姚菲

（海軍駐閻良地區(qū)軍事代表室，陜西西安710089）

先進(jìn)的元器件優(yōu)選控制方式在飛機(jī)研制中的應(yīng)用

姚菲

（海軍駐閻良地區(qū)軍事代表室，陜西西安710089）

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

飛機(jī)研制；元器件；飛機(jī)可靠性

0 引言

隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展和飛機(jī)性能的提高，大量的元器件應(yīng)用于飛機(jī)型號(hào)研制,甚至有些采用機(jī)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(wèn)題已經(jīng)成為影響飛機(jī)可靠性的主要問(wèn)題之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)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(guān)，其大部分失效原因在于元器件選用不當(dāng)造成。因此，要求使用元器件單位把好選用關(guān)，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(chǔ)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(huì)因選用的“先天不足”而效果甚微或不起作用。故加強(qiáng)元器件優(yōu)選控制，做好元器件的使用可靠性工作對(duì)整機(jī)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(gòu)、統(tǒng)一監(jiān)制驗(yàn)收、統(tǒng)一篩選測(cè)試和統(tǒng)一失效分析。實(shí)踐證明，“五統(tǒng)一”政策對(duì)保證航天型號(hào)的可靠性起到了很好作用，但對(duì)航空產(chǎn)品型號(hào)的研制，由于管理體制不同，“五統(tǒng)一”政策對(duì)航空型號(hào)總體單位而言難以執(zhí)行。在飛機(jī)型號(hào)研制過(guò)程中，航空型號(hào)總體單位采用元器件優(yōu)選控制是提高飛機(jī)、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(lái)器件細(xì)分為真空電子器件、半導(dǎo)體器件（半導(dǎo)體分立器件、微電路等）、光電器件等；元件也細(xì)分為：電氣元件、機(jī)電元件等，以后又將機(jī)電元件中的電磁繼電器列為電磁元件。80年代前后，美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)及歐洲ESA標(biāo)準(zhǔn)將元器件劃分為：電氣、電子和機(jī)電元器件（EEEpart,簡(jiǎn)稱為3E元器件）。隨著國(guó)際交流的日益深入，我國(guó)也逐漸將此分類引入，以避免在國(guó)際交流中造成混淆。目前通用的元器件分類[1]見(jiàn)圖1所示。

圖1 元器件分類

1.2 元器件的質(zhì)量保證等級(jí)

元器件質(zhì)量等級(jí)是指元器件裝機(jī)使用之前，在制造、試驗(yàn)以及篩選過(guò)程中其質(zhì)量的控制等級(jí)[2]。國(guó)產(chǎn)元器件質(zhì)量等級(jí)(GJB/Z 299B預(yù)計(jì)用)按不同標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)條件組織生產(chǎn)的產(chǎn)品分為:

A級(jí)(細(xì)分為A1,A2,…,或A1B,A1Q,A1L,A1W,A2)；

B級(jí)(細(xì)分為B,B1,…,或B1,B2)；

C級(jí)(細(xì)分為C1,C2)。

1.3 元器件的可靠性與質(zhì)量等級(jí)的關(guān)系

軍用電子設(shè)備和系統(tǒng)在進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)工作時(shí)，電子元器件的質(zhì)量等級(jí)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(jí)的參數(shù)指標(biāo)，也是不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)元器件失效率影響的調(diào)整系數(shù)，更是定量計(jì)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(yīng)用環(huán)境下的失效率，當(dāng)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(jī)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(jī)研制過(guò)程中，僅對(duì)編制型號(hào)元器件優(yōu)選目錄進(jìn)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(jī)研制通常采用的元器件管理方式

如圖3所示，型號(hào)總體單位在飛機(jī)研制時(shí)，按照使用單位的要求和型號(hào)的研制總要求均編制了型號(hào)元器件優(yōu)選目錄，但型號(hào)優(yōu)選目錄是在飛機(jī)研制的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段根據(jù)承制單位上報(bào)的資料編制的，會(huì)出現(xiàn)承制單位對(duì)元器件的選用、采購(gòu)十分隨意，以及許多低質(zhì)量等級(jí)的元器件被延續(xù)使用的現(xiàn)象，無(wú)法達(dá)到實(shí)際意義的優(yōu)選。并且隨著研制工作的深入，大量的超型號(hào)元器件優(yōu)選目錄元器件出現(xiàn)，例如某型號(hào)的超型號(hào)元器件優(yōu)選目錄元器件竟達(dá)千余種。不僅使主機(jī)廠研制工作非常被動(dòng)，而且嚴(yán)重影響飛機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備的可靠性水平。

3 先進(jìn)的元器件優(yōu)選控制管理方式在型號(hào)中的應(yīng)用

為改變?cè)骷?yōu)選管理方式存在的弊端，結(jié)合某型號(hào)元器件優(yōu)選管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前飛機(jī)研制通常采用的元器件管理方式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，通過(guò)型號(hào)元器件推薦目錄、型號(hào)元器件優(yōu)選目錄以及型號(hào)元器件控制三種目錄實(shí)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(hào)電子元器件推薦目錄

在飛機(jī)型號(hào)研制初期,編制型號(hào)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(hào)元器件推薦目錄。型號(hào)元器件推薦目錄是根據(jù)類似型號(hào)的元器件數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)制定的，是一個(gè)較窄的元器件選擇范圍。它作為機(jī)載設(shè)備協(xié)議頂層文件的一部分，供機(jī)載設(shè)備承制單位在研制開(kāi)始時(shí)使用。

型號(hào)元器件推薦目錄元器件的種類可分為：半導(dǎo)體數(shù)字集成電路、半導(dǎo)體模擬集成電路、半導(dǎo)體微處理器與存貯器及外圍電路、半導(dǎo)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(kāi)關(guān)、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(jìn)的元器件選用控制流程

型號(hào)元器件推薦目錄應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)元器件，杜絕使用淘汰元器件；

2)優(yōu)先推薦國(guó)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(diǎn)生產(chǎn)廠家的元器件；

3)系列型號(hào)用元器件，要堅(jiān)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(shè)備研制元器件需求；

5)元器件采用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有先進(jìn)性和現(xiàn)實(shí)可行性；

6)為保證供貨進(jìn)度并有選擇余地，可為同一品種元器件選擇兩個(gè)供貨單位。

3.2 型號(hào)電子元器件優(yōu)選目錄

因?yàn)樾吞?hào)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(shè)備承制單位會(huì)提出大量超出型號(hào)推薦目錄的元器件，根據(jù)超型號(hào)元器件推薦目錄元器件處理情況，開(kāi)始對(duì)型號(hào)推薦目錄補(bǔ)充、修改和完善。經(jīng)過(guò)擴(kuò)充的推薦目錄，變成兩個(gè)部分：型號(hào)元器件優(yōu)選目錄和型號(hào)元器件控制目錄。這兩個(gè)部分包含了飛機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備所采用全部元器件，飛機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備使用的元器件不應(yīng)超出兩個(gè)目錄之外。

型號(hào)元器件優(yōu)選目錄包含的元器件類別和型號(hào)元器件推薦目錄的一樣，補(bǔ)充了原型號(hào)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(méi)有單位選用的元器件品種后，可使型號(hào)元器件優(yōu)選目錄更加符合型號(hào)研制要求。

3.3 型號(hào)電子元器件控制目錄

由于飛機(jī)各系統(tǒng)、設(shè)備對(duì)元器件的需求千差萬(wàn)別，涉及各類元器件千余種，型號(hào)規(guī)格數(shù)千個(gè)，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(jí)元器件代替的趨勢(shì)，在民用技術(shù)中，存在大量超型號(hào)優(yōu)選目錄的元器件，其中大部分為塑封半導(dǎo)體器件。因此，編制型號(hào)元器件控制目錄，應(yīng)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(yīng)，提高系統(tǒng)、設(shè)備可靠性水平的關(guān)鍵。

通過(guò)加強(qiáng)型號(hào)電子元器件控制目錄的質(zhì)量控制，可促進(jìn)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(guān)系

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

圖5 三種目錄的關(guān)系

對(duì)型號(hào)元器件推薦目錄、型號(hào)元器件優(yōu)選目錄以及型號(hào)元器件控制目錄應(yīng)按照研制階段嚴(yán)格控制使用：

1）批準(zhǔn)發(fā)布的型號(hào)元器件推薦目錄或型號(hào)元器件優(yōu)選目錄應(yīng)作為元器件選用的指導(dǎo)文件或標(biāo)準(zhǔn)予以實(shí)施；

2）編制有效的管理程序控制型號(hào)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(hào)任務(wù)的進(jìn)展以及元器件品種、數(shù)量和供貨單位等信息的變化及時(shí)修訂目錄，對(duì)目錄實(shí)施動(dòng)態(tài)管理；

4）元器件優(yōu)選管理小組檢查、監(jiān)督目錄的實(shí)施。

4 優(yōu)化后管理方式實(shí)施效果

通過(guò)先進(jìn)的元器件優(yōu)選控制方式在型號(hào)中的應(yīng)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(guò)這種先進(jìn)的元器件選用控制管理方式，將原來(lái)在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段開(kāi)始型號(hào)元器件優(yōu)選目錄提前到方案階段，編制《型號(hào)元器件推薦目錄》供機(jī)載設(shè)備承制單位提前規(guī)范元器件的選用，更加有效地提高設(shè)備、系統(tǒng)的可靠性，降低維修費(fèi)用，減少維修備件和維修人力，提高飛機(jī)保障性，使飛機(jī)壽命周期費(fèi)用降低。通過(guò)型號(hào)元器件推薦目錄的實(shí)施，對(duì)超目錄實(shí)施控制，徹底解決了“承制單位上報(bào)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(lái)型號(hào)元器件優(yōu)選目錄的概念細(xì)分為《型號(hào)電子元器件優(yōu)選目錄》和《型號(hào)電子元器件控制目錄》兩個(gè)部分，兩個(gè)部分的總和相當(dāng)于型號(hào)所有的元器件清單。對(duì)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(dòng)性。同時(shí)，在編制型號(hào)電子元器件控制目錄時(shí)，要求在電子元器件合同上應(yīng)注明下廠監(jiān)制驗(yàn)收要求并加強(qiáng)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(yǔ)

雖然電子元器件的固有可靠性是由電子元器件廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)所決定，但對(duì)飛機(jī)型號(hào)總體單位來(lái)說(shuō)，做好型號(hào)中電子元器件的優(yōu)選控制，不僅能減少裝機(jī)品種、規(guī)格，降低壽命周期費(fèi)用，提高元器件的使用可靠性，而且也能對(duì)保證飛機(jī)、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(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)科技與質(zhì)量司，國(guó)防科技工業(yè)質(zhì)量與可靠性研究中心，2002.

[2]《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[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(guó)防工業(yè)出版社，1995.

>>>作者簡(jiǎn)介

姚菲，男，1980年出生，2016年畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)，碩士，研究方向?yàn)楹娇栈鹆刂婆c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）