航空航天电连接器可靠性研究

　　潘素娟刘涛
　　【摘要】本文介绍了国内外航空航天用电连接器可靠性研究的基本情况，研究了航天电连接器可靠性研究方法，分析了我国航空航天电连接器可靠性研究方法的不足和差距，并对我国航天电连接器研究工作工作提出了几点建议。
　　【关键词】航空航天；电连接器；可靠性
　　一、引言
　　电连接器作为一种基础件，广泛应用于深空探测、航空航天等领域，针对航天器产品结构复杂、工作条件和环境特殊的特点，除了要满足一般指标要求外，对电连接器的质量和可靠性要求高。
　　伴随我国航空航天、航空事业的迅速发展，对电连接器可靠性的研究体系已逐步建成。但相较于国际同领域对电连接器可靠性的研究与发展，我国还存在一定差距。本文通过研究国外航空航天电连接器发展现状，分析了国内航空航天电连接器研究存在的不足和差距，提出我国航空航天电连接器研究的建议。
　　二、国内外可靠性发展的历史和现状
　　可靠性是指在既定的条件下完成规定功能的能力，即就是指系统、设备、元件的功能在时间上的稳定工作的性能。可靠性工程是一门新兴的且涉及面广的综合性工程学科，可靠性研究是仅次于计算机、信息和环境的学科〔1〕。它研究系统或设备在设计、生产和使用的各个阶段，定性和定量地分析、控制、评估和改善系统或设备的可靠性，并在设计中达到可靠性和经济性的综合平衡。可靠性问题的提出，首先是从航空航天领域开始的。
　　可靠性的发展大致经历了40年代可靠性的萌芽时期、50年代可靠性兴起和形成的年代、60年代可靠性工程全面发展、随着集成电路及计算机的发展，使可靠性研究进入了第四个阶段即60年代可靠性成熟阶段〔2〕。
　　我国的可靠性研究工作起步晚。60年代中期，我国的航空航天部开始研究可靠性。从80年代起，随着相关研究机构成立，我国的可靠性工作进入了一个新时期，开始系统的进行可靠性技术的研究。但因可靠性工程研究投资大、耗时长，国内研究尚处于初级阶段，与国际先进水平相比存在差距。
　　三、可靠性试验的方法
　　可靠性试验就是为评价和分析产品的可靠性而进行的相关试验。通过可靠性试验研究能发现设备在材料、设计和工艺的缺陷，为改善产品的质量提供信息。
　　随着研究深入，可靠性试验方法得到进一步的发展，常见的有2030种方法〔3〕，如：应力试验、可靠性筛选试验、极限试验和加速试验、环境试验、完全寿命试验和截尾寿命试验等。其中，寿命试验是可靠性试验中最重要的内容之一。开展寿命试验需要投入大量的试验产品、试验设备和消耗大量的时间，特别是寿命长的产品，使可靠性试验成为制约可靠性工程发展的瓶颈问题。世界各国的科学家们为了解决此问题做了两方面的努力：第一个努力是致力于发展小样本条件下的可靠性参数估计方法，从而减少样品的数量、降低试验的成本和时间；第二个努力是采用寿命加速试验，通过加速产品失效，以缩短试验时间。
　　按照施加应力方式不同，目前主要有以下四种类型的加速寿命试验：
　　1）恒定应力加速寿命试验
　　在高于正常工作应力的几个应力水平下，将一定数量的样品分成相应组数，每组固定一个应力水平进行寿命试验，一直试验到每组试样有一定数量的样品失效为止，然后根据失效数进行统计。
　　2）步进应力加速寿命试验
　　步进应力加速寿命试验将一定数量的样品分成几组，每组固定一个时间间隔逐级增加应力水平，直到有一定数量的样品失效为止。
　　3）序进应力加速寿命试验
　　将试验样品分成几组，每组试验应力按不同的速度线性增加，直到有一定数量的样品失效为止。
　　4）变应力加速寿命试验
　　将一定数量的试件在任意变动的应力载荷下进行加速寿命试验。
　　四、电连接器可靠性研究不足及建议
　　1。电连接器可靠性研究不足及差距
　　鉴于电连接器在航空航天领域如此重要，且电连接器要在恶劣苛刻的条件下可靠的工作，实现产品特定的功能，其可靠性直接影响到航空航天产品能否可靠地工作。美国及其他西方国家，早在20世纪60年代就开展了可靠性研究及应用。
　　我国的关于航空航天电连接器可靠性研究起步于上世纪70年代，经过近40年的努力，电连接器的可靠性水平得到了较大的提，但与世界先进水平相比，始终存在着较大的差距，即使是用于航天等高科技领域的电连接器也是如此。主要表现在：
　　5）目前电连接器相关标准规定的例试是单项极限试验，和实际工作环境不一致，缺乏一种可以模拟工作环境的电连接器可靠性试验的方法和统计分析方法。
　　6）例行试验并不反映产品的可靠性等级，虽然开展了一些电连接器的可靠性试验工作，但没有可靠性指标先进的电连接器，和航空航天产品高可靠性的要求不符。
　　2。国内电连接器研究建议
　　航空航天用电连接器，在贮存和工作环境，除应力外，还会受温度、振动、盐雾、腐蚀等各种环境应力的综合影响，鉴于环境温度和振动应力是影响机电元件可靠性的最大环境因数〔4〕，因此国内电连接器相关研究，应从以下几方面进行加强：
　　1）建立环境温度和应力振动综合应力作用下的失效模型并开展可靠性试验和分析相关研究。
　　2）试验方案应考虑多个应力作用下的优化设计组合，力争与电连接器的实际使用环境相一致。
　　五、结束语
　　我国航空航天用电连接器可靠性研究已取得较大进步，随着航空航天型号数量激增使用环境日趋复杂，其寿命、可靠性要求更长，对可靠性研究及应用的要求更高。本文研究可靠性进展、存在的问题、可靠性研究方法及后续研究方向进行了论述研究，为可靠性相关研究提供了借鉴。
　　【参考文献】
　　〔1〕牟致忠。機械可靠性工程基础〔M〕。北京：机械工程师进修大学出版，1989。
　　〔2〕何国伟。可靠性试验技术〔M〕。北京：国防工业出版社，1995。
　　〔3〕陈文华。航天电连接器可靠性试验和分析的研究〔D〕。杭州：浙江大学，1997。
　　〔4〕潘骏。航天电连接器振动可靠性建模与评估〔D〕。杭州：浙江大学，2002。