范爽 凌云峰 侯力

摘要：隨著我國航天事業(yè)的快速發(fā)展，近年來，航天型號的研制呈現(xiàn)出了需求多樣化的特征，除了高可靠、長壽命等需求之外，快速響應(yīng)、低成本和可維修等因素也逐步地成為了項目研制過程中需要重點考慮的因素。而航天型號元器件作為航天型號研制的基礎(chǔ)，其選擇、保證和應(yīng)用等環(huán)節(jié)的需求也應(yīng)發(fā)生變化?；诖耍疚闹饕獙教煨吞栐骷x用策略進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：航天型號;元器件;選用策略

1 前言

我國航天產(chǎn)品主要包括導(dǎo)彈、運載火箭、航天器、地面支撐設(shè)備，航天產(chǎn)品上使用的元器件都屬于航天型號元器件，型號元器件的可靠性取決于元器件的固有可靠性和應(yīng)用可靠性，正確選用元器件是保證元器件應(yīng)用可靠性的重要環(huán)節(jié)。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

針對航天型號元器件選用和保證工作，國內(nèi)外均開展了廣泛的研究工作。而當(dāng)前型號中普遍采用的是根據(jù)元器件的等級和風(fēng)險等因素為元器件分組的方法。

以國內(nèi)為例，目前，在型號研制的過程中，根據(jù)元器件的質(zhì)量等級，航天型號元器件被分為了A、B兩組。例如：對于集成電路，A組的元器件的質(zhì)量等級為S級或V級，B組的元器件的質(zhì)量等級為B級或Q級。在選用時，設(shè)計壽命在L年以上的航天器均要求選用A組的元器件，設(shè)計壽命在L年以下的航天器均要求選用B組的元器件。若選用的元器件低于規(guī)定的質(zhì)量等級，則需要開展“升級試驗”等針對性的質(zhì)量保證工作。此外，整星各個單機、分系統(tǒng)的元器件均應(yīng)按照這一原則進(jìn)行選用，以保證元器件的質(zhì)量。

同樣，美國宇航局（NASA）的GSFC、MSFC和國際空間站，歐空局（ESA），以及日本JAXA等也采用了類似的劃分方法。對于航天型號元器件，MSFC將其劃分為了4個等級;GSFC和ESA將其劃分為了3個等級;國際空間站和JAXA將其劃分為了2個等級。其中，NASA將元器件的等級分組與型號任務(wù)的風(fēng)險等級聯(lián)系在一起，同時還給出了各個等級所對應(yīng)的型號的典型設(shè)計壽命年限。

分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前所采用的“分組”選用和保證方式有利于型號內(nèi)部或型號之間的元器件批產(chǎn)配套和調(diào)撥使用，但是無法滿足各分系統(tǒng)、單機在先進(jìn)性和低成本等方面的差異化選用需求，也沒有與元器件應(yīng)用環(huán)節(jié)所采取的冗余、備份等實際的應(yīng)用方式相關(guān)聯(lián)。特別是對于功能密度高、成本控制嚴(yán)格的小衛(wèi)星，空間站的可維修更換系統(tǒng)和衛(wèi)星的搭載試驗單元等，傳統(tǒng)的選用方法在低成本等需求方面顯示出了一定的局限性。因此，針對當(dāng)前航天型號研制任務(wù)的新需求，需要探索一種能夠區(qū)別對待各分系統(tǒng)、單機的需求的元器件選用和保證模式。

3 航天元器件選用原則

預(yù)計工作8年的長壽命衛(wèi)星，所用元器件的工作失效率Ap=10{～10‰，某些要求長儲存的戰(zhàn)略武器非工作狀態(tài)的失效率（AN）需高于10機;導(dǎo)彈衛(wèi)星對于內(nèi)部元器件有不同程度的抗輻射要求，不同應(yīng)用環(huán)境的導(dǎo)彈還有特殊的抗?jié)駸帷⒛望}霧等要求;為了盡可能減少推進(jìn)航天產(chǎn)品的動力功耗，要求所用元器件需具備重量輕、體積小和功耗低的特點;航天元器件應(yīng)用前需用較長時間進(jìn)行嚴(yán)格的應(yīng)用驗證，用于航天型號產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)凍結(jié)后，一般不能隨意變更元器件，元器件的服役周期長。因此，為了保障元器件的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性，在設(shè)計選用時，除了關(guān)注元器件的性能、環(huán)境、可靠性要求，還需遵循元器件適用性、通用性、成熟性、經(jīng)濟(jì)性和自主可控等原則。

3.1 選用國產(chǎn)元器件

隨著我國武器裝備高速發(fā)展，在西方國家高度渲染中國威脅論的背景下，美國國會通過了一系列法案，禁止對我國出口用于軍事裝備的元器件，列出了控制對華出口清單。當(dāng)前我國武器裝備元器件自主保障的形勢已十分嚴(yán)峻，某些核心或關(guān)鍵元器件如FPGA、DSP等長期依賴進(jìn)口，時刻面臨禁運、停產(chǎn)、斷檔等風(fēng)險，已嚴(yán)重制約著型號的定型和批生產(chǎn)。因此，優(yōu)先選用國產(chǎn)元器件已是當(dāng)務(wù)之急。對于全軍裝備研制五年計劃確定的主要裝備型號使用的進(jìn)口電子元器件的規(guī)格和數(shù)量控制比例不超過5%，其中使用的紫色、橙色和黃色等級的進(jìn)口電子元器件的總和不得超過2%，使用進(jìn)口電子元器件的經(jīng)費比例控制不超過10%。

3.2 選用目錄內(nèi)元器件

航天元器件的選用首選有飛行經(jīng)歷或具有相似型號上成功應(yīng)用的元器件。（航天型號電子元器件選用目錄》是航天產(chǎn)品選擇元器件的主要依據(jù)，應(yīng)首先在目錄內(nèi)編制型號用“優(yōu)選目錄”，優(yōu)先選用在型號元器件目錄內(nèi)的元器件。其次對元器件性能、參數(shù)的選用應(yīng)考慮抗力學(xué)環(huán)境的設(shè)計、降額設(shè)計、容差設(shè)計、熱設(shè)計、抗輻射設(shè)計、靜電防護(hù)的設(shè)計等要求。按照GJB/Z35要求進(jìn)行降額設(shè)計、按照GJB/Z89要求進(jìn)行容差設(shè)計、按GJB/Z299C要求進(jìn)行可靠性預(yù)計、選用功率器件和溫度敏感器件時按GJB/Z27要求進(jìn)行熱設(shè)計，若無法選購到高質(zhì)量等級的元器件，應(yīng)考慮冗余設(shè)計等措施。

4 不同應(yīng)用等級的元器件選用要求

目前，航天型號元器件普遍采用質(zhì)量等級對其質(zhì)量水平進(jìn)行標(biāo)定，元器件的應(yīng)用等級如何與質(zhì)量等級相關(guān)聯(lián)是本方法的關(guān)鍵。由于元器件品種多、門類復(fù)雜，不同類別的元器件可獲得的質(zhì)量等級不同，因此，對于不同類型的元器件，其應(yīng)用等級與質(zhì)量等級具有不同的對應(yīng)關(guān)系。

以單片集成電路為例，說明如下：

a）對于國產(chǎn)單片集成電路，當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅰ和Ⅱ級時，應(yīng)選用宇航認(rèn)定合格的質(zhì)量等級（例如：CASTB/C等級和YA/YB等級等）;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅲ級時，應(yīng)選用GJB貫標(biāo)等級以上的質(zhì)量等級;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅳ級時，應(yīng)選用七?；蛞陨系南喈?dāng)質(zhì)量等級;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅴ級時，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級或商用級器件。

b）對于進(jìn)口單片集成電路，當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅰ級時，應(yīng)選用S級、V級的質(zhì)量等級;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅱ和Ⅲ級時，應(yīng)選用Q級、B級以上的質(zhì)量等級;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅳ級時，應(yīng)選用883或以上的相當(dāng)質(zhì)量等級;當(dāng)其應(yīng)用等級為Ⅴ級時，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級或商用級器件。

在型號實際選用的過程中，由于采購渠道、成本控制等原因?qū)е滤x用的元器件不能滿足質(zhì)量等級的最低要求時，一些“低等級器件”通過升級試驗等加嚴(yán)的質(zhì)量保證措施可以被選用到具有較高應(yīng)用等級的場合。此外，在選用過程中，還應(yīng)根據(jù)單機擬定工作的軌道、壽命，分析空間輻射對元器件的影響?？闺婋x總劑量要求應(yīng)充分考慮元器件不同應(yīng)用等級的總劑量指標(biāo)，對于單粒子效應(yīng)，應(yīng)用等級為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級的元器件應(yīng)充分評估器件的抗單粒子能力并采取防護(hù)設(shè)計措施。

5 結(jié)語

航天元器件是航天型號的基礎(chǔ)，只有奠定了牢固的基礎(chǔ)，航天型號才能更好、更快地發(fā)展。近些年來，航天型號產(chǎn)品的質(zhì)量控制從源頭抓起，對型號元器件的選用過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，在元器件的研制生產(chǎn)和交付使用過程中均取得了良好的效果，保障了航天型號產(chǎn)品研制綜合質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]QJ892-1985，航天產(chǎn)品特性分類和管理要求[S].

（作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所）