航空航天可靠性 专业 实习实习报告

专业认知实习报告一、综述航空航天等高科技产品的高质量要求，使得与故障作斗争、以提高产品质量为目的的可靠性与系统工程，在产品研制中扮演着举足轻重的角色，并已发展成为一门有综合性、交叉型的新兴学科。可靠性，指的是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。通俗地说，可靠性就是产品无故障完成任务的能力，可靠性系统工程是一门与故障作斗争的学问。可靠性的概念最早来源于航空领域，在两次世界大战期间，飞机已经成为一种交通工具，空中飞行事故不断增加，要求计算出飞机一台发动机的故障概率以及在一段飞行时间内不发生故障的概率，这就是可靠性的初始概念。我国的可靠性工程研究是在20世纪60年代中期开始的，主要在电子、航空、航天、核能、通讯等领域得到应用。产品可靠性工程学的内容很广，概括起来就是两个方面的内容：确定产品的可靠性和获得产品的可靠性。确定产品的可靠性就是通过各种途径，如预计、试验、系统分析等来确定产品的失效机理、失效模式以及各种可靠性特征量的数值或范围等；获得产品的可靠性就是通过产品的寿命循环期，即从构想、审查、研制、生产、使用、维修等一系列活动中的各种获得并提高可靠性的各项措施，得到最优化的可靠性。可靠性与系统工程专业的知识范畴包括质量工程、质量管理、可靠性、安全性、维修性、测试性、保障性的设计分析、试验与评价，以及软件、元器件等特殊产品的可靠性。所以，该专业要求学生既掌握可靠性专门知识，又要具备宽广的工程基础知识。比如，统计学是可靠性工作的基本方法之一，所以可靠性与系统工程专业对数理统计的基础非常重视；可靠性工作的核心是故障，而对故障的预测、预防、测试、维修、保障都需要对故障发生、发展的规律有深刻了解，而振动、温度等环境应力引起的故障都可以归结为力学原因，所以可靠性系统工程对力学基础有很高的要求；研究软件的可靠性，又需要一定的软件开发经验、软件工程知识等等。可靠性与系统工程学院，即可靠性工程研究所，挂靠有“总装备部武器装备可靠性工程技术中心、国防科技工业可靠性工程技术研究中心、中国航空学会可靠性工程专业委员会”等多个可靠性技术与管理机构，同时建立有可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室、总装备部军用电子元器件DPA实验室、航空工业可靠性综合重点实验室、中航第一集团及第二集团软件可靠性管理和测评中心、中航第一集团及第二集团元器件管理中心检验站等国内试验设备与综合试验研究能力一流的国家级和部委级重点实验和评价机构。可靠性与环境工程实验室环境可靠性试验室可靠性试验中很重要的一部分，在可靠性评估中占有很大的比重。可靠性环境条件包括温度、湿度、振动、低气压、炮振、霉菌、盐雾等。国内外故障统计表明，航空机载设备有52%左右的故障是由环境因素引起的。而其中温度占42%，振动占27%，湿度占19%。这三种应力引起的故障占环境因素引起故障（52%）的82%左右，故一般可靠性试验常采用上述三种环境应力，若需要还可以加低气压应力。可靠性环境实验的实施过程如下：实验场所的选取可靠性验证试验试验场所可按下列优先顺序原则选择，并经使用方认可。（1）在独立于承制方的实验室中进行；（2）在使用方监督下，委托承制方对其转承制方的产品进行试验；（3）在使用方或使用方委托的代表严格监督下，允许在承制方的实验室中对其产品进行试验。2、可靠性试验前应具备的条件（1)试验大纲（2)试验程序（3)可靠性预计（4)FMECA（5)环境试验（6)环境应力筛选（7)温度测定（8)振动测定（9)故障报告，分析和纠正措施系统（FRACAS）（10)试验质量控制和保证措施（11)试验前准备工作评审3、试验前准备工作（1）试验设备的运行调试（2）受试产品的外观和质量证明文件的检查、登记（3）受试产品振动夹具的安装、测定（4）受试产品的安装调试（5）受试产品的性能参数测量4、试验期间有关工作（1）性能参数测量及功能检查的时机和次数（2）故障判据（3）预防性维修项目、时机和实施方法（4）试验中出现故障时的中断处理方法5）应填写的各种记录表和试验日志5、试验后应完成的工作（1）受试产品性能参数测量及功能检查（2）拆除试验样机时的注意事项（3）整理试验记录（4）编写试验报告试验期间需要注意以下几点：环境应力筛选其目的在于发现和排除由于不良零件、元器件、工 艺缺陷和其它原因所造成的早期故障。用于产品研制阶段和生产阶段。故障报告，分析和纠正措施系统（FRACAS）建立故障报告，分析和纠正措施系统的目的是保证故障信息的正确性和完整性，并及时利用故障信息对产品进行分析、改进，实现可靠性增长。可靠性试验应使用闭环系统来收集试验期间出现的所有故障数据，分析这些故障发生的原因，采取纠正措施，并做好记录。3、试验质量控制和保证措施健全试验质量控制和保证措施的目的是贯彻全面质量管理的方针，对影响试验质量的诸因素进行有效的控制，确保试验的质量和试验能正常进行。该实验室可进行包括振动试验、冲击试验、噪声试验、结构模态试验、高温试验、低温试验、湿热试验盐雾试验、低气压试验、振动试验、冲击试验、恒定加速度、静强度试验、热环境试验、热强度试验、特种环境试验（微重力）等试验。电子元器件实验室电子元器件可靠性的基本概念是在规定的时间内和规定的条件下完成规定的电子元器件功能的能力。规定的条件包括：使用条件和环境条件。使用条件为进入元器件内部而起作用的应力条件，包括：电应力、化学应力、物理应力。包括一下状态的应力：热状态，内部的温度分布及热对流状态；化学状态，在元器件内部所引起的化学变化状态；电磁状态，元器件在恒定或交变的电磁场中工作时产生的影响；流变状态，流体和流动黏态对元器件的影响；构造状态，固体材料内部存在的内应力；疲劳状态，因内应力而产生的变形；电化学状态，与电腐蚀和接触腐蚀有关的化学过程。环境条件则包括：气候条件，机械条件，生物条件，辐射条件，电磁条件，人为因素等等。所谓的能力，也是一种定量的元器件可靠性程度，主要的元器件可靠性指标有：可靠度，平均寿命及失效率等。元器件可靠性试验的目的为：1、保证元器件的可靠性；2、对新材料、新工艺、新产品、新设计进行评价；3、研究新试验方法（如加速试验方法及其加速系数的确定，试验应力的种类及其量值、循环次数、试验时间的确定，抽样方案选择等）；4、暴露使用过程中可能出现的不安全因素；5研究预防故障发生的措施（如故障的再现性，故障分析，措施效果的验证等）；6、研究元器件失效分布规律（如元器件在寿命不同阶段的失效分布情况、失效模式分布等）；7、为进行有效的可靠性管理提供依据。电子元器件可靠性试验可分为以下几种实验：环境试验：考察元器件在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、湿热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要试验方法之一；寿命试验：研究元器件寿命特征的方法，这种方法可在试验室模拟各种使用条件来进行。在于了解元器件的寿命特征量、失效规律、失效率、平均寿命及在寿命试验过程中可能出现的失效模式，对元器件的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高元器件可靠性水平；筛选试验：对元器件进行全数检验的非破坏性试验。目的为选择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；电子元器件筛选试验就是设法在一批元器件中剔除那些由于原材料、设备、工艺等(包括人的因素)方面潜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选出来。可靠性筛选意义在于一批元器件由于通过筛选剔除了早期失效的产品，就可提高该批产品的可靠性水平。在正常情况下，失效率可以降低半个到一个数量级，个别的甚至可降低两个数量级。现场使用试验：使用现场进行试验，评价元器件的可靠性试验计划、验证可靠性试验方法和评价试验的准确性，作用更大；鉴定试验：根据抽样理论制定出的抽样方案，对元器件的可靠性水平进行评价而进行的试验。选择具有代表性的元器件产品，按照标准规定的程序，在规定条件下所做的一项或一组或多组试验，以验证元器件的设计是否与规定的质量和可靠性保证等级要求一致，并以此作为该元器件是否满足要求的评价依据。鉴定试验是验证和评价元器件质量和可靠性水平的关键试验之一。鉴定试验工作程序：1、鉴定检验批组成；2、鉴定试验样品抽取3、测试试验项目及其条件4、失效判据5、允许失效数试验数据处理和出具鉴定报告6、失效报告与纠正措施报告7、鉴定合格资格的维持元器件测试的主要环节是测试规范，测试仪，测试程序及数据分析。元器件测试的作用是：检测:确定被测器件(DUT)是否具有或者不具有某些故障；诊断:识别表现于（DUT）的特定故障；器件特性的描述:确定和校正设计和/或者测试中的错误；失效模式分析(FMA):确定引起DUT缺陷制造过程中的错误。软件可靠性管理和测评中心软件可靠性对于21世纪信息化高度集中的工业来说十分重要，目前工业产品来说，绝大部分的功能是由软件来实现的，所以说，软件的可靠与否，对于整体工业产品的可靠性来说，十分重要。近三十年的实践表明，软件工程的确是摆脱软件危机，确保软件质量的有效途径。IBM在总结其成功开发航天飞机飞行软件的经验时说明，其主要经验有两条，一是认真实施软件工程，二是特别加强测试。阿丽亚娜5的故障也是由于主发动机点火时序后37秒(起飞后30秒)制导和姿态信息完全丢失造成的。信息的丢失是由于SRI软件中设计错误引起的。在阿丽亚娜5研制程序中进行的广泛复查和测试未包括对SRI或完整的飞行控制系统进行充分地分析和测试，测试能查出潜在的故障。可见软件工程及其测试技术对于现如今工业发展的重要性。1、软件测试基本概念“使用人工或自动手段来运行或测定某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求，或是确认预期结果与实际结果之间的差别。”-----测试的目的是检验软件是否满足了要求“程序测试是为了发现错误而执行程序的过程。”-----测试的目的是为了发现错误(G.J.Myers)；2、软件测试公理（Axioms）（1）测试只能证明错误的存在，而不能表明程序中没有错误。（2）测试的两个作用是：确定程序中缺陷的存在；有助于判断该程序在实际上是否可用。（3）软件测试最困难的问题之一是知道何时停止测试(Whentostoptesting?)（4）自己测试自己的程序是不可能的。（5）当一个软件被测出的缺陷数目增加时，更多的未被发现的缺陷存在的概率也随之增加。（6）一个好的测试用例应当是一个对以前未被发现的缺陷有高发现率的用例，而不是一个表明程序工作正确的用例。（7）要对有效的和无效的输入状况写测试用例。（测试用例要兼顾有效与无效的输入）（8）每个测试用例必备的部分是描述预期的输出。（9）像做其它事情一样，测试在其一开始就必须要有一个目标3、软件测试基本技术（1）静态测试技术静态测试是不执行程序代码而寻找文档，程序代码中可能存在的错误的过程。静态测试可以手工进行，也可以借助软件工具自动进行。静态测试技术具有以下特点： a.静态测试不必动态地执行程序，也就不必进行测试用例设计和结果判读等工作。 b.静态测试可以由人工进行，充分发挥人的逻辑思维优势,行之有效。 c.静态测试实施不需特别条件，容易开展。 d.静态测试在发现了错误的同时也就定位了错误，不需做额外的错误定位工作。静态测试主要包括由人工进行的软件需求评审，软件设计评审，文档审查、代码审查以及主要由软件工具自动进行辅助静态分析。（2）动态测试技术适用于以下情况a.已知产品的功能设计规格，可以进行测试证明每个实现了的功能是否符合要求b.已知产品的内部工作过程，可以通过测试证明每种内部操作是否符合设计规格要求，所有内部成分是否已经过检查测试方法主要有：黑盒（功能/数据驱动）和白盒测试（结构/逻辑驱动）A）黑盒测试主要为发现以下几类问题：是否有不正确或遗漏了的功能在接口上，输入能否正确地接受？能否输出正确的结果是否有数据结构错误或外部信息访问错误性能上是否满足要求是否有初始化或终止性错误B）白盒测试方法，主要是进行如下的检查语句路径分支测试技术分为：等价类划分方法、边界值分析、因果图方法、判定表方法、猜错法等技术。这里强调一下边界值分析法，如果输入条件规定了取值范围，则可选择正好等于边界值，刚刚在边界范围内或刚刚超越边界外的值作为测试数据。例：

取值范围为-100<N<100，可取的边界值为-100，100，-105，

105，-95，95。边界值往往容易让编程者忽略，是软件最易出bug的地方。通用嵌入式软件仿真测试GESTE由中航一集团计算机软件可靠性管理与测评中心与北京新空间网计算机有限责任公司合作开发的“通用嵌入式软件测试环境”（GESTE），能够实现对实时嵌入式软件进行实时、闭环、非侵入式的系统测试，为嵌入式软件的系统测试提供了一套完整的解决方案。产品功能：可视化建模、代码自动生成、交叉编译、远程下载、远程调试可视化在线脚本、离线脚本、脚本语法检查，脚本的编译执行和解释执行灵活的显示面板自主搭建、实时多面板显控灵活的测试数据收集定制、海量数据的压缩融合采集、事后的分析处理系统的测试分级管理与实时测试控制各种常规接口的支持与非标准接口的快速定