专利名称：航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法
技术领域：
本发明涉及热真空环境适应性的评价技术领域，特别是涉及一种航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法。
背景技术：
元器件在热真空环境下失效导致卫星任务失败的案例屡有报道，例如，1978年发射的国际紫外探测器(IUE)，由于热设计错误等原因，使得这颗紫外探测器卫星上计算机的4K和8K存储器碎裂；1978年发射的日本广播实验卫星(BSE)，因为行波管电源高压电弧放电，造成保护电路失效，无法向行波管供电，导致卫星1980年寿命结束；1983年美国的陆地卫星(Landsat-4)，4个太阳电池阵中有2个电源电缆损坏，故障原因是热循环使导体出现应力，而后导致电缆损坏；1987年发射的美国地球静止环境业务卫星G0ES-7，在1993年4月卫星的数据收集平台问讯(DCPI)系统出现异常，在每天星食期后约I小时，I号S-波段接收机不能接收来自指令和数据捕获(CDA)站的询问信号，后发现接收机的频率稳定度超出需要值±5kHz的限制，原因是星食期后卫星温度较低；1993年欧空局发射的欧洲气象卫星(Meteosat)，辐射计连续发生故障，经分析是仪器上形成的冰破坏了仪器的光学表面。热真空试验是空间环境试验中非常重要的一项试验，它对暴露产品中隐藏的缺陷，保证和提高产品的质量和可靠性起很重要的作用。我国在军用电子元器件新品、型谱等产品以及航天工程用元器件的鉴定检验中，根据航天用户的要求，对部分产品开展了热真空试验评价。由于元器件级热真空试验方法标准的缺项，在制定试验方案时，主要参考的是卫星组件、分系统及整星的热真空试验方法。卫星组件、分系统及整星的热真空试验应力条件设置主要依据卫星任务的特点，根据最高和最低预视温度进行相应的加严考核，如GJB1027中对试验时间的规定“至少3次温度循环。每次循环一般在最高(低)温度值各保持4 8h。”并且，对于长期任务，GJB1027等现有试验标准没有给出试验应力与任务环境应力之间的对应关系。航天器用元器件在任务期间的温度循环应力主要受航天器周期性的进入地球阴影区所调制，当型号任务周期较长时，若按1:1对元器件进行热真空试验，试验的循环次数多，不但耗时长，而且成本高、结果不准确。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明首先要解决的技术问题是如何提供一种能够快速、准确地评价元器件在热真空环境下性能的方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法，包括以下步骤SI、对航天器用元器件热真空环境进行应力分析，确定热真空环境地面试验的真空应力、热应力和电应力；S2、确定热真空地面试验的循环次数；S3、根据步骤SI和S2确定的试验条件对航天器用元器件进行热真空地面试验，以判定航天器用元器件样品是否合格，所述试验条件包括所述真空应力、热应力、电应力和循环次数；S4、若不合格样品数小于等于抽样方案规定的合格判定数，则评价所试验的该批元器件的热真空环境适应性满足任务要求；否则评价为不满足任务要求。优选地,步骤S2具体包括S21 :确定航天器舱内最劣情况下的温度范围AT2 ；S22 :根据所述热应力和所述温度范围Λ T2计算热真空环境试验的加速因子AF ；S23 :根据航天器运行周期和任务执行时间，以及所述加速因子AF确定热真空地面试验的循环次数N。优选地，
^ Y qAF=——-
AT2其中，AT1为元器件试验的极限温差，根据所述热应力得到，q表示与元器件材料工艺相关的常数。优选地，N= (y/x) /AF其中，X表示航天器运行周期，y表示航天器任务执行时间。优选地，当(y/x) /AF计算出结果为小数时，采取只入不舍的原则取整。优选地，步骤S3中，每次试验针对一批航天器用元器件进行，试验时，元器件采用批允许不合格品率LTro抽样方法，根据任务末期元器件生存概率进行选择。优选地，步骤S3中，若试验过程中或试验后出现以下情况之一，则判定元器件为不合格1)试验过程中出现放电、飞弧或有害电晕；2)试验过程中监测到元器件的功能不正常或参数超差；3)试验后发现元器件出现外壳、引线或封口损坏，或标志�：�4)试验后元器件终点测量或检验不合格；5)试验后对密封的元器件进行检漏试验，结果为不合格。(三)有益效果上述技术方案具有如下优点本发明在分析热真空环境应力的基础上，通过物理失效加速模型确定地面试验的循环次数，从而进行试验，能够快速、准确的评价航天器用元器件在热真空环境下的性能，为合理选择航天器用元器件产品提供了依据。
图1是本发明的方法流程图；图2是元器件热真空环境试验剖面示意图；图3是航天器舱内最劣情况温度范围示意图；图4是星地热真空环境应力因子示意图；图5是DC/DC热真空环境试验剖面示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1所示，本发明提供一种航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法，包括以下步骤SI、对航天器用元器件热真空环境进行应力分析，确定热真空环境地面试验的真空应力、热应力和电应力，即试验应力剖面，如图2所示；航天器表面的器(组)件直接暴露在宇宙空间。因此，对于不同轨道的航天器外元器件实际所处的真空度变化范围很大。对于安装在航天器内各个非密封舱中的器件，由于排气孔流导的限制和舱内各种材料的出气，使舱内压力比舱外高出几个数量级。舱内压力与轨道高度、排气孔通导、舱内材料出气、轨道运行时间有关，在入轨后几百小时内，一般约KT1 10_6Pa。对于密封舱内的元器件，舱内虽然存在一定的气体，但因为在轨道上处于失重状态，对流传热不起作用。航天器用元器件主要有连续工作和间歇工作两种状态，任务期间对于组件和分系统进行开、关机操作，元器件将遭受开、关电应力。航天器在空间的热环境主要是指冷黑和太阳辐照环境不考虑太阳与航天器的辐射，宇宙空间的能量密度约为1\10_5胃/1112，相当于温度为31(的黑体所发出的能量。在太空航天器的热辐射全被太空所吸收，没有二次反射，这一环境即为冷黑环境，也叫热沉。主要外热源是太阳电磁辐射(相当于一个6000K的黑体辐射)，阳光照射时能产生100°C的高温，无阳光照射时降到-200°C以下的超低温，在航天器阴阳转换时，舱内外的温度波动，元器件将遭受温度循环应力。航天器的舱内温度根据需要一般控制在-10°C 55°C的范围内，暴露在舱外的电子设备温度范围一般在_120°C 150°C。某些材料在冷黑环境中会产生老化和脆化，影响元器件的性能。而航天用集成电路根据航天器的运行轨道、在航天器中的位置和工作模式，其热环境又有所不同。热真空试验是一种环境模拟试验，也是综合环境试验，通常来说，试验要素主要有如下几点1)试验真空度(即真空应力);2)极限温度(即热应力);3)极限温度保持时间；4)温变速率；5)电应力和工作时间；6)试验循环次数；7)监测参数；8)失效判据(即不合格判据)。根据空间环境热分析计算，试验真空度采用优于1. 3X 10 真空度，热传导系数为万分之一常压条件，可以评价航天器用元器件热物理性状效应影响。在极限温度保持时间确定上，根据被试元器件的重量进行选择，使得被试器件在极限温度下能够达到热平衡。极限温度保持时间应大于表I中的值。表I极限温度下的试验时间
权利要求
1.一种航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法，其特征在于，包括以下步骤 51、对航天器用元器件热真空环境进行应力分析，确定热真空环境地面试验的真空应力、热应力和电应力； 52、确定热真空地面试验的循环次数； 53、根据步骤SI和S2确定的试验条件对航天器用元器件进行热真空地面试验，以判定航天器用元器件样品是否合格，所述试验条件包括所述真空应力、热应力、电应力和循环次数； 54、若不合格样品数小于等于抽样方案规定的合格判定数，则评价所试验的该批元器件的热真空环境适应性满足任务要求；否则评价为不满足任务要求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括 521:确定航天器舱内最劣情况下的温度范围AT2 ； 522:根据所述热应力和所述温度范围Λ T2计算热真空环境试验的加速因子AF ； 523:根据航天器运行周期和任务执行时间，以及所述加速因子AF确定热真空地面试验的循环次数N。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，N= (y/x) /AF 其中，X表示航天器运行周期，y表示航天器任务执行时间。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当(y/x)/AF计算出结果为小数时，采取只入不舍的原则取整。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，每次试验针对一批航天器用元器件进行，试验时，元器件采用批允许不合格品率LTro抽样方法，根据任务末期元器件生存概率进行选择。
7.如权利要求f6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，若试验过程中或试验后出现以下情况之一，则判定元器件为不合格1)试验过程中出现放电、飞弧或有害电晕；2)试验过程中监测到元器件的功能不正常或参数超差；3)试验后发现元器件出现外壳、弓丨线或封口损坏，或标志�：�4)试验后元器件终点测量或检验不合格；5)试验后对密封的元器件进行检漏试验，结果为不合格。
全文摘要
本发明涉及热真空环境适应性的评价技术领域，公开了一种航天器用元器件热真空环境适应性的评价方法，包括以下步骤S1.对航天器用元器件热真空环境进行应力分析，确定热真空环境地面试验的真空应力、热应力和电应力；S2.确定热真空地面试验的循环次数；S3.根据步骤S1和S2确定的试验条件对航天器用元器件进行热真空地面试验，以判定航天器用元器件样品是否合格；S4.若不合格样品数小于等于抽样方案规定的合格判定数，则评价所试验的该批元器件的热真空环境适应性满足任务要求；否则评价为不满足任务要求。本发明能够快速、准确的评价航天器用元器件在热真空环境下的性能，为合理选择航天器用元器件产品提供了依据。
文档编号G01M99/00GK102981081SQ20121051121
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者王群勇, 冯颖, 阳辉, 白桦 申请人:北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司
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