航天元器件的质量分析与控制

2021年1月11日

航天元器件作为航天大系统的基本组成部分,对航天工程的功能、性能、寿命、研制周期、成本以及任务成功与否都有着很重要的作用和影响,其质量与可靠性直接影响航天工程的成败。表面贴装展小编从中了解到,随着载人航天工程、北斗卫星导航系统、高分辨率对地观测系统、新一代运载火箭等国家重大科技专项的陆续实施,我国航天科技工业已进入一个新的发展时期,对航天元器件的质量与可靠性提出了更高的要求。

 

对于航天元器件而言,特殊的应用场合对其提出了很多特殊要求:①航天工程涉及的技术和专业领域广,决定了其使用的各类元器件品种多;②宇航产品的小批量,决定了配套的元器件产品小批量和需求不连续;③作为通用基础产品,决定了同一种元器件需满足不同型号、不同使用部位的要求;④航天型号发射后的不可维修性,决定了对元器件可靠性要求高;⑤航天型号工作环境复杂,决定了元器件要在辐照、真空、高低温交变等恶劣环境下保持其性能的稳定性等[1]。为了提高航天元器件的质量以适应现阶段航天型号的要求,除了要进一步加强元器件生产厂商的质量控制能力外,更需要从顶层策划、选用标准控制和应用验证等方面进行探索,用研双方共同努力以提升我国航天元器件的技术水平和应用水平。

 

1 统一标准选用,提高航天元器件设计可靠性

 

1.1 航天元器件选用标准现状

 

我国目前的元器件管理体系,存在同一种元器件由于研制立项途径不同,对应多份详细规范的情况:有通过新品立项的详细规范,有通过型谱的详细规范,有通过贯标的详细规范,有通过可靠性增长的详细规范,还有直接面向具体用户使用的详细规范。

 

随着我国航天行业对元器件的质量控制理念和质量保证手段的不断提升,借鉴ESA和NASA等国外先进成熟的元器件保证经验,目前总体院所的元器件保证主管机关已经基本形成了航天元器件保证的系统体系。这其中很重要的一个方面就是采购规范的制定,例如,航天一院有LRMS采购规范,航天五院有CAST采购规范,航天八院有SAST采购规范等。但是由于认识水平的不同、具体用户使用要求的不同,再加上国家军用标准通用规范的不够完善,导致不同的详细规范和采购规范之间对于同一种元器件的要求存在明显差异。这些差异有具体技术指标的差异、过程质量控制要求的差异、试验检验项目的差异、监制验收要求的差异等,这些差异给设计师系统的设计验证、研制单位的质量控制、用户的选用使用等都造成很大的不便,影响了航天元器件固有质量与可靠性的提升。

 

1.2 统一的标准是提升设计可靠性的基本保证

 

航天元器件一般要经过模样阶段的关键技术攻关、初样阶段的攻关以及摸底试验、试样阶段的工艺稳定性验证、鉴定试验以及不同管理要求下的认证等,才能正式应用于航天型号。其中,设计定型之前的设计过程是保证元器件固有质量与可靠性的关键过程。

 

航天元器件作为通用基础产品,应保证满足不同航天型号的使用要求,用户在选用时也应选择标准货架产品,而不应随意增加定制类要求。这就需要在元器件设计之初,应充分识别应用需求,包括:应用系统的性能要求、应用环境、可测性、可靠性、抗辐照特性、电/机械性能以及参数等。

 

设计过程是一个复杂、反复迭代的过程,只有实施统一的标准要求才能做到有的放矢,前期的设计验证才能做得充分。同时,航天元器件本身就是一个复杂的系统,一项指标的改变、一处结构的更改往往会直接或间接影响其他性能以及可靠性。这种影响有时不能直接显现,必须通过系统的设计、分析、验证才能做到。如果设计之初的标准不统一,而在产品设计定型后再提出不同要求,就很难通过正向的设计过程进行充分验证。

 

因此,为保证在设计过程中充分进行产品质量与可靠性的提升工作,应保证航天元器件标准的统一性和协调性。

 

1.3 尽快实现元器件标准/规范的统一

 

只有标准/规范的统一才能带来产品的标准化和货架化。要实现标准/规范的统一,应由统一的管理机构对航天元器件实施统一的管理。在美国,其军用元器件由国防供应中心 (DSCC)统一管理,宇航元器件由NASA统一领导、组织和策划;在欧洲,ESA作为欧洲各成员国航天产品研制、生产、发射活动的统一管理机构,为保证宇航元器件质量与可靠性及有效管理,专门成立了空间元器件协调组织(ESCC),统一负责欧洲空间元器件的质量保证工作,并负责ESA空间元器件文件和规范的协调与制定任务[2]。

 

借鉴和参考国外的先进经验,我国航天工业目前由航天标准化与产品保证研究院牵头进行元器件标准体系的建设工作,以 “建立统一完整、先进实用的中国宇航元器件标准体系,规范宇航元器件研发、生产、验证、使用全过程,全面满足航天型号需求”为目的[3],制定了一批宇航用元器件的通用规范。这些工作能够规范航天元器件产品体系,加强元器件的选用控制,引导使用标准产品,提高产品设计的针对性和可获得性;降低生产和采购成本,促进航天元器件产业的发展。同时,应进一步加强这些标准/规范的强制执行力度,使其在各航天院/所、航天型号中得到落实和应用。

 

另外,表面贴装展小编了解到,针对相当一部分元器件没有总规范,不能系统地对该类型元器件提出质量控制要求,亟需对这类元器件的总规范进行研究,及早地形成相关的标准。如有兴趣了解,欢迎到表面贴装展参观交流。

 

 

来源:网络