先進的元器件優(yōu)選控制方式在飛機研制中的應用

姚菲

（海軍駐閻良地區(qū)軍事代表室，陜西西安710089）

先進的元器件優(yōu)選控制方式在飛機研制中的應用

姚菲

（海軍駐閻良地區(qū)軍事代表室，陜西西安710089）

通過對目前采用的元器件管理方式進行分析，提出了采用型號元器件推薦目錄、型號元器件優(yōu)選目錄以及型號元器件控制目錄相結(jié)合的優(yōu)化管理方式，以實現(xiàn)元器件優(yōu)選管理控制。

飛機研制；元器件；飛機可靠性

0 引言

隨著航空技術的不斷發(fā)展和飛機性能的提高，大量的元器件應用于飛機型號研制,甚至有些采用機械元件控制的部位也正逐步由電子元器件所替代，電子元器件優(yōu)選控制問題已經(jīng)成為影響飛機可靠性的主要問題之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機研制試飛中出現(xiàn)的故障有三分之一與元器件的可靠性有關，其大部分失效原因在于元器件選用不當造成。因此，要求使用元器件單位把好選用關，即保證選用的電子元器件有足夠高的固有可靠性，從而在此基礎上提高產(chǎn)品使用可靠性。否則，即使采用再多如二次篩選、DPA等提高可靠性的措施，也會因選用的“先天不足”而效果甚微或不起作用。故加強元器件優(yōu)選控制，做好元器件的使用可靠性工作對整機研制非常重要。

航天單位在元器件可靠性管理中采用“五統(tǒng)一”政策，即統(tǒng)一選用、統(tǒng)一采購、統(tǒng)一監(jiān)制驗收、統(tǒng)一篩選測試和統(tǒng)一失效分析。實踐證明，“五統(tǒng)一”政策對保證航天型號的可靠性起到了很好作用，但對航空產(chǎn)品型號的研制，由于管理體制不同，“五統(tǒng)一”政策對航空型號總體單位而言難以執(zhí)行。在飛機型號研制過程中，航空型號總體單位采用元器件優(yōu)選控制是提高飛機、系統(tǒng)可靠性的重要內(nèi)容之一。

1 元器件的概念

1.1元器件的分類

元器件早期分為器件、元件兩大類。后來器件細分為真空電子器件、半導體器件（半導體分立器件、微電路等）、光電器件等；元件也細分為：電氣元件、機電元件等，以后又將機電元件中的電磁繼電器列為電磁元件。80年代前后，美國軍用標準及歐洲ESA標準將元器件劃分為：電氣、電子和機電元器件（EEEpart,簡稱為3E元器件）。隨著國際交流的日益深入，我國也逐漸將此分類引入，以避免在國際交流中造成混淆。目前通用的元器件分類[1]見圖1所示。

圖1 元器件分類

1.2 元器件的質(zhì)量保證等級

元器件質(zhì)量等級是指元器件裝機使用之前，在制造、試驗以及篩選過程中其質(zhì)量的控制等級[2]。國產(chǎn)元器件質(zhì)量等級(GJB/Z 299B預計用)按不同標準及技術條件組織生產(chǎn)的產(chǎn)品分為:

A級(細分為A1,A2,…,或A1B,A1Q,A1L,A1W,A2)；

B級(細分為B,B1,…,或B1,B2)；

C級(細分為C1,C2)。

1.3 元器件的可靠性與質(zhì)量等級的關系

軍用電子設備和系統(tǒng)在進行可靠性預計工作時，電子元器件的質(zhì)量等級直接影響其工作失效率。質(zhì)量系數(shù)是元器件質(zhì)量等級的參數(shù)指標，也是不同質(zhì)量等級對元器件失效率影響的調(diào)整系數(shù)，更是定量計算元器件可靠性參數(shù)失效率的重要依據(jù)。元器件的工作失效率λP為元器件在應用環(huán)境下的失效率，當質(zhì)量系數(shù)πQ越小，產(chǎn)品工作失效率λP越低[3]。普通雙極型晶體管工作失效率λP示例如圖2所示。

圖2 普通雙極型晶體管工作失效率

2 特種飛機通常采用的元器件優(yōu)選控制方式

2.1管理模式

目前在特種飛機研制過程中，僅對編制型號元器件優(yōu)選目錄進行元器件優(yōu)選法控制，通常采用的元器件管理模式如圖3所示。2.2存在的弊端

圖3 飛機研制通常采用的元器件管理方式

如圖3所示，型號總體單位在飛機研制時，按照使用單位的要求和型號的研制總要求均編制了型號元器件優(yōu)選目錄，但型號優(yōu)選目錄是在飛機研制的詳細設計階段根據(jù)承制單位上報的資料編制的，會出現(xiàn)承制單位對元器件的選用、采購十分隨意，以及許多低質(zhì)量等級的元器件被延續(xù)使用的現(xiàn)象，無法達到實際意義的優(yōu)選。并且隨著研制工作的深入，大量的超型號元器件優(yōu)選目錄元器件出現(xiàn)，例如某型號的超型號元器件優(yōu)選目錄元器件竟達千余種。不僅使主機廠研制工作非常被動，而且嚴重影響飛機系統(tǒng)、設備的可靠性水平。

3 先進的元器件優(yōu)選控制管理方式在型號中的應用

為改變元器件優(yōu)選管理方式存在的弊端，結(jié)合某型號元器件優(yōu)選管理經(jīng)驗，對目前飛機研制通常采用的元器件管理方式進行了優(yōu)化改進，通過型號元器件推薦目錄、型號元器件優(yōu)選目錄以及型號元器件控制三種目錄實現(xiàn)元器件的優(yōu)選控制，優(yōu)化后的元器件管理方式如圖4所示。

3.1 型號電子元器件推薦目錄

在飛機型號研制初期,編制型號電子元器件優(yōu)選目錄的條件還不具備,為了提前規(guī)范元器件的使用,需要先制定型號元器件推薦目錄。型號元器件推薦目錄是根據(jù)類似型號的元器件數(shù)據(jù)和經(jīng)驗制定的，是一個較窄的元器件選擇范圍。它作為機載設備協(xié)議頂層文件的一部分，供機載設備承制單位在研制開始時使用。

型號元器件推薦目錄元器件的種類可分為：半導體數(shù)字集成電路、半導體模擬集成電路、半導體微處理器與存貯器及外圍電路、半導體接口電路、混合集成電路、晶體管、二極管、光電器件、電阻器及電位器、電容器、電感器、繼電器、電連接器、開關、熔斷器、聲表面波器件和晶體振蕩器及晶體諧振器等。

圖4 先進的元器件選用控制流程

型號元器件推薦目錄應按照以下原則制定：

1)優(yōu)先推薦成熟的、質(zhì)量穩(wěn)定的、可靠性高的、有發(fā)展前途的、能持續(xù)供貨的標準元器件，杜絕使用淘汰元器件；

2)優(yōu)先推薦國產(chǎn)元器件，尤其是軍用元器件合格產(chǎn)品目錄QPL和合格制造廠家目錄QML上的元器件及“七?！倍c生產(chǎn)廠家的元器件；

3)系列型號用元器件，要堅持繼承性；

4)最大限度地壓縮元器件的品種、規(guī)格,但盡可能滿足60-70%的設備研制元器件需求；

5)元器件采用的標準應具有先進性和現(xiàn)實可行性；

6)為保證供貨進度并有選擇余地，可為同一品種元器件選擇兩個供貨單位。

3.2 型號電子元器件優(yōu)選目錄

因為型號元器件推薦目錄的元器件范圍較小，不能100%滿足研制所需元器件，設備承制單位會提出大量超出型號推薦目錄的元器件，根據(jù)超型號元器件推薦目錄元器件處理情況，開始對型號推薦目錄補充、修改和完善。經(jīng)過擴充的推薦目錄，變成兩個部分：型號元器件優(yōu)選目錄和型號元器件控制目錄。這兩個部分包含了飛機系統(tǒng)、設備所采用全部元器件，飛機系統(tǒng)、設備使用的元器件不應超出兩個目錄之外。

型號元器件優(yōu)選目錄包含的元器件類別和型號元器件推薦目錄的一樣，補充了原型號元器件推薦目錄中未錄入的符合優(yōu)選原則的元器件，并刪除沒有單位選用的元器件品種后，可使型號元器件優(yōu)選目錄更加符合型號研制要求。

3.3 型號電子元器件控制目錄

由于飛機各系統(tǒng)、設備對元器件的需求千差萬別，涉及各類元器件千余種，型號規(guī)格數(shù)千個，為了降低成本、重量和體積，各承制單位普遍有使用工業(yè)級元器件代替的趨勢，在民用技術中，存在大量超型號優(yōu)選目錄的元器件，其中大部分為塑封半導體器件。因此，編制型號元器件控制目錄，應包含保留使用的元器件和限制使用的元器件。這部分元器件的質(zhì)量控制，是解決水桶“短板”效應，提高系統(tǒng)、設備可靠性水平的關鍵。

通過加強型號電子元器件控制目錄的質(zhì)量控制，可促進承制單位自主提高選取優(yōu)選目錄中元器件的積極性。

3.4 三種目錄的關系

型號元器件推薦目錄、型號元器件優(yōu)選目錄以及型號元器件控制目錄三種目錄的關系見圖5。3.5三種目錄的管理

圖5 三種目錄的關系

對型號元器件推薦目錄、型號元器件優(yōu)選目錄以及型號元器件控制目錄應按照研制階段嚴格控制使用：

1）批準發(fā)布的型號元器件推薦目錄或型號元器件優(yōu)選目錄應作為元器件選用的指導文件或標準予以實施；

2）編制有效的管理程序控制型號元器件控制目錄中元器件的品種和數(shù)量；

3）成立元器件優(yōu)選管理小組，并根據(jù)型號任務的進展以及元器件品種、數(shù)量和供貨單位等信息的變化及時修訂目錄，對目錄實施動態(tài)管理；

4）元器件優(yōu)選管理小組檢查、監(jiān)督目錄的實施。

4 優(yōu)化后管理方式實施效果

通過先進的元器件優(yōu)選控制方式在型號中的應用，杜絕了元器件質(zhì)量批次不合格現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品使用可靠性。通過這種先進的元器件選用控制管理方式，將原來在詳細設計階段開始型號元器件優(yōu)選目錄提前到方案階段，編制《型號元器件推薦目錄》供機載設備承制單位提前規(guī)范元器件的選用，更加有效地提高設備、系統(tǒng)的可靠性，降低維修費用，減少維修備件和維修人力，提高飛機保障性，使飛機壽命周期費用降低。通過型號元器件推薦目錄的實施，對超目錄實施控制，徹底解決了“承制單位上報什么元器件，優(yōu)選目錄就優(yōu)選什么元器件”的弊端。

將原來型號元器件優(yōu)選目錄的概念細分為《型號電子元器件優(yōu)選目錄》和《型號電子元器件控制目錄》兩個部分，兩個部分的總和相當于型號所有的元器件清單。對元器件優(yōu)選目錄和元器件控制目錄區(qū)別質(zhì)量控制管理流程，使承制單位增加采用優(yōu)選元器件的主觀能動性。同時，在編制型號電子元器件控制目錄時，要求在電子元器件合同上應注明下廠監(jiān)制驗收要求并加強電子元器件二次篩選要求，以保證元器件控制目錄中所涉及元器件的可靠使用。

5 結(jié)語

雖然電子元器件的固有可靠性是由電子元器件廠設計、生產(chǎn)所決定，但對飛機型號總體單位來說，做好型號中電子元器件的優(yōu)選控制，不僅能減少裝機品種、規(guī)格，降低壽命周期費用，提高元器件的使用可靠性，而且也能對保證飛機、系統(tǒng)的可靠性起到根本作用。

[1]余振醒.軍用元器件使用質(zhì)量保證指南[M].北京：國防科學技術工業(yè)委員會科技與質(zhì)量司，國防科技工業(yè)質(zhì)量與可靠性研究中心，2002.

[2]《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2000.

[3]楊為民.可靠性維修性保障性[M].北京：國防工業(yè)出版社，1995.

>>>作者簡介

姚菲，男，1980年出生，2016年畢業(yè)于西安電子科技大學，碩士，研究方向為航空火力控制與指揮。

Application of Advanced Element Optimization Control Mode in Aircraft Development

Yao Fei
(Aviation Military Representative Office of PLA Navy in Yanliang District,Xian,Shanxi,710089)

The paper proposes an optimization management mode combining model element recommendation catalogue,model element optimization catalogue and model element control catalogue through analyzing on the current element management mode to realize element optimization management control.

Aircraft development;Element;Aircraft reliability

2016-10-05）