“神舟號”飛船回收著陸系統(tǒng)可靠性分析中的幾個問題

榮 偉王 學賈 賀郭 奎

（1北京空間機電研究所，北京100076）

（2中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速所，綿陽622662）

1 引言

載人飛船研制是一項復雜的系統(tǒng)工程，回收著陸系統(tǒng)是載人飛船的一個重要的組成部分，其主要任務是在正常返回及各種應急救生的狀態(tài)下，通過減速裝置穩(wěn)定返回艙的姿態(tài)，減小返回艙的下降速度，最后通過著陸緩沖技術(shù)保證航天員以安全速度著陸?？梢娫谳d人航天活動的整個任務過程中，回收著陸系統(tǒng)的工作成敗直接關(guān)系到航天員的生命安全。因此必須要求該系統(tǒng)具有很高的可靠性。

由于回收著陸系統(tǒng)除了在正常返回狀態(tài)下要滿足其要求外，還要在各種應急救生狀態(tài)下保證航天員以安全速度返回著陸，因此它應具有適合于在多種狀態(tài)下的工作程序；此外，由于飛船返回艙在返回的過程中處于高速運動狀態(tài)之中，而且回收著陸系統(tǒng)工作時高度較低，這就使得回收著陸系統(tǒng)在工作的過程中出現(xiàn)故障征兆的實時性差，外界無法采取營救措施，因此，為了提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，對于回收著陸系統(tǒng)本身所有可以預見的故障均要有相應的補救措施。這樣就使得回收著陸系統(tǒng)的工作程序和組成關(guān)系非常復雜，從而給回收著陸系統(tǒng)可靠性模型的建立和可靠性的準確評估等問題帶來了較大的困難。同時，回收著陸系統(tǒng)產(chǎn)品的種類較多，包括機械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、機-電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品以及火工裝置、降落傘等，各產(chǎn)品的工作特點也不盡相同，同樣給單機產(chǎn)品和系統(tǒng)的可靠性評估帶來困難。

在“神舟號”飛船的研制過程中，為解決回收著陸系統(tǒng)在可靠性分析、驗證、評估等方面的問題，筆者及其相關(guān)課題組人員針對回收著陸系統(tǒng)的特點，開展了一些相關(guān)的可靠性研究工作，取得了一些有意義的研究成果。本文主要整理了“神舟號”飛船回收著陸系統(tǒng)可靠性研究方面所遇到的一些主要問題及其研究情況，包括系統(tǒng)的可靠性建模、系統(tǒng)可靠性評估方法、降落傘可靠性評估方法和驗證方法、火工裝置可靠性評估方法及驗證方法等。限于篇幅，本文只對這些問題及其研究工作做概述性的介紹，具體的研究情況可查閱相關(guān)的參考文獻。

2 系統(tǒng)可靠性建模

2.1 問題及特點分析

由于回收著陸系統(tǒng)的工作受高度和時間的限制，其工作過程是由一系列不可逆的按時序執(zhí)行的動作所組成，每一個動作的執(zhí)行都是在前一個動作完成以后才進行的。如果在中途出現(xiàn)故障，回收著陸系統(tǒng)的工作不可能暫?；蚧謴偷皆恢匦麻_始，外界也無法采取營救措施，因此為了提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性，確保航天員的安全，采取了一系列冗余或備份措施。同時由于“神舟號”飛船采取冷備份降落傘減速系統(tǒng)等特點，導致了回收著陸系統(tǒng)的工作特點和各組成部件之間的邏輯關(guān)系較為復雜，其可靠性建模存在諸多難點[1-2]：

1）用于主降落傘減速系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)測的兩種措施不同于并聯(lián)關(guān)系。“神舟號”飛船采用了主、備兩套降落傘減速系統(tǒng)來提高回收著陸系統(tǒng)的工作可靠性，其中備份降落傘減速系統(tǒng)（簡稱備份傘系）作為主份降落傘減速系統(tǒng)（簡稱主傘系）的冷備份。為此，設(shè)置了主傘包開關(guān)判別和速度判別兩種措施來監(jiān)測主傘系工作的狀態(tài)。由于主傘包開關(guān)判別只能監(jiān)測主傘開傘之前主傘系的工作狀態(tài)，而不能監(jiān)測主傘的工作狀態(tài)，速度判別措施則可根據(jù)下降速度判別整個主傘系的工作狀態(tài)。因此，兩種監(jiān)測手段的功能并不等效，不能作為并聯(lián)關(guān)系來對待。

2）主備降落傘減速系統(tǒng)間的關(guān)系有別于傳統(tǒng)的冷貯備關(guān)系。兩種狀態(tài)監(jiān)測裝置是一類多任務單元，對于不同的前端條件（輸入），具有不同的判別任務：a類任務，當主傘系處于正常狀態(tài)時，主傘系狀態(tài)監(jiān)測裝置的任務便是正確判斷出“主傘系正?！?；b類任務，當主傘系處于失效狀態(tài)時，主傘系狀態(tài)監(jiān)測裝置的任務是正確判斷出“主傘系失效”。同時也對應著兩種不同的失效模式：a類誤判，誤發(fā)“主傘系失效”判斷—主傘系處于正常狀態(tài)而給出“主傘系失效”判斷，即“誤報主單元失效”；b類誤判，誤發(fā)“主傘系正?！迸袛唷鱾阆堤幱谑顟B(tài)而給出“主傘系正常”判斷，即“漏報主單元失效”。以上主傘系狀態(tài)監(jiān)測裝置的兩類失效模式將導致回收著陸系統(tǒng)走上不同的錯誤流程。發(fā)生類失效時，將在主傘系處于正常狀態(tài)的情況下由于誤判而啟動轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換到備份傘系；發(fā)生類失效時，將在主傘系失效狀態(tài)未被正確判別的情況下不能及時轉(zhuǎn)入備份傘系。通過對傳統(tǒng)冷貯備系統(tǒng)可靠性模型的分析可知，傳統(tǒng)冷貯備系統(tǒng)是在假設(shè)a類任務完全可靠的基礎(chǔ)上，再考慮狀態(tài)監(jiān)測裝置的b類任務可靠性和類失效，忽略了類失效，即忽略了“誤報主傘系失效”這種失效模式。因此，不宜簡單地將主傘系統(tǒng)和備份傘系統(tǒng)作為并聯(lián)或傳統(tǒng)的冷貯備模型來對待。

3）程序控制器與時間控制器間的關(guān)系既有別于并聯(lián)關(guān)系又有別于冷貯備關(guān)系。“神舟號”飛船回收著陸系統(tǒng)采用了時間控制器作為程序控制器的備份，在程序控制器失效的情況下啟動。然而由于時間控制器啟動控制的回收著陸過程僅能使用主傘系進行減速著陸。而由程序控制器啟動控制的回收著陸過程可使用主傘系或備份傘系進行減速著陸。因此，二者不能作為簡單的貯備或并聯(lián)關(guān)系進行處理。

4）高度控制開關(guān)間的關(guān)系特殊?！吧裰厶枴憋w船為了提高回收著陸系統(tǒng)的可靠性，采用高度控制開關(guān)II作為高度控制開關(guān)I的開傘控制的備份，也就是說當高度控制開關(guān)I失效不能開傘時將通過高度控制開關(guān)II來控制開傘。然而，由于回收著陸系統(tǒng)的工作受高度的約束，不同高度控制開關(guān)啟動開傘后，回收著陸系統(tǒng)的工作能力是不同的。高度控制開關(guān)I啟動開傘后，系統(tǒng)還具有足夠的高度，使用主傘系或備份傘系進行減速著陸，而高度控制開關(guān)II啟動開傘后，系統(tǒng)只能使用主傘系進行減速著陸。因此，二者也不能作為簡單的貯備或并聯(lián)關(guān)系進行處理。

5）兩種著陸緩沖裝置間的關(guān)系也不同于并聯(lián)關(guān)系?！吧裰厶枴憋w船同時采用了主動式和被動式兩種著陸緩沖方法，以熱備份方式配置了著陸反推裝置和座椅緩沖裝置。然而二者所起的緩沖能力并不相同，且返回艙乘主用主傘和備份主傘的下降速度不一樣，使得著陸緩沖裝置的初始條件和效果也不一樣。當返回艙乘備份主傘下降時著陸反推裝置必須工作才能保證航天員的安全著陸；而當返回艙乘主用主傘下降時，只需著陸反推裝置和座椅緩沖裝置其中之一工作便能保證航天員的安全著陸，此時二者為并聯(lián)關(guān)系。因此，兩種著陸緩沖裝置間的關(guān)系也不是簡單的并聯(lián)關(guān)系。

2.2 解決措施

通過上述回收著陸系統(tǒng)一些主要組成部件間關(guān)系特點的分析可知，“神舟號”飛船回收著陸系統(tǒng)的可靠性模型難以使用傳統(tǒng)的串并聯(lián)模型或貯備模型來描述?？紤]到回收著陸系統(tǒng)是一個具有嚴格邏輯順序運行的系統(tǒng)，而事件樹方法是一種邏輯演繹法，它是在給定的一個初因事件的前提下，分析此初因事件可能導致的各種事件序列的結(jié)果。一般用于描述系統(tǒng)中可能發(fā)生的事件序列，在分析復雜系統(tǒng)的重大故障和事故時，是一種非常有效的方法[3-4]。因此，可以利用事件樹方法在描述順序運行系統(tǒng)方面的優(yōu)勢應用于飛船回收著陸系統(tǒng)的可靠性建模。

首先根據(jù)事件樹的分析方法以及回收著陸系統(tǒng)各組成單元之間的邏輯關(guān)系，建立回收著陸系統(tǒng)的可靠性事件樹，獲取每一條令系統(tǒng)成功的路徑，從而建立回收著陸系統(tǒng)的可靠性框圖。然后在此基礎(chǔ)上，考慮到回收著陸系統(tǒng)各工作路徑具有互不相容的特性，且每條路徑上的事件序列均為串聯(lián)模型，因此，結(jié)合全概率法可以方便地建立回收著陸系統(tǒng)的可靠性數(shù)學模型?；厥罩懴到y(tǒng)可靠性建模的具體情況可以參見文獻[1-2，5]。

3 系統(tǒng)可靠性評估方法

對回收著陸系統(tǒng)進行可靠性評估有兩種方法：一種是收集整個系統(tǒng)的可靠性試驗數(shù)據(jù)，從而對系統(tǒng)進行可靠性評估；另一種是利用系統(tǒng)各單機部件的可靠性試驗數(shù)據(jù)，基于系統(tǒng)與組件的可靠性模型進行系統(tǒng)可靠性綜合評估。如果對整個系統(tǒng)進行試驗，試驗結(jié)果有兩種情形：成功和失敗，獲得數(shù)據(jù)類型為成敗型數(shù)據(jù)，利用成敗型數(shù)據(jù)的可靠度置信下限計算方法，可評估系統(tǒng)的可靠性。然而，對于成敗型數(shù)據(jù)要求樣本量很大，而且進行大量的系統(tǒng)可靠性試驗無論從工作量、試驗工況的模擬、試驗的組織實施，還是從試驗費用等各方面均是很難實現(xiàn)的。因此，對于回收著陸系統(tǒng)的可靠性評估，將主要基于單機部件可靠性數(shù)據(jù)信息，利用所建立的系統(tǒng)可靠性模型來進行綜合評估。

由于回收著陸系統(tǒng)產(chǎn)品的種類較多，包括機械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、機-電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品以及火工裝置、降落傘等，各產(chǎn)品的工作特點及其可靠性試驗數(shù)據(jù)的分布也不盡相同，包括了成敗型、單邊性能限型、雙邊性能限型、應力-強度型和指數(shù)壽命等。而一般系統(tǒng)可靠性綜合評估方法主要針對于成敗型單元數(shù)據(jù)。因此，進行系統(tǒng)綜合評估時，需要將非成敗型數(shù)據(jù)折算為成敗型數(shù)據(jù)。目前工程中常用的可靠性數(shù)據(jù)折算方法有點估計方差法、兩點法、點估計下限法和二階矩法等，對于高可靠性產(chǎn)品，這些折算方法的折算精度不夠高，折算前后置信分布誤差較大，且存在一定使用局限性。為了便于進行回收著陸系統(tǒng)的可靠性評估，通過對現(xiàn)有折算方法的研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于多點優(yōu)化法進行可靠性數(shù)據(jù)折算。該方法在原始置信分布上選取多個已知的折算控制點，并取這些位置點上的誤差平方和作為優(yōu)化目標函數(shù)，進而利用優(yōu)化算法求解使目標函數(shù)最小的等效成敗型數(shù)據(jù)[6]。

4 降落傘可靠性評估方法及驗證方法

4.1 問題及特點分析

降落傘是飛船回收著陸系統(tǒng)的核心部分，直接關(guān)系到航天員的生命安全，要求具有很高的可靠性。由于從降落傘離開傘艙開始，經(jīng)傘繩、傘衣全部拉直至傘衣開始充氣最終達到物傘系統(tǒng)穩(wěn)定下降為止的一系列動作或階段是一個非常復雜的工作過程，在整個降落傘工作過程中，影響降落傘可靠性和安全性的因素很多而且復雜，并且也很難用特征量來描述降落傘的可靠性，導致可靠性建模非常困難。因此，降落傘的可靠性評估一直是設(shè)計工作者迫切希望解決，而又至今仍未得到很好解決的難題。

降落傘工作過程一般具有以下幾個特點[7]：

1）受人為因素影響較多。由于降落傘是用柔性的紡織材料制成的，在制作過程中不像一般金屬和非金屬材料那樣規(guī)范、固定，其變形量比較大，生產(chǎn)中不太好控制。即使是同一個人用同一套圖樣在同批次加工中，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也有不同之處。另外，降落傘開傘程序比較復雜，環(huán)節(jié)比較多，在包裝過程中要將連接帶、附件、降落傘傘繩和傘衣，按先出傘包的在后、后出傘包的在先的順序一一包入有限的傘包內(nèi)，確保開傘程序按規(guī)定的設(shè)計要求進行。由于這些都是純?nèi)斯げ僮?，對于同一個型號的包傘即使同一個人，每次包裝都可能不一樣，對于不同的人來說更不可能相同。因此，降落傘本身的可靠性也受加工、包傘和裝配等多種不可定量的人為因素的影響。要單獨獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息非常困難。

2）受外界因素影響大。由于降落傘系統(tǒng)的工作一般是飛行試驗的最后一個環(huán)節(jié)，所以此前工作系統(tǒng)的好壞、誤差的積累大小都會直接影響到它能否正常工作。有時往往會出現(xiàn)由于別的系統(tǒng)問題，到降落傘系統(tǒng)工作時才能表現(xiàn)出來。例如降落傘沒有打開從表面看是回收著陸系統(tǒng)的問題，但是如果彈道太低了，降落傘系統(tǒng)還沒有進入工作程序航天器就可能著陸了，這種情況降落傘系統(tǒng)是無法工作的。如果彈道太高了，降落傘開傘后則可能由于速壓過大而被沖破。同樣如果航天器姿態(tài)不正常，造成了開傘通道不暢，也影響降落傘工作的可靠性。所以實際飛行彈道的偏差、開傘和脫傘指令的發(fā)出和傳輸、彈傘和脫傘火工裝置的工作、傘系和傘艙連接的結(jié)構(gòu)強度、出傘通道的通暢、開傘時航天器的姿態(tài)等因素，都會影響降落傘系統(tǒng)工作的成敗。

3）可靠性特征量描述困難。對于降落傘工作可靠性來說，除了降落傘系統(tǒng)本身要具有足夠的結(jié)構(gòu)強度水平外，降落傘開傘程序的控制是另一個非常重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如傘包出艙、傘繩和傘衣的拉直程序、傘衣充氣過程等，往往直接關(guān)系到其工作的成敗。這些環(huán)節(jié)如同前述的人為因素一樣，同樣是難以用特征量來描述其工作可靠性，相關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲取也是非常困難的。

4.2 降落傘可靠性評估方法

針對降落傘的上述特點，在其實際工程研制過程中，一般均會通過一定數(shù)量的降落傘強度試驗和系統(tǒng)級空投試驗來驗證降落傘工作的可靠性。

首先，通過降落傘的強度試驗分析降落傘的結(jié)構(gòu)強度水平，這是確保降落傘可靠工作的一個基礎(chǔ)。不過，為了創(chuàng)造強度試驗的條件，試驗需設(shè)置專門的工況，一些相關(guān)的接口關(guān)系和實際飛行狀態(tài)中的初始條件（如：實際返回彈道、開傘和脫傘指令的發(fā)出和傳輸、彈傘和脫傘火工裝置的工作、傘系和傘艙連接的結(jié)構(gòu)強度、出傘通道的通暢、開傘時返回艙的姿態(tài)等）在強度試驗中有時就無法模擬和考核了。因此，在降落傘的研制過程中，除了其強度試驗外，還需進行一定數(shù)量的系統(tǒng)級空投試驗以驗證相關(guān)的接口關(guān)系和實際飛行狀態(tài)中的初始條件及其偏差等對降落傘工作的影響。

系統(tǒng)級空投試驗主要是嚴格按照設(shè)計、生產(chǎn)、包裝和裝配的要求，模擬開傘動壓或?qū)嶋H飛行工作程序進行的空投試驗或飛行試驗，根據(jù)試驗的成敗情況來驗證降落傘工作的可靠性。

綜上所述，降落傘的強度試驗和系統(tǒng)級空投試驗是降落傘研制過程中最基本的兩類驗證試驗，兩者相輔相成，缺一不可。同樣，對于降落傘的可靠性評估也只有充分利用了兩類試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)信息才能合理地解決。

如前所述，由于降落傘的強度試驗主要是驗證降落傘的結(jié)構(gòu)強度。降落傘的結(jié)構(gòu)強度主要表現(xiàn)在其承載能力上，降落傘所受的最大載荷出現(xiàn)在其開傘時的瞬間，其開傘載荷主要取決于開傘時氣流的動壓力大小，因此可以用開傘時的氣動壓力來表征降落傘工作時的應力均值及其標準差。相應地，也可通過降落傘強度空投試驗獲取開傘時的動壓力數(shù)值作為降落傘的強度信息。并假定強度試驗信息是服從正態(tài)分布的。

而系統(tǒng)級空投試驗主要是驗證降落傘的包裝品質(zhì)、相關(guān)接口關(guān)系、開傘時的初始條件及開傘程序控制等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的可靠性難以用某些特征量來描述，因此，降落傘參加系統(tǒng)級空投試驗的數(shù)據(jù)信息一般取為成敗型。

為了便于將降落傘的強度試驗信息和系統(tǒng)級空投試驗信息有效地融合起來，根據(jù)貝葉斯方法，先利用強度試驗信息確定先驗分布密度函數(shù)，再利用系統(tǒng)級空投試驗結(jié)果確定后驗分布密度函數(shù)。降落傘驗前可靠度概率分布密度函數(shù)采用貝塔分布，其分布參數(shù)由強度試驗信息確定。降落傘驗后可靠度概率分布密度函數(shù)可根據(jù)Bayes公式，由驗前可靠度概率分布密度函數(shù)和成敗型系統(tǒng)級空投試驗數(shù)據(jù)獲得?；隍灪罂煽慷雀怕史植济芏群瘮?shù)便可計算可靠度的點估計及置信下限。詳細情況請參閱文獻[7，8]。

4.3 降落傘可靠性驗證方法

根據(jù)前面所確定的降落傘可靠性評估方法，降落傘可靠性的驗證方法如下：

1）進行回收著陸系統(tǒng)工作過程的各種偏差仿真，確定減速傘和主傘的實際工作動壓范圍，獲取開傘時動壓的均值和方差；

2）以開傘動壓為控制目標，分別進行若干次（鑒于降落傘的特點，一般取不小于5次）減速傘和主傘強度試驗，確定減速傘和主傘的實際強度，獲取強度均值（一般為了考慮試驗的安全性，避免空投試驗時模型的損壞，開傘動壓控制在實際工作動壓的1.5倍以上即可）；

3）由于一般空投試驗很難恰好控制在降落傘的強度水平，因此，可以通過對降落傘所用的主要織物材料及其縫合部進行強度性能試驗，確定織物材料的強度方差，以作為降落傘的強度方差；

4）根據(jù)給定的減速傘和主傘的可靠性指標，通過前面的評估方法預估減速傘和主傘的系統(tǒng)級空投試驗次數(shù)，然后進行模擬減速傘和主傘開傘動壓的系統(tǒng)空投試驗；

5）根據(jù)所確定的可靠性評估方法和上述試驗所獲取的相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，對減速傘和主傘的可靠性進行評估。

5 火工裝置可靠性評估方法及驗證方法

5.1 問題及特點分析

在回收著陸系統(tǒng)整個工作過程中，彈蓋開傘、脫減速傘、返回艙由單點轉(zhuǎn)換為雙點垂掛以及返回艙著陸后的脫主傘等執(zhí)行動作均是由火工裝置來完成的。這些火工裝置工作的成敗直接關(guān)系到回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性，是回收著陸系統(tǒng)的關(guān)鍵產(chǎn)品，要求具有很高的可靠性。

對于火工裝置的可靠性評估，一般可采用計數(shù)數(shù)據(jù)估計可靠度的方法和用計量數(shù)據(jù)估計可靠度的方法[9]。但用計數(shù)數(shù)據(jù)來評估火工裝置的可靠度，則需要進行大量的成敗型試驗才能達到如此高的可靠性指標要求。而對于載人飛船回收著陸系統(tǒng)的火工裝置來說，其生產(chǎn)和使用批量均較小，在研制過程中進行如此大量的試驗，從進度和經(jīng)費等方面來說都是不可行的。因此對于火工裝置的可靠性指標的評估需要采用計量數(shù)據(jù)的方法來進行。根據(jù)文獻 [9]，其評估方法是直接測量火工裝置的某種性能參數(shù)，然后根據(jù)樣本的觀測值按GB4882-85《數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理和解釋、正態(tài)性檢驗》作正態(tài)性檢驗。當測量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布后，按正態(tài)統(tǒng)計容許限計算產(chǎn)品的可靠度。在計算過程中，性能參數(shù)的容許上限或下限是事先給定的一個確定值。然而，在實際過程中，性能參數(shù)的容許上限或下限往往也是事先并不知道的，也不是一個常值，而是一個服從正態(tài)分布的數(shù)。因此，如果此時仍按文獻[9]的方法進行可靠度計算就有些不太合理。

5.2 可靠性評估方法

對于傘艙蓋彈射分離裝置，由于其主要功能是給予傘艙蓋提供一定的分離速度，因此進行可靠性評估時可以根據(jù)傘艙蓋的分離速度來考慮。由于通過各種分析、計算和試驗，回收著陸系統(tǒng)給傘艙蓋彈射分離裝置提出了一個最小分離速度的要求，因此，傘艙蓋分離裝置的可靠性評估完全可以根據(jù)GJB376-87《火工品可靠性評估方法》來進行。即：首先通過試驗獲取傘艙蓋的分離速度，并將其作為樣本觀測值。然后根據(jù)統(tǒng)計的速度均值、標準差由給定的速度容許下限LL，按照式（1）計算單邊容許系數(shù)KL。最后，根據(jù)樣本數(shù)n、單邊容許系數(shù)KL、置信度γ查GB4885-85《正態(tài)分布完全樣本可靠度單側(cè)置信下限》求出傘艙蓋分離裝置的可靠度。

對于減速傘脫傘器、垂掛釋放器以及主傘脫傘器，由于其主要工作特點是通過藥盒所產(chǎn)生的高壓燃氣來推動銷子或切刀，從而實現(xiàn)脫傘或垂掛轉(zhuǎn)換的功能。因此在進行可靠性評估時可以將其工作的燃氣壓力作為關(guān)鍵參數(shù)來考慮。由于對于這些火工裝置的壓力容許下限事先是沒有確定的，只能通過按完成規(guī)定功能的最小裝藥量的試驗來測量，而所測得的結(jié)果也是一個服從正態(tài)分布的壓力參數(shù)。此時如果再采用上述評估方法就有些不太合適。其實通過對這些火工裝置的工作特點和文獻[9]計量方法的進一步考察、分析，采用正態(tài)分布應力和強度參數(shù)均未知情況下的可靠度評估方法將更合適些。也就是將按完成規(guī)定功能的最小裝藥量情況下所測得的工作壓力作為應力，而將按實際工作狀態(tài)的裝藥量情況下所測得的工作壓力作為強度，這樣按照正態(tài)分布應力和強度參數(shù)均未知情況下的可靠度評估方法所得到的可靠度即是這些火工裝置的工作可靠度。具體的計算公式參見文獻[10，11]。

5.3 火工裝置可靠性驗證方法

對于傘艙蓋彈射分離裝置，由于其主要功能是給予傘艙蓋提供一定的分離速度，因此進行可靠性評估時可以根據(jù)傘艙蓋的分離速度來考慮，于是傘艙蓋彈射分離裝置的可靠性驗證試驗關(guān)鍵在于如何獲取傘艙蓋的分離速度。為了獲取傘艙蓋的分離速度，試驗采用模擬實際的工作狀態(tài)安裝傘艙蓋和彈射分離裝置來進行，通過高速攝像來獲取傘艙蓋的分離速度，并將其作為樣本觀測值，而所要求的傘艙蓋最小分離速度則作為分離速度參數(shù)的下限?！吧裰厶枴憋w船回收著陸分系統(tǒng)傘艙蓋彈射分離裝置的可靠性驗證試驗總共專門進行了20次，通過所測得的結(jié)果，根據(jù)文獻[9]的評估方法進行了評估，結(jié)果表明可靠度滿足其指標要求。

對于減速傘脫傘器、垂掛釋放器以及主傘脫傘器，由于在進行可靠性評估時是將其工作的燃氣壓力作為特征參數(shù)來考慮的。于是減速傘脫傘器、垂掛釋放器以及主傘脫傘器的可靠性驗證試驗的主要目的就是如何獲取其工作燃氣壓力。減速傘脫傘器、垂掛釋放器以及主傘脫傘器的可靠性驗證試驗主要是采用定容測壓的方法來進行，即在專用的工裝上對產(chǎn)品的工作燃氣壓力進行測量，首先將產(chǎn)品按實際工作狀態(tài)的裝藥量在專用的工裝上進行定容測壓試驗，將所測得的壓力作為樣本觀測值，然后按能夠完成規(guī)定功能的最小裝藥量的藥量裝配產(chǎn)品，在專用的工裝上進行定容測壓試驗，將所測得的壓力作為工作壓力參數(shù)。兩種狀態(tài)下的產(chǎn)品均專門進行了一定數(shù)量的試驗，通過所測得的結(jié)果，根據(jù)文獻[11]的評估方法進行了評估，結(jié)果表明可靠度均滿足相應的指標要求[12]。

6 結(jié)束語

在“神舟號”飛船的研制過程中，為解決回收著陸系統(tǒng)在可靠性分析、驗證、評估等方面的問題，根據(jù)回收著陸系統(tǒng)的工作特點，主要針對系統(tǒng)的可靠性建模、系統(tǒng)可靠性評估方法、降落傘可靠性評估方法和驗證方法、火工裝置可靠性評估方法及驗證方法等方面，開展了一些相關(guān)的研究工作，取得了一些有意義的研究成果，且便于工程實際應用，同時也具有廣泛的適應性和普遍性，可供其它型號的可靠性工作參考借鑒。

[1]王學，高普云，馮志剛，等.飛船降落傘系統(tǒng)的可靠性建模[J].宇航學報，2011，32（7）：1645-1649.

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[10]榮偉，孫紹民.載人飛船回收系統(tǒng)火工裝置可靠性評估方法[J].航天器環(huán)境工程，2005，22（4）：223-225.

[11]何水清，王善.結(jié)構(gòu)可靠性分析與設(shè)計[M].國防工業(yè)出版社，1993.

[12]榮偉，郝芳.載人飛船回收著陸分系統(tǒng)火工裝置可靠性試驗[J].航天器環(huán)境工程，2005，22（2）：109-111.