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    基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法技術
    
                            
    技術編號：44447116 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-02-28 18:53
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發明專利技術公開了基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，包括：S1、對各產品進行可靠性指標分配，得到各產品的可靠性指標；S2、根據各產品的可靠性指標，計算動力冗余系統的系統可靠性；S3、根據系統可靠性和指標要求，判斷分配結果是否滿足要求，若是，則進入步驟S4，若否，則返回步驟S1；S4、根據各產品的可靠性指標，計算失效率或特征壽命；S5、根據失效率或特征壽命，計算試驗時間；S6、根據試驗時間，開展可靠性試驗，統計故障總數；S7、根據故障總數，計算得到可靠度，實現對產品的可靠性評估。解決了傳統分配方法部分產品可靠性指標偏高的問題，達到了節約試驗經費的目的。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，屬于航空航天總體設計、可靠性工程。

    技術介紹
    1、以往的運載火箭均為一次性火箭，且不具備動力冗余技術，可靠性指標分配采用常規的做法，按簡單的串并聯模型，將火箭可靠性指標分配值各系統各單機，在開展驗證與評估時，也只考慮單次任務，首先對各單機開展可靠性試驗，然后進行可靠性評估，最后采用l-m法對全箭任務可靠性進行評估。《基于改進重要度和復雜度的任務可靠性模型指標分配方法》(專利號：202311377580.1，專利權人：江蘇和正特種裝備有限公司)、《一種考慮多維度因素的可靠性指標分配方法》(專利號：202311312810.6，專利權人：北京宇航系統工程研究所)、《一種空間軌控發動機可靠性評估方法》(專利號：201810581542.0，專利權人：上海空間推進研究所)、《一種針對泵壓式液體火箭發動機渦輪泵的可靠性評估方法》(專利號：202311345225.6，專利權人：中國航天標準化研究所)等以及其他的一些可靠性工程專業書籍和文獻論文均反映了上述
    技術介紹
    。
    2、隨著重復使用與動力冗余成為新一代火箭的代表性技術，傳統的單任務剖面已經轉變為多任務剖面，簡單的串并聯系統已經轉化為具備復雜的功能邏輯，上述的可靠性方法已經無法適用。為適應此類復雜的可靠性問題，需要發展一種可以有效解決考慮重復使用及動力冗余的可靠性新技術新方法。

    技術實現思路
    1、本專利技術的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，給出了考慮不同重復使用次數時的可靠性驗證方案。
    2、本專利技術的技術解決方案是：
    3、本專利技術公開了基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，包括：
    4、s1、對各產品進行可靠性指標分配，得到各產品的可靠性指標；
    5、s2、根據各產品的可靠性指標，計算動力冗余系統的系統可靠性；
    6、s3、根據系統可靠性和指標要求，判斷分配結果是否滿足要求，若是，則進入步驟s4，若否，則返回步驟s1；
    7、s4、根據各產品的可靠性指標，計算失效率或特征壽命；
    8、s5、根據失效率或特征壽命，計算試驗時間；
    9、s6、根據試驗時間，開展可靠性試驗，統計故障總數；
    10、s7、根據故障總數，計算得到可靠度，實現對產品的可靠性評估。
    11、進一步地，在上述方法中，所述動力冗余系統的系統可靠性，具體為：
    12、
    13、其中，rg1為單臺發動機額定推力額定工作時間下的可靠度，rg2為單臺發動機超過額定推力或超過額定工作時間工作時的可靠度，rg3為發動機工作至允許發生故障時刻時的可靠度；n為系統中相同發動機的臺數，k為動力系統中需要正常工作的發動機的最小數量。
    14、進一步地，在上述方法中，所述失效率，具體為：
    15、若產品壽命服從指數分布，則產品的失效率計算公式為：
    16、
    17、其中，r1、rn、r1-n分別表示第1次任務可靠度、第n次任務可靠度、完成n次任務的可靠度；λ表示產品失效率，t0表示單次任務時間。
    18、進一步地，在上述方法中，所述特征壽命，具體為：
    19、若產品壽命服從威布爾分布，則產品的特征壽命計算公式為：
    20、
    21、其中，t0為單次任務時間，θ為產品尺度參數或特征壽命，m為形狀參數，r1、rn、r1-n分別為第1次任務可靠度、第n次任務可靠度、完成n次任務的可靠度。
    22、進一步地，在上述方法中，所述試驗時間，具體為：
    23、對于動力冗余系統的試驗時間，計算公式為：
    24、
    25、其中，rg2為發動機在高于額定推力工作時的可靠度，rg1為額定推力工作時的可靠度；ti、t′i分別表示按照額定推力、超額定推力進行可靠性試車的單臺發動機試車總時間，n、n′為對應的試車臺數；γ為置信度；k為環境因子，表示按照超額定推力的試車時間等效于按照額定推力試車時間的k倍；m為形狀參數；r表示試驗期間發生的故障總數；t0為單次任務時間。
    26、進一步地，在上述方法中，所述試驗時間，具體為：
    27、對于壽命服從指數分布的產品，試驗總時間公式為：
    28、
    29、其中，t表示試驗總時間，λ表示失效率分配值，表示自由度為2r+2的χ2分布γ分位數，r表示試驗期間發生的故障總數。
    30、進一步地，在上述方法中，所述試驗時間，具體為：
    31、對于壽命服從威布爾分布的產品，試驗時間公式為：
    32、第1次任務的試驗時間計算公式：
    33、完成n次任務后的試驗時間計算公式：
    34、其中，ti為第i臺產品的試驗累計時間，n為試驗產品數量，t0為單次任務時間，r1、rn、r1-n分別為第1次任務可靠度、第n次任務可靠度、完成n次任務的可靠度，m為形狀參數，r為試驗期間發生的故障總數。
    35、進一步地，在上述方法中，所述可靠度，具體為：
    36、對于壽命服從指數分布的產品，可靠性評估公式為：
    37、
    38、r1-n＝rn
    39、其中，t0為單次任務時間，表示自由度為2r+2的χ2分布γ分位數，t為試驗總時間，n為試驗次數。
    40、進一步地，在上述方法中，所述可靠度，具體為：
    41、對于壽命服從威布爾分布的產品，可靠度計算公式為：
    42、
    43、其中，t0為單次任務時間，表示自由度為2r+2的χ2分布γ分位數，ti為第i臺產品的試驗累計時間，ti為按照額定推力進行可靠性試車的單臺發動機試車總時間；m為形狀參數，n為試車臺數；r1、rn、r1-n分別為第1次任務可靠度、第n次任務可靠度、完成n次任務的可靠度。
    44、進一步地，在上述方法中，所述可靠度，具體為：
    45、動力冗余系統中發動機在額定推力工作時的可靠度rg1，在超額定推力工作時的可靠度rg2，計算公式為：
    46、
    47、其中，t0為單次任務時間，表示自由度為2r+2的χ2分布γ分位數，ti為按照額定推力進行可靠性試車的第i臺單臺發動機試車總時間；t′2為按照超額定推力進行可靠性試車的單臺發動機試車總時間；m為形狀參數，n、n′為對應的試車臺數。
    48、本專利技術與現有技術的有益效果在于：
    49、(1)本專利技術基于火箭重復使用任務特點，給出了火箭典型分布產品多次重復使用時的可靠性指標提法以及各個指標之間的數學關系，解決了可靠性指標分配過程中可能存在的不同指標之間沖突的問題；
    50、(2)本專利技術采用表決系統可靠性數學模型，給出了考慮動力冗余時的可靠性指標分配過程，解決了傳統分配方法部分產品可靠性指標偏高的問題，達到了節約試本文檔來自技高網...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，包括：
    2.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述動力冗余系統的系統可靠性，具體為：
    3.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述失效率，具體為：
    4.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述特征壽命，具體為：
    5.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述試驗時間，具體為：
    6.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述試驗時間，具體為：
    7.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述試驗時間，具體為：
    8.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述可靠度，具體為：
    9.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述可靠度，具體為：
    10.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述可靠度，具體為：
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，包括：
    2.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述動力冗余系統的系統可靠性，具體為：
    3.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述失效率，具體為：
    4.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述特征壽命，具體為：
    5.根據權利要求1所述的基于重復使用和動力冗余的可靠性指標分配、驗證與評估方法，其特征在于，所述試驗時間，具體為：
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    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：劉樹仁，李彩霞，容易，胡輝彪，齊航，胡曉軍，彭越，郭雷，王玉林，沈丹，李艷霞，胡承秀，劉輕騎，李文釗，杜朋，
    
        申請(專利權)人：北京宇航系統工程研究所，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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