航空航天電連接器可靠性研究

潘素娟 劉濤

【摘 要】本文介紹了國內外航空航天用電連接器可靠性研究的基本情況，研究了航天電連接器可靠性研究方法，分析了我國航空航天電連接器可靠性研究方法的不足和差距，并對我國航天電連接器研究工作工作提出了幾點建議。

【關鍵詞】航空航天；電連接器；可靠性

一、引言

電連接器作為一種基礎件，廣泛應用于深空探測、航空航天等領域，針對航天器產品結構復雜、工作條件和環境特殊的特點，除了要滿足一般指標要求外，對電連接器的質量和可靠性要求高。

伴隨我國航空航天、航空事業的迅速發展，對電連接器可靠性的研究體系已逐步建成。但相較于國際同領域對電連接器可靠性的研究與發展，我國還存在一定差距。本文通過研究國外航空航天電連接器發展現狀，分析了國內航空航天電連接器研究存在的不足和差距，提出我國航空航天電連接器研究的建議。

二、國內外可靠性發展的歷史和現狀

可靠性是指在既定的條件下完成規定功能的能力，即就是指系統、設備、元件的功能在時間上的穩定工作的性能。可靠性工程是一門新興的且涉及面廣的綜合性工程學科，可靠性研究是僅次于計算機、信息和環境的學科[1]。它研究系統或設備在設計、生產和使用的各個階段，定性和定量地分析、控制、評估和改善系統或設備的可靠性，并在設計中達到可靠性和經濟性的綜合平衡。可靠性問題的提出，首先是從航空航天領域開始的。

可靠性的發展大致經歷了40年代--可靠性的萌芽時期、50年代--可靠性興起和形成的年代、60年代--可靠性工程全面發展、隨著集成電路及計算機的發展，使可靠性研究進入了第四個階段即60年代--可靠性成熟階段[2]。

我國的可靠性研究工作起步晚。60年代中期，我國的航空航天部開始研究可靠性。從80年代起，隨著相關研究機構成立，我國的可靠性工作進入了一個新時期，開始系統的進行可靠性技術的研究。但因可靠性工程研究投資大、耗時長，國內研究尚處于初級階段，與國際先進水平相比存在差距。

三、可靠性試驗的方法

可靠性試驗就是為評價和分析產品的可靠性而進行的相關試驗。通過可靠性試驗研究能發現設備在材料、設計和工藝的缺陷，為改善產品的質量提供信息。

隨著研究深入，可靠性試驗方法得到進一步的發展，常見的有20-30種方法[3]，如：應力試驗、可靠性篩選試驗、極限試驗和加速試驗、環境試驗、完全壽命試驗和截尾壽命試驗等。其中，壽命試驗是可靠性試驗中最重要的內容之一。開展壽命試驗需要投入大量的試驗產品、試驗設備和消耗大量的時間，特別是壽命長的產品，使可靠性試驗成為制約可靠性工程發展的瓶頸問題。世界各國的科學家們為了解決此問題做了兩方面的努力：第一個努力是致力于發展小樣本條件下的可靠性參數估計方法，從而減少樣品的數量、降低試驗的成本和時間；第二個努力是采用壽命加速試驗，通過加速產品失效，以縮短試驗時間。

按照施加應力方式不同，目前主要有以下四種類型的加速壽命試驗：

1）恒定應力加速壽命試驗

在高于正常工作應力的幾個應力水平下，將一定數量的樣品分成相應組數，每組固定一個應力水平進行壽命試驗，一直試驗到每組試樣有一定數量的樣品失效為止，然后根據失效數進行統計。

2）步進應力加速壽命試驗

步進應力加速壽命試驗將一定數量的樣品分成幾組，每組固定一個時間間隔逐級增加應力水平，直到有一定數量的樣品失效為止。

3）序進應力加速壽命試驗

將試驗樣品分成幾組，每組試驗應力按不同的速度線性增加，直到有一定數量的樣品失效為止。

4）變應力加速壽命試驗

將一定數量的試件在任意變動的應力載荷下進行加速壽命試驗。

四、電連接器可靠性研究不足及建議

1.電連接器可靠性研究不足及差距

鑒于電連接器在航空航天領域如此重要，且電連接器要在惡劣苛刻的條件下可靠的工作，實現產品特定的功能，其可靠性直接影響到航空航天產品能否可靠地工作。美國及其他西方國家，早在20世紀60年代就開展了可靠性研究及應用。

我國的關于航空航天電連接器可靠性研究起步于上世紀70年代，經過近40年的努力，電連接器的可靠性水平得到了較大的提，但與世界先進水平相比，始終存在著較大的差距，即使是用于航天等高科技領域的電連接器也是如此。主要表現在：

5）目前電連接器相關標準規定的例試是單項極限試驗，和實際工作環境不一致，缺乏一種可以模擬工作環境的電連接器可靠性試驗的方法和統計分析方法。

6）例行試驗并不反映產品的可靠性等級，雖然開展了一些電連接器的可靠性試驗工作，但沒有可靠性指標先進的電連接器，和航空航天產品高可靠性的要求不符。

2.國內電連接器研究建議

航空航天用電連接器，在貯存和工作環境，除應力外，還會受溫度、振動、鹽霧、腐蝕等各種環境應力的綜合影響，鑒于環境溫度和振動應力是影響機電元件可靠性的最大環境因數[4]，因此國內電連接器相關研究，應從以下幾方面進行加強：

1）建立環境溫度和應力振動綜合應力作用下的失效模型并開展可靠性試驗和分析相關研究。

2）試驗方案應考慮多個應力作用下的優化設計組合，力爭與電連接器的實際使用環境相一致。

五、結束語

我國航空航天用電連接器可靠性研究已取得較大進步，隨著航空航天型號數量激增使用環境日趨復雜，其壽命、可靠性要求更長，對可靠性研究及應用的要求更高。本文研究可靠性進展、存在的問題、可靠性研究方法及后續研究方向進行了論述研究，為可靠性相關研究提供了借鑒。

【參考文獻】

[1]牟致忠.機械可靠性工程基礎[M].北京：機械工程師進修大學出版，1989.

[2]何國偉.可靠性試驗技術[M].北京：國防工業出版社，1995.

[3]陳文華.航天電連接器可靠性試驗和分析的研究[D].杭州：浙江大學，1997.

[4]潘駿.航天電連接器振動可靠性建模與評估[D].杭州：浙江大學，2002.