一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法
【專利摘要】一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，利用衛(wèi)星設(shè)計參數(shù)中的分系統(tǒng)數(shù)量、分系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量、設(shè)備繼承性類別等信息，綜合對衛(wèi)星各分系統(tǒng)在復雜度、繼承度、同一平臺衛(wèi)星在軌故障情況、任務時間長短和研制周期長短5個方面進行量化比較，計算出各分系統(tǒng)的分配因子，將用戶對衛(wèi)星總體的可靠性要求合理地分配給各分系統(tǒng)。該方法由航天東方紅衛(wèi)星有限公司機熱工程部提出，經(jīng)過在數(shù)個衛(wèi)星上的初步推廣使用，指標分配合理準確，研制過程中指標沒有發(fā)生較大的二次調(diào)整。通過使用該方法，衛(wèi)星總體對各分系統(tǒng)的可靠性指標要求更復合產(chǎn)品工程研制的實際情況，更利于產(chǎn)品的可靠性改進和保證衛(wèi)星總體可靠性目標的實現(xiàn)。
【專利說明】一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，屬于衛(wèi)星總體設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]可靠性指標是對產(chǎn)品可靠性要求的一個量化表示，可靠性指標分配是系統(tǒng)可靠性設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。在航天領(lǐng)域，一般由用戶對衛(wèi)星總體提出整星的可靠性指標要求，衛(wèi)星總體再將用戶的指標進行分解，分配給各個分系統(tǒng)、設(shè)備和更底層的產(chǎn)品。
[0003]目前國內(nèi)衛(wèi)星總體的可靠性分配主要是采用相似產(chǎn)品法，一種經(jīng)驗方法，即參考已發(fā)射衛(wèi)星的可靠性分配情況，然后再結(jié)合實際情況略作修改。實際的分配過程中，既沒有數(shù)學模型，也沒有標準的計算公式，主觀隨意性較大。更沒有方法對分配的結(jié)果進行有效的評估，導致很多衛(wèi)星型號在研制初期開展的可靠性指標分配不合理、不準確，很多分系統(tǒng)直到初樣階段末期，才發(fā)現(xiàn)指標不合適，需要重新修改可靠性指標，進而迫使整星修改分配方案。這時大部分產(chǎn)品都已完成初樣設(shè)計，再修改指標牽涉產(chǎn)品太多，代價巨大。
[0004]可靠性分配應與可靠性預計迭代交叉進行，以便能夠在指標分配之前粗略了解各產(chǎn)品的可靠性水平，在指標分配之后能預估各產(chǎn)品是否能夠在正樣階段達到總體所要求的可靠性指標。但是，在目前的衛(wèi)星型號工作中，在方案階段衛(wèi)星總體進行可靠性分配之前，很少有產(chǎn)品主動開展可靠性預計工作。一般產(chǎn)品都繼承以前相似型號的可靠性指標要求，即使產(chǎn)品實際的可靠性水平已經(jīng)提高了很多，也不愿意提高指標要求。相似產(chǎn)品法反而成為研制單位因循守舊，不愿意提高產(chǎn)品可靠性指標的借口。
[0005]綜上所述，目前國內(nèi)衛(wèi)星可靠性指標分配與產(chǎn)品研制脫節(jié)較嚴重，可靠性分配過于主觀化，沒有成熟的數(shù)學模型和計算公式，分配的可靠性指標要求對產(chǎn)品設(shè)計的約束力不大，對產(chǎn)品的可靠性增長也基本沒有約束力。因此，急需一種適用于衛(wèi)星總體的可靠性分配方法，來合理分配可靠性指標，促進航天產(chǎn)品可靠性不斷增長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，綜合考慮了產(chǎn)品復雜度、設(shè)備繼承性、在軌型號故障情況、任務時間長短和研制周期長短5方面因素，將用戶對衛(wèi)星的可靠性要求從衛(wèi)星總體合理分配給各分系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0008]一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，步驟如下:
[0009](I)根據(jù)衛(wèi)星設(shè)計參數(shù)，確定用戶對衛(wèi)星的任務時間要求Tfts，任務時間末期可靠度要求R，衛(wèi)星包含的分系統(tǒng)數(shù)量η、每個分系統(tǒng)內(nèi)包括的設(shè)備數(shù)量num、每個設(shè)備的繼承性類別、各分系統(tǒng)的研制周期、整星的研制周期和各分系統(tǒng)的在軌任務時間；根據(jù)同一平臺已發(fā)射衛(wèi)星的在軌運行情況統(tǒng)計，確定同一平臺已在軌衛(wèi)星中，各分系統(tǒng)的累計故障次數(shù)NFi;
[0010]所述分系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的繼承性類別分為A、B、C、D、E五個類別，E類又分為E_A、E_B、E-C和E-D四類；
[0011](2)將用戶可靠度要求R按照公式

【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，其特征在于步驟如下: (1)根據(jù)衛(wèi)星設(shè)計參數(shù)，確定用戶對衛(wèi)星的任務時間要求Tfts，任務時間末期可靠度要求R，衛(wèi)星包含的分系統(tǒng)數(shù)量η、每個分系統(tǒng)內(nèi)包括的設(shè)備數(shù)量num、每個設(shè)備的繼承性類另O、各分系統(tǒng)的研制周期、整星的研制周期和各分系統(tǒng)的在軌任務時間；根據(jù)同一平臺已發(fā)射衛(wèi)星的在軌運行情況統(tǒng)計，確定同一平臺已在軌衛(wèi)星中，各分系統(tǒng)的累計故障次數(shù)NFi ； 所述分系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的繼承性類別分為A、B、C、D、E五個類別，E類又分為E-A、E-B、E-C和E-D四類； (2)將任務時間末期可靠度要求R按照公式
換算成衛(wèi)星系統(tǒng)故障率筆； (3)計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)之間相對復雜度因子Ci； (4)計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的繼承度因子Hli； (5)計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的在軌保證能力因子Iii； (6)通過公式
計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的任務時間因子ti;其中，Ti為第i個分系統(tǒng)的任務時間，Tfts為整個衛(wèi)星任務時間；
(7)通過公式病
計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的研制周期因子屯，其中，Di為各分系統(tǒng)的研制周期，Dfts為整星的研制周期； (8)通過公式
確定分配給每個分系統(tǒng)的分系統(tǒng)故障率舄，其中，衛(wèi)星系統(tǒng)故障率為4，Gi為第i分系統(tǒng)的故障率分配系數(shù)，
,式中:％.為第i分系統(tǒng)的分配因子，GT為衛(wèi)星系統(tǒng)的分配因子,m.$ = c- X m；
(9)將各分系統(tǒng)的故障率分配值按照公式焉=e^x|:換算成對各分系統(tǒng)任務時間末期的可靠度要求，Ri為對第i分系統(tǒng)任務時間末期的可靠度要求，Ti為第i個分系統(tǒng)的任務時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)之間相對復雜度因子Ci具體為: 通過公式
計算各分系統(tǒng)之間相對復雜度因子Ci,其中，η為衛(wèi)星上分系統(tǒng)的數(shù)量，Ci為第i個分系統(tǒng)的復雜度，且? =num為該分系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備數(shù)量，Lj為第j個設(shè)備的關(guān)系線數(shù)，關(guān)系線是指分系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備與另一設(shè)備之間存在功能協(xié)作關(guān)系，第j個設(shè)備的關(guān)系線數(shù)即為第j個設(shè)備與其他設(shè)備之間存在的關(guān)系線的總數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，其特征在于:所述步驟(4)計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的繼承度因子Hli具體為: 通過公式
計算各分系統(tǒng)的繼承度因子IV其中，η為衛(wèi)星上分系

統(tǒng)的數(shù)量，Mi為第i分系統(tǒng)的繼承度，且有
為該分系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備數(shù)量，Ij為該分系統(tǒng)內(nèi)第j個設(shè)備的繼承度，按 該設(shè)備的繼承性類別從表一中取值， 表一:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星設(shè)計過程中各分系統(tǒng)故障率分配方法，其特征在于:所述步驟(5)計算衛(wèi)星上各分系統(tǒng)的在軌保證能力因子Iii具體為: 第i個分系統(tǒng)的在軌保證能力因子即為所有同一平臺已在軌衛(wèi)星中第i個分系統(tǒng)在軌故障次數(shù)總和與所有同一平臺已在軌衛(wèi)星的各分系統(tǒng)在軌故障總數(shù)的比值:
式中，η為衛(wèi)星上分系統(tǒng)的數(shù)量，Npi為所有同一平臺已在軌衛(wèi)星中第i分系統(tǒng)在軌故障次數(shù)總和。
【文檔編號】G06F19/00GK104200070SQ201410397824
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】王世清, 王靖 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司