个方面，步骤S31中，收集所述电子产品在地面试验、飞行试验过程中实际经历的力学环境，并与验收级力学环境试验条件进行比对。[0043] 根据本发明的一个方面，步骤S34中，若所述电子产品转移至不同型号航天器上重复使用，则对所述电子产品的实际设计力学条件与所述航天器力学环境条件相比较，若所述电子产品的实际设计力学条件覆盖所述航天器力学环境条件，则确认步骤S2所获得的所述电子产品的重复使用次数对所述航天器有效。[0044] 根据本发明的一个方面，步骤S21中，若所述电子产品已经历多次实际飞行试验，则其分析结果可直接采用实际飞行试验的试验结果。[0045] 根据本发明的一种方案，实现了航天器飞行试验后返回产品的再次重复使用，可显著缩短航天器地面研制周期，节省不必要的重复研制经费，降低航天器研制成本。[0046] 根据本发明的一种方案，通过采用可重复使用设计能力初步分析与评估，以及产品经飞行试验后的状态综合评估两个方面对产品的可重复使用能力实现了全面的准确测量和评估，进而对产品的可重复使用提供了可靠依据，不仅能够保证产品重复利用的安全性，还有效保证了资源的合理利用。[0047] 根据本发明的一种方案，对产品可重复使用能力的分析和评估过程中，通过制定的多个子方案分别依次对齐进行完整测试，有效避免了测试过程中的遗漏，对有效保证对产品的准确判断和使用安全性有利。[0048] 根据本发明的一种方案，通过采用严格的力学环境条件对产品进行分析，可以有效消除偶然因素所带来的风险，对进一步保证评估结果的准确性有利。[0049] 根据本发明的一种方案，通过建立产品寿命与验收级力学环境的对应关系，实现了对产品使用时长或使用次数的量化分析，进而对直观有效的获取该产品的性能有利，同样也对后续的状态评估提供的判断依据。[0050] 根据本发明的一种方案，通过对力学实验条件覆盖性分析，还对有效保证了对产品在不同型号上的重复使用提供了有效依据，保证了产品的重复利用率和适用范围，不仅节约了资源，还节约了对产品转运其它型号时重复进行评估的过程，极大的提高了产品复用的效率。附图说明[0051] 图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法的步骤框图。具体实施方式[0052] 为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0053] 在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。[0054] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。[0055] 如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于飞行试验返回的电子产品重复使用评估方法，包括：[0056] S1.获取待评估的电子产品的性能参数，并基于性能参数制定电子产品的可重复使用能力分析与评估方案；[0057] S2.基于可重复使用能力分析与评估方案对电子产品进行可重复使用能力分析和评估，并确定电子产品的重复使用次数；[0058] S3.若电子产品的重复使用次数满足要求，则对电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估，并获取第一结果；[0059] S4.基于第一结果判断电子产品是否重复使用。[0060] 根据本发明的一种实施方式，可重复使用能力分析与评估方案包括：[0061] 环境影响因素分析子方案，用于在设定的环境影响因素下，对电子产品进行分析；[0062] 力学条件分析子方案，用于在设定的力学条件下，对电子产品进行分析；[0063] 验收试验时间或次数寿命分析子方案，用于在力学条件分析子方案设定的力学条件下，对电子产品的试验时间或试验次数进行分析；[0064] 重复使用试验验证子方案，用于对电子产品进行试验验证；[0065] 重复使用次数分析评估子方案，基于验收试验时间或次数寿命分析子方案和重复使用试验验证子方案中获得的分析结果对电子产品的重复使用次数进行综合评估。[0066] 根据本发明的一种实施方式，步骤S2中包括：[0067] S21.基于环境影响因素分析子方案对电子产品进行分析；在本实施方式中，若电子产品已经历多次实际飞行试验，则其分析结果可直接采用实际飞行试验的试验结果。由于航天器会通过控制确保其搭载的电子产品在合适的温湿度等环境下工作，因此，多次飞行试验经历的温湿度等环境对电子产品寿命的影响小，进而可直接采用飞行试验的试验结果，当然也可以根据需要不考虑，主要考虑飞行过程力学环境对产品寿命的影响。[0068] S22.基于力学条件分析子方案对电子产品进行分析，其中，采用电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，分析电子产品在鉴定级与验收级的余量。在本实施方式中，验收级和鉴定级力学环境设计条件可通过汇总收集该电子产品在先前的验收级和鉴定级的力学环境设计条件而生成。[0069] S23.基于验收试验时间或次数寿命分析子方案对电子产品进行分析，其中，采用电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数。在本实施方式中，鉴定级力学环境设计条件可以通过折算得到等效的验收级时间和次数，也即产品的实际寿命，进而只需获得最长的验收级试验时间或次数，也就相当于获得了电子产品的寿命。进而，采用电子产品的验收级和鉴定级力学环境设计条件，获取电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数的步骤中，包括：[0070] S231.获取针对电子产品的寿命分析关系式；在本实施方式中，电子产品的寿命分析关系式为：[0071] tA＝(tQ)(2)(a/6)(M‑S‑K)[0072] 其中，tA为验收试验时间(即验收级试验时间)与飞行试验时间总和，它产生在鉴定试验持续时间内等效的累积疲劳破坏；在本实施方式中，鉴定试验时间可以从产品的环境试验条件中得到。每个产品的型号都会对应相应的产品环境试验条件，用于验证产品的环境适应性。其中，试验条件就包括鉴定试验和验收试验。这是产品可重复使用评估的关键。[0073] 利用该公式，结合产品环境试验条件中的鉴定试验时间，可得到等效的验收试验时间。因为每次验收试验相当于经历一次飞行环境，因此，知道了验收时间时间，也就知道了产品能经历的飞行试验次数，即，产品的使用寿命或重复使用次数。[0074] tQ为鉴定级振动试验持续时间；[0075] a为产品中(大多数)对疲劳敏感材料的应力与循环次数关系的疲劳曲线斜率的倒数；[0076] M为鉴定与验收振动试验输入之间的余量(即试验容差)，dB(为产品环境试验条件中的一个典型单位，用来衡量试验量级水平)；[0077] S为常数，当鉴定产品及验收产品的制造工艺一致时，S为2，当鉴定产品与验收产品的制造工艺存在区别时，S为3；[0078] K为0.6～2之间的常数。[0079] 在本实施方式中，电子产品的寿命分析关系式中的参数K的取值满足以下关系：[0080][0081][0082] S232.基于寿命分析关系式，并结合电子产品的鉴定级和验收级力学环境条件，分析电子产品的寿命与验收级力学环境的对应关系；[0083] S233.基于对应关系获取电子产品所能允许的最长验收级力学环境试验时间或试验次数。[0084] 例如：鉴定级力学环境试验时间为3min，且相对试验级力学环境条件有3dB的余量，如果产品疲劳敏感材料为2024‑T3铝，则a可取6，根据产品力学试验条件，根据上述公式可得到tA＝24min，表明产品在经历24min验收级力学环境产生的疲劳破坏等效于鉴定振动试验时产生的疲劳破坏。如果飞行试验1min(主要考虑火箭上升段飞行)，地面已经历验收级环境试验1min，则还留有24‑1‑1＝22min的使用寿命，也就是说该产品还可经历22次验收试验或飞行试验。[0085] S24.基于重复使用试验验证子方案对电子产品进行分析，其中，获取与电子产品相同批次的新产品并基于力学条件分析子方案中的验收级和鉴定级力学环境设计条件，重复多次试验并获取相应的试验结果，将试验结果与步骤S23中获得的分析结果进行比对，基于比对结果对电子产品是否可重复使用的合理性进行验证并获取验证结果；即，在本步骤中，利用同批生产的新产品，在振动台上施加同等量级的验收级力学环境条件(即做实验时用验收级考核。由于已经知道了产品能经受的最长验收次数，则通过试验来验证时，就用实际的验收级条件来做实验即可。)，进行验收级力学循环试验，重复多次力学试验，验证与步骤S23中分析结果的合理性。[0086] S25.基于重复使用次数分析评估子方案对电子产品进行分析，其中，基于步骤S23中获得的分析结果和步骤S24中获得的验证结果确定电子产品的重复使用次数。[0087] 根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，对电子产品经历飞行试验后的状态进行产品状态综合评估的步骤中包括：[0088] S31.收集电子产品经过力学试验的履历；在本实施方式中，收集电子产品在地面试验、飞行试验过程中实际经历的力学环境，并与验收级力学环境试验条件进行比对。理论上，产品实际经历的力学环境应不超过设计的验收级环境条件。[0089] S32.对电子产品经过飞行试验后的状态进行状态检查；在本实施方式中，产品经历飞行试验后，可根据产品实际情况进行外观、开盖检查，检查电路板、器件焊接等部位的完好情况。[0090] S33.对电子产品进行加电测试；在本实施方式中，按照产品测试技术规范，对产品进行全方位测试，对产品经飞行试验并返回地面后的电性能进行全面评估。[0091] S34.对电子产品进行重复使用力学试验条件覆盖性分析；在本实施方式中，若电子产品转移至不同型号航天器上重复使用，则对电子产品的实际设计力学条件与航天器力学环境条件相比较，若电子产品的实际设计力学条件覆盖航天器力学环境条件，则确认步骤S2所获得的电子产品的重复使用次数对航天器有效。例如，某神舟飞船的返回产品，将用于货运飞船飞行试验，需将其他型号的力学环境设计条件与产品在原型号上的力学环境设计条件进行比对。当产品的实际设计力学条件覆盖其他型号力学环境条件时，可适用上述产品可重复使用能力分析结果。[0092] S35.获取步骤S31至步骤S34中所生成的结果并综合汇总后生成第一结果。[0093] 上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。[0094] 以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：北京

专利申请日期：2020-10-29

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112257282B