航空航天可靠性 專業(yè) 實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告

專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)報(bào)告一、綜述航空航天等高科技產(chǎn)品的高質(zhì)量要求，使得與故障作斗爭(zhēng)、以提高產(chǎn)品質(zhì)量為目的的可靠性與系統(tǒng)工程，在產(chǎn)品研制中扮演著舉足輕重的角色，并已發(fā)展成為一門有綜合性、交叉型的新興學(xué)科?？煽啃裕傅氖钱a(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。通俗地說，可靠性就是產(chǎn)品無故障完成任務(wù)的能力，可靠性系統(tǒng)工程是一門與故障作斗爭(zhēng)的學(xué)問?？煽啃缘母拍钭钤鐏碓从诤娇疹I(lǐng)域，在兩次世界大戰(zhàn)期間，飛機(jī)已經(jīng)成為一種交通工具，空中飛行事故不斷增加，要求計(jì)算出飛機(jī)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障概率以及在一段飛行時(shí)間內(nèi)不發(fā)生故障的概率，這就是可靠性的初始概念。我國(guó)的可靠性工程研究是在20世紀(jì)60年代中期開始的，主要在電子、航空、航天、核能、通訊等領(lǐng)域得到應(yīng)用。產(chǎn)品可靠性工程學(xué)的內(nèi)容很廣，概括起來就是兩個(gè)方面的內(nèi)容：確定產(chǎn)品的可靠性和獲得產(chǎn)品的可靠性。確定產(chǎn)品的可靠性就是通過各種途徑，如預(yù)計(jì)、試驗(yàn)、系統(tǒng)分析等來確定產(chǎn)品的失效機(jī)理、失效模式以及各種可靠性特征量的數(shù)值或范圍等；獲得產(chǎn)品的可靠性就是通過產(chǎn)品的壽命循環(huán)期，即從構(gòu)想、審查、研制、生產(chǎn)、使用、維修等一系列活動(dòng)中的各種獲得并提高可靠性的各項(xiàng)措施，得到最優(yōu)化的可靠性?？煽啃耘c系統(tǒng)工程專業(yè)的知識(shí)范疇包括質(zhì)量工程、質(zhì)量管理、可靠性、安全性、維修性、測(cè)試性、保障性的設(shè)計(jì)分析、試驗(yàn)與評(píng)價(jià)，以及軟件、元器件等特殊產(chǎn)品的可靠性。所以，該專業(yè)要求學(xué)生既掌握可靠性專門知識(shí)，又要具備寬廣的工程基礎(chǔ)知識(shí)。比如，統(tǒng)計(jì)學(xué)是可靠性工作的基本方法之一，所以可靠性與系統(tǒng)工程專業(yè)對(duì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)非常重視；可靠性工作的核心是故障，而對(duì)故障的預(yù)測(cè)、預(yù)防、測(cè)試、維修、保障都需要對(duì)故障發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律有深刻了解，而振動(dòng)、溫度等環(huán)境應(yīng)力引起的故障都可以歸結(jié)為力學(xué)原因，所以可靠性系統(tǒng)工程對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)有很高的要求；研究軟件的可靠性，又需要一定的軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、軟件工程知識(shí)等等?？煽啃耘c系統(tǒng)工程學(xué)院，即可靠性工程研究所，掛靠有“總裝備部武器裝備可靠性工程技術(shù)中心、國(guó)防科技工業(yè)可靠性工程技術(shù)研究中心、中國(guó)航空學(xué)會(huì)可靠性工程專業(yè)委員會(huì)”等多個(gè)可靠性技術(shù)與管理機(jī)構(gòu)，同時(shí)建立有可靠性與環(huán)境工程技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、總裝備部軍用電子元器件DPA實(shí)驗(yàn)室、航空工業(yè)可靠性綜合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中航第一集團(tuán)及第二集團(tuán)軟件可靠性管理和測(cè)評(píng)中心、中航第一集團(tuán)及第二集團(tuán)元器件管理中心檢驗(yàn)站等國(guó)內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備與綜合試驗(yàn)研究能力一流的國(guó)家級(jí)和部委級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)?？煽啃耘c環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室環(huán)境可靠性試驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)中很重要的一部分，在可靠性評(píng)估中占有很大的比重。可靠性環(huán)境條件包括溫度、濕度、振動(dòng)、低氣壓、炮振、霉菌、鹽霧等。國(guó)內(nèi)外故障統(tǒng)計(jì)表明，航空機(jī)載設(shè)備有52%左右的故障是由環(huán)境因素引起的。而其中溫度占42%，振動(dòng)占27%，濕度占19%。這三種應(yīng)力引起的故障占環(huán)境因素引起故障（52%）的82%左右，故一般可靠性試驗(yàn)常采用上述三種環(huán)境應(yīng)力，若需要還可以加低氣壓應(yīng)力?？煽啃原h(huán)境實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程如下：實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的選取可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)試驗(yàn)場(chǎng)所可按下列優(yōu)先順序原則選擇，并經(jīng)使用方認(rèn)可。（1）在獨(dú)立于承制方的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行；（2）在使用方監(jiān)督下，委托承制方對(duì)其轉(zhuǎn)承制方的產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)；（3）在使用方或使用方委托的代表嚴(yán)格監(jiān)督下，允許在承制方的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。2、可靠性試驗(yàn)前應(yīng)具備的條件（1)試驗(yàn)大綱（2)試驗(yàn)程序（3)可靠性預(yù)計(jì)（4)FMECA（5)環(huán)境試驗(yàn)（6)環(huán)境應(yīng)力篩選（7)溫度測(cè)定（8)振動(dòng)測(cè)定（9)故障報(bào)告，分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）（10)試驗(yàn)質(zhì)量控制和保證措施（11)試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作評(píng)審3、試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（1）試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試（2）受試產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量證明文件的檢查、登記（3）受試產(chǎn)品振動(dòng)夾具的安裝、測(cè)定（4）受試產(chǎn)品的安裝調(diào)試（5）受試產(chǎn)品的性能參數(shù)測(cè)量4、試驗(yàn)期間有關(guān)工作（1）性能參數(shù)測(cè)量及功能檢查的時(shí)機(jī)和次數(shù)（2）故障判據(jù)（3）預(yù)防性維修項(xiàng)目、時(shí)機(jī)和實(shí)施方法（4）試驗(yàn)中出現(xiàn)故障時(shí)的中斷處理方法5）應(yīng)填寫的各種記錄表和試驗(yàn)日志5、試驗(yàn)后應(yīng)完成的工作（1）受試產(chǎn)品性能參數(shù)測(cè)量及功能檢查（2）拆除試驗(yàn)樣機(jī)時(shí)的注意事項(xiàng)（3）整理試驗(yàn)記錄（4）編寫試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)期間需要注意以下幾點(diǎn)：環(huán)境應(yīng)力篩選其目的在于發(fā)現(xiàn)和排除由于不良零件、元器件、工 藝缺陷和其它原因所造成的早期故障。用于產(chǎn)品研制階段和生產(chǎn)階段。故障報(bào)告，分析和糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）建立故障報(bào)告，分析和糾正措施系統(tǒng)的目的是保證故障信息的正確性和完整性，并及時(shí)利用故障信息對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)可靠性增長(zhǎng)?？煽啃栽囼?yàn)應(yīng)使用閉環(huán)系統(tǒng)來收集試驗(yàn)期間出現(xiàn)的所有故障數(shù)據(jù)，分析這些故障發(fā)生的原因，采取糾正措施，并做好記錄。3、試驗(yàn)質(zhì)量控制和保證措施健全試驗(yàn)質(zhì)量控制和保證措施的目的是貫徹全面質(zhì)量管理的方針，對(duì)影響試驗(yàn)質(zhì)量的諸因素進(jìn)行有效的控制，確保試驗(yàn)的質(zhì)量和試驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行。該實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行包括振動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)、低氣壓試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、恒定加速度、靜強(qiáng)度試驗(yàn)、熱環(huán)境試驗(yàn)、熱強(qiáng)度試驗(yàn)、特種環(huán)境試驗(yàn)（微重力）等試驗(yàn)。電子元器件實(shí)驗(yàn)室電子元器件可靠性的基本概念是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成規(guī)定的電子元器件功能的能力。規(guī)定的條件包括：使用條件和環(huán)境條件。使用條件為進(jìn)入元器件內(nèi)部而起作用的應(yīng)力條件，包括：電應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)力、物理應(yīng)力。包括一下狀態(tài)的應(yīng)力：熱狀態(tài)，內(nèi)部的溫度分布及熱對(duì)流狀態(tài)；化學(xué)狀態(tài)，在元器件內(nèi)部所引起的化學(xué)變化狀態(tài)；電磁狀態(tài)，元器件在恒定或交變的電磁場(chǎng)中工作時(shí)產(chǎn)生的影響；流變狀態(tài)，流體和流動(dòng)黏態(tài)對(duì)元器件的影響；構(gòu)造狀態(tài)，固體材料內(nèi)部存在的內(nèi)應(yīng)力；疲勞狀態(tài)，因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的變形；電化學(xué)狀態(tài)，與電腐蝕和接觸腐蝕有關(guān)的化學(xué)過程。環(huán)境條件則包括：氣候條件，機(jī)械條件，生物條件，輻射條件，電磁條件，人為因素等等。所謂的能力，也是一種定量的元器件可靠性程度，主要的元器件可靠性指標(biāo)有：可靠度，平均壽命及失效率等。元器件可靠性試驗(yàn)的目的為：1、保證元器件的可靠性；2、對(duì)新材料、新工藝、新產(chǎn)品、新設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)；3、研究新試驗(yàn)方法（如加速試驗(yàn)方法及其加速系數(shù)的確定，試驗(yàn)應(yīng)力的種類及其量值、循環(huán)次數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間的確定，抽樣方案選擇等）；4、暴露使用過程中可能出現(xiàn)的不安全因素；5研究預(yù)防故障發(fā)生的措施（如故障的再現(xiàn)性，故障分析，措施效果的驗(yàn)證等）；6、研究元器件失效分布規(guī)律（如元器件在壽命不同階段的失效分布情況、失效模式分布等）；7、為進(jìn)行有效的可靠性管理提供依據(jù)。電子元器件可靠性試驗(yàn)可分為以下幾種實(shí)驗(yàn)：環(huán)境試驗(yàn)：考察元器件在各種環(huán)境（振動(dòng)、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、濕熱、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應(yīng)能力，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性的重要試驗(yàn)方法之一；壽命試驗(yàn)：研究元器件壽命特征的方法，這種方法可在試驗(yàn)室模擬各種使用條件來進(jìn)行。在于了解元器件的壽命特征量、失效規(guī)律、失效率、平均壽命及在壽命試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的失效模式，對(duì)元器件的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過質(zhì)量反饋來提高元器件可靠性水平；篩選試驗(yàn)：對(duì)元器件進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)的非破壞性試驗(yàn)。目的為選擇具有一定特性的元器件或剔除早期失效的元器件，以提高元器件批使用可靠性；電子元器件篩選試驗(yàn)就是設(shè)法在一批元器件中剔除那些由于原材料、設(shè)備、工藝等(包括人的因素)方面潛在的不良因素所造成的有缺陷元器件——早期失效元器件，而把具有一定特性的合格元器件挑選出來?？煽啃院Y選意義在于一批元器件由于通過篩選剔除了早期失效的產(chǎn)品，就可提高該批產(chǎn)品的可靠性水平。在正常情況下，失效率可以降低半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)，個(gè)別的甚至可降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)：使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)價(jià)元器件的可靠性試驗(yàn)計(jì)劃、驗(yàn)證可靠性試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，作用更大；鑒定試驗(yàn)：根據(jù)抽樣理論制定出的抽樣方案，對(duì)元器件的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)而進(jìn)行的試驗(yàn)。選擇具有代表性的元器件產(chǎn)品，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序，在規(guī)定條件下所做的一項(xiàng)或一組或多組試驗(yàn)，以驗(yàn)證元器件的設(shè)計(jì)是否與規(guī)定的質(zhì)量和可靠性保證等級(jí)要求一致，并以此作為該元器件是否滿足要求的評(píng)價(jià)依據(jù)。鑒定試驗(yàn)是驗(yàn)證和評(píng)價(jià)元器件質(zhì)量和可靠性水平的關(guān)鍵試驗(yàn)之一。鑒定試驗(yàn)工作程序：1、鑒定檢驗(yàn)批組成；2、鑒定試驗(yàn)樣品抽取3、測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目及其條件4、失效判據(jù)5、允許失效數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和出具鑒定報(bào)告6、失效報(bào)告與糾正措施報(bào)告7、鑒定合格資格的維持元器件測(cè)試的主要環(huán)節(jié)是測(cè)試規(guī)范，測(cè)試儀，測(cè)試程序及數(shù)據(jù)分析。元器件測(cè)試的作用是：檢測(cè):確定被測(cè)器件(DUT)是否具有或者不具有某些故障；診斷:識(shí)別表現(xiàn)于（DUT）的特定故障；器件特性的描述:確定和校正設(shè)計(jì)和/或者測(cè)試中的錯(cuò)誤；失效模式分析(FMA):確定引起DUT缺陷制造過程中的錯(cuò)誤。軟件可靠性管理和測(cè)評(píng)中心軟件可靠性對(duì)于21世紀(jì)信息化高度集中的工業(yè)來說十分重要，目前工業(yè)產(chǎn)品來說，絕大部分的功能是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，所以說，軟件的可靠與否，對(duì)于整體工業(yè)產(chǎn)品的可靠性來說，十分重要。近三十年的實(shí)踐表明，軟件工程的確是擺脫軟件危機(jī)，確保軟件質(zhì)量的有效途徑。IBM在總結(jié)其成功開發(fā)航天飛機(jī)飛行軟件的經(jīng)驗(yàn)時(shí)說明，其主要經(jīng)驗(yàn)有兩條，一是認(rèn)真實(shí)施軟件工程，二是特別加強(qiáng)測(cè)試。阿麗亞娜5的故障也是由于主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)序后37秒(起飛后30秒)制導(dǎo)和姿態(tài)信息完全丟失造成的。信息的丟失是由于SRI軟件中設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的。在阿麗亞娜5研制程序中進(jìn)行的廣泛復(fù)查和測(cè)試未包括對(duì)SRI或完整的飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行充分地分析和測(cè)試，測(cè)試能查出潛在的故障?？梢娷浖こ碳捌錅y(cè)試技術(shù)對(duì)于現(xiàn)如今工業(yè)發(fā)展的重要性。1、軟件測(cè)試基本概念“使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行或測(cè)定某個(gè)系統(tǒng)的過程，其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求，或是確認(rèn)預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別。”-----測(cè)試的目的是檢驗(yàn)軟件是否滿足了要求“程序測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程?！?----測(cè)試的目的是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤(G.J.Myers)；2、軟件測(cè)試公理（Axioms）（1）測(cè)試只能證明錯(cuò)誤的存在，而不能表明程序中沒有錯(cuò)誤。（2）測(cè)試的兩個(gè)作用是：確定程序中缺陷的存在；有助于判斷該程序在實(shí)際上是否可用。（3）軟件測(cè)試最困難的問題之一是知道何時(shí)停止測(cè)試(Whentostoptesting?)（4）自己測(cè)試自己的程序是不可能的。（5）當(dāng)一個(gè)軟件被測(cè)出的缺陷數(shù)目增加時(shí)，更多的未被發(fā)現(xiàn)的缺陷存在的概率也隨之增加。（6）一個(gè)好的測(cè)試用例應(yīng)當(dāng)是一個(gè)對(duì)以前未被發(fā)現(xiàn)的缺陷有高發(fā)現(xiàn)率的用例，而不是一個(gè)表明程序工作正確的用例。（7）要對(duì)有效的和無效的輸入狀況寫測(cè)試用例。（測(cè)試用例要兼顧有效與無效的輸入）（8）每個(gè)測(cè)試用例必備的部分是描述預(yù)期的輸出。（9）像做其它事情一樣，測(cè)試在其一開始就必須要有一個(gè)目標(biāo)3、軟件測(cè)試基本技術(shù)（1）靜態(tài)測(cè)試技術(shù)靜態(tài)測(cè)試是不執(zhí)行程序代碼而尋找文檔，程序代碼中可能存在的錯(cuò)誤的過程。靜態(tài)測(cè)試可以手工進(jìn)行，也可以借助軟件工具自動(dòng)進(jìn)行。靜態(tài)測(cè)試技術(shù)具有以下特點(diǎn)： a.靜態(tài)測(cè)試不必動(dòng)態(tài)地執(zhí)行程序，也就不必進(jìn)行測(cè)試用例設(shè)計(jì)和結(jié)果判讀等工作。 b.靜態(tài)測(cè)試可以由人工進(jìn)行，充分發(fā)揮人的邏輯思維優(yōu)勢(shì),行之有效。 c.靜態(tài)測(cè)試實(shí)施不需特別條件，容易開展。 d.靜態(tài)測(cè)試在發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤的同時(shí)也就定位了錯(cuò)誤，不需做額外的錯(cuò)誤定位工作。靜態(tài)測(cè)試主要包括由人工進(jìn)行的軟件需求評(píng)審，軟件設(shè)計(jì)評(píng)審，文檔審查、代碼審查以及主要由軟件工具自動(dòng)進(jìn)行輔助靜態(tài)分析。（2）動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)適用于以下情況a.已知產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)規(guī)格，可以進(jìn)行測(cè)試證明每個(gè)實(shí)現(xiàn)了的功能是否符合要求b.已知產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程，可以通過測(cè)試證明每種內(nèi)部操作是否符合設(shè)計(jì)規(guī)格要求，所有內(nèi)部成分是否已經(jīng)過檢查測(cè)試方法主要有：黑盒（功能/數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)）和白盒測(cè)試（結(jié)構(gòu)/邏輯驅(qū)動(dòng)）A）黑盒測(cè)試主要為發(fā)現(xiàn)以下幾類問題：是否有不正確或遺漏了的功能在接口上，輸入能否正確地接受？能否輸出正確的結(jié)果是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤或外部信息訪問錯(cuò)誤性能上是否滿足要求是否有初始化或終止性錯(cuò)誤B）白盒測(cè)試方法，主要是進(jìn)行如下的檢查語句路徑分支測(cè)試技術(shù)分為：等價(jià)類劃分方法、邊界值分析、因果圖方法、判定表方法、猜錯(cuò)法等技術(shù)。這里強(qiáng)調(diào)一下邊界值分析法，如果輸入條件規(guī)定了取值范圍，則可選擇正好等于邊界值，剛剛在邊界范圍內(nèi)或剛剛超越邊界外的值作為測(cè)試數(shù)據(jù)。例：

取值范圍為-100<N<100，可取的邊界值為-100，100，-105，

105，-95，95。邊界值往往容易讓編程者忽略，是軟件最易出bug的地方。通用嵌入式軟件仿真測(cè)試GESTE由中航一集團(tuán)計(jì)算機(jī)軟件可靠性管理與測(cè)評(píng)中心與北京新空間網(wǎng)計(jì)算機(jī)有限責(zé)任公司合作開發(fā)的“通用嵌入式軟件測(cè)試環(huán)境”（GESTE），能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)嵌入式軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)、閉環(huán)、非侵入式的系統(tǒng)測(cè)試，為嵌入式軟件的系統(tǒng)測(cè)試提供了一套完整的解決方案。產(chǎn)品功能：可視化建模、代碼自動(dòng)生成、交叉編譯、遠(yuǎn)程下載、遠(yuǎn)程調(diào)試可視化在線腳本、離線腳本、腳本語法檢查，腳本的編譯執(zhí)行和解釋執(zhí)行靈活的顯示面板自主搭建、實(shí)時(shí)多面板顯控靈活的測(cè)試數(shù)據(jù)收集定制、海量數(shù)據(jù)的壓縮融合采集、事后的分析處理系統(tǒng)的測(cè)試分級(jí)管理與實(shí)時(shí)測(cè)試控制各種常規(guī)接口的支持與非標(biāo)準(zhǔn)接口的快速定