QJ 2437-1993 卫星故障模式影响和危害度分析.pdf

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1、Q .J 中华人吴共和自航空航天工业部黠天工业标准QJ 2437-93 卫星故障模式影响和危害度分析1993-03-20发布1993-11-20实施中华人畏共和噩航空航天工业部发布中华人民共和国航空航天工业部航天工业标准QJ 2437-93 王星故障模式影响和危害重分新1 范理1. 1 主题内容本标准规定了卫星及其分系统和设备放肆模式、影响和危害度分析(简称FMECA)约要求和实施方法.1. 2 适用范围本标准运用于卫星及其分系统和设备在各研制阶段的故薄模式影响和危害度分析.卫星地面设备亦可参照使用2 引用文件GB 3187 可靠性基本名词术语及定义GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大

2、缀GJB 451 可靠性维侈险术语。1408舷天器和导弹武苦苦系统可靠性大绢3 定义产品具有一项或几项特定功能的单元-可指卫星及其所属分系统、设备或部件等z其它术语觅GB3187和GJB451. 4 -A重要求4. 1 卫星FMECA工作应达到揭示产品设计缺瘾，攻进或评定卫星及其分系统、设备或部件的设计可靠性的目的.识里IJ各级产品可能的故障模式，特别是灾难性.关键性的故璋模式.分析它们可能产生约影呐，确定其严重注荤结计其危害度.4. 2 应根据卫星不同研制阶段可用信患、量的多少军司设计任务要求，选择合适的FMECA方法组FMECA方法包括功能分析法和硬件分析法.4. 3 确定被分析的最低产品

3、级别，必须综合考虑产品的成熟程度、慰问进度要求在人力和经费的许可程度以及对卫星可靠性泌要求等因素，童在空航天工业部19知03-20批准1993-11-20实施QJ 2437-93 4.4 FMECA工作必须由熟悉其分析对象的设计人员为主体来完成，并取得可靠性专业人员约协助和方法指导e4. S FMECA工作应与产品功能设计同步进行，使分析的结果在产品的最终设计中得到反裂，4.6 在产!fu设计评审中，特别是黯段键设计评审中应对产易的FMECA报告见5.5.5条作严格的评审.4.7 产品设计的早期，一亘初步的产品设计信息可以利用，那应着手FMECA的工作.留着可供使用的设计信息的不额增加，分析工

4、作应及时向较低产品级别扩展.4.8 卫星故障模式影响分析(苦苦称B.1EA)与敏漳危害度分析简称FCA)可作为两项相对独立的工作分别进行.FCA应在FMEA的基础上完成.在可能的情况下，可与FMEA同E才进行，产品设计初魏可只作FMEA.4.9 伴边产品设计的修泼，应对修改部分实施革开约FMECA.4.10 每次分析所取得的结果应及时反馈i1J产品设计以外的有关部门和员.应逐步建立各级产品FMECA数据库.5 详细要求5. 1 卫星FMECA的具体目的卫星各级产品FMECA应达到下述具体自约:a.为各级产品的设计决策.设计修改(包括各种纠正措施的采用)提供信怠，为硬件可靠性设计技术创应用如备份

5、=元器件和材料选用、工艺选用.革额设计、环境防护设计等稳定重点;b.为确定可靠性关键产品、关键项吕提供依据;为确定卫星怪吉普要求和故障诊黯提供信息;帮主力轨道飞行被戴识到和应急计划豹制订id.为各级产品试验计划项目与要求的制订提供信息;e.为确定能造装配中的质量控椒、包装、运输、贮存、操作、维修等要求提供信息，1帮助卫星安全性危险源分析，分析故薄可能对人员伤亡、卫星和地面设备损坏带来豹后果;g.为各级产品可靠性设计的充分位提供重要的分析捡证手段-5.2 FMECA 功能分析法FMECA功能分析法以产暴各种功能剖丧失或降级为基础，黯1以不同功能模块主日设备或部件、线路板等着靠出约拔薄模式为基础进

6、行分析磊功能分析法仅适用于设备或部件雹分系统和整星级吉它分析.在卫星及其分系统论证和方案珩段的早期应实施功能分析法的FMEA;初祥与正样研2 QJ 2437-93 制阶段.应在完成更低级别产品FMECA吉普基础上，完成分系统与整星级的功能分析法的FMEA.卫星FMECA功能分析法可以采用自下而上部设备或部件分系绞卫星或自上商下(HP卫星分系统设备或吉普件两矜分析方式.5.3 F双ECA硬件分校法FMECA硬件分析法以元器件或零件的故障模式为基础遂行分析，硬f丰分析法在原理性得机、初样和王祥产品豹详细技术设计中实施.硬件分析法采黑白下顶上(Hn元器牛或零件功能模块-设备或部件的分析方式.5.4

7、FMECA被分析最低产品级别的确定在卫星FMECA中，被分析约最低产占百级别应接下述三条原则确定:能识到卫星或分系绞既有I如E级严重性的放肆模式;b.能识到卫星或分系统所有可靠性关键产品或关键攻目，C.所有新设计的产品必须实施从元器件或零件级开始的硬件分析法-5.S 卫星FMECA实施程序卫星FMECA实施程序框图见图1.S. S. 1 FMECA工作计划在卫星型号研制初期应制订一个完整的垂号FMECA工作计划.该计划应在相应部型号可靠性计划中提出.FMECA工作计划一般应包括下述内容鑫.完成FMECA的具体程序和时间进度要求;b.提出用分析结果指导设计决策的要求;c. FMEA和FCA工作表

8、格，d.实施FMECA的最低产品级别;e.产品失效定义及失效率原始数据，t产品代号体系说确;g.各类人员和董事门间的分工和接口-5. 5.2 定义产品开展FMECA前应确定被分析产品的寿命剖面、任务剖面、功能框图及可靠性框湿.S. 5.2. I .寿命剖面.任务部面确定产品在寿命和任务挠的主要事件和对应的对阂，它的任务.工作阶段、功能、工作模式、构成、主要接口租环境lIj恶以及放蹲判握.环填剖面应全00稽述产品在其寿命、任务期，却在产品生产.运输.贮存、试验、发毅、轨道运行和返回过程中经历的各称环境和时序，环境应包括地面的温度、温度.空气洁净度和运输环境，发射过程中的加速度、振荡、阳击、噪声L

9、轨道运行中部空;写3 s培健产品、党组明目确定加工。生产工艺控制婴敢.环境防护1f;Jt贮事且运输姿氓.试验要求资金性婴求等. fMECA工作II划。M品叶l咀UW提/!j设计修改等建议-r-阳投冲二文件资料剧1QJ 2437-93 前橙子辐照.星内外电磁辐射在污染.真空高低温;返回大气层民气动热.加速度和冲击等综合环境，5.5.2.2 功能框图与可靠性框圈应确定描述各级产品硬件构成和工作流程的功能框函.t曲述产品功能的相互依存关系的可靠性框图.对应产品不罚的工作模式应建立与之对应的不同可靠性框图.这些框图是FMECA的基石出.在这两种框图中同一产品应采用相同的代号表示.5.5.3 FM配A技

10、术资科5.5.3.1 FMECA工作应取得反狭产品性能毛接口要求.验证要求、设计限制和采用新技术.新工艺、新材料约有关技术资科.这些资料应包括:a.卫星各级产品的方案论证报告及其他论证资料，.卫星各级产品的技术要求或规范);C.设备、部件的详细设计工程m撑和接口资料.5.5.3.2 在FMECA中还应取得帮助磁定可能的故障模式及其发生的概率的哥靠性数据资料.这些资料应包括:a.元器件失效率数据;起.设备和部件可靠性预计资料;C.元器件和零f牛以及设备和吉普件常见的故障模式和分布ttf,lJ. 5.5.4 FMI当CA工作袤格及其填写要求FMECA实施的主要方法是填写工作表路.它包括FMEA和F

11、CA两种表格.圭.5.4.1FMEA 卫星FMEA工作表格形式见格式1.5.5.4. 1. 1 研辍阶段填写卫星型号所处的研JtlJillf段，主口论证警方案.初祥研制和正祥研制等阶段，5.5.4. 1. 2 型号名称代号上分系统.设备或部件.功能模块分别综写卫星、分系统、设备或部件和下一级产品(妇印Iil电路板.接口电路等)的名称或代号.5.5.4. 1. 3 任务阶段填写分析街对应约卫星任务汾段，主1日发射准备、发射在轨道运行等E5.5.4. 1. 4 工作模式旗写卫星、分系统.设备或部件分析对应的工作模式，主E卫星的初始姿态捕获初始轨道德获、在轨测试屯正常轨道运行、轨道源整在返回.安全应

12、急等工作模式，设备的正常工作、不工作备份单元台主与地iID控能切换等工作模式，5.5.4. 1. 5 序号F字号编排应本着方便查找的原则，可按硬件层次分级编号，也可采m其他方法-5.5.4.1.岳项目或功能王恪式IJ!I!.敏陈模式影响分析表、OMNAM叶l唱M研制阶段:分系统、设岳战部件l功能模块任务阶段.工作模式eT哺T_-一自t附影响攸降严重愤边青项目纠正Il号故附模式战赌l原因本级概串检测建议与说明或功能t级产品类别理事锻岛主点失效古法措施产品V晶叶飞俨明叫- -咽C._晶现辛苦名称(代号): 日期审核填袭人:QJ 2437一虫3填写作为具体分析对象约项吕名称及简略功能说晓a可采用与功

13、能原理因对应剖代号，但应作说呢5.5.4. 1. 7 故薄模式5.5.4. 1. 7.1 填写通过分析或经验信息得E胞甘硬件或功能输出可能的故障模式.在功能分析法的FMEA中，通常应考虑下述五种情况对应的故障模式:8.功能丧失，总功能降缓，输出能力减弱或性能变差;C.不能准时启动即提前或滞后动作); d.间歇性工作异常;e.不能准时停止工作.硬件FMEA应考虑星上各类产品z包括电子、电气跳电、舰被毛热光学、推进、压力.气动、火工等方00产品可能部故障模式.卫星常用部电予元器件、零部件主要放肆模式觅珩录A(参考件k5. 5. 4. 1 . 7. 2 在故障模式分析中，应强调识到j和说钥被分析对象

14、在所有任务输段和所有工作模式情况下始全部故障模式a5.5.4. 1.7.3 应重视卫星备份硬件的切换故漳验测与渴离环节的数漳模式分析，确保备份吉它作用不被上述接泣的故簿影耳毒所抵消.凡无法独立检测备份单元改薄的环节均应视作潜在的单点失效.备份单元检测与切换环节中故漳模式分析应考虑的主要方00有:ll.自主切接单元的放肆诊断逻辑控制和切换;i备份单元的状态检测能力iC.主份单元故障枪测能力;d.相关故璋或从属故障约可能;e.切接环节误动作和不能准时通￥监号ii主、备份l写反复切换等.5.5.4. 1. 7.4 应重视分系统间剥设备闵各种接口(挥L电警热等以及卫星与运载火箭、地oo!l控、发射极和

15、应m系绞肉的接口故障模式识到积分析.5.5.4.1.7.5 在FMEA中，一般只锻定单一的硬件放瘁，即不考虑湾个不梧关放薄弱111出现的情况.但在硬件单一故障分析中，应注意可能出现将连锁影响.J!Il二次故薄，有时这两种故瘫始组合可能对系统产生严重的后果.5.呈.4. 1. 8 故障原因模写故漳模式出王军的最可能约物理和化学机理.这种原理应包括本身剥外部困素(始试验、测试设备与方法，操作，运行程序，软件，环境等) 在一个敏建模式存在二个以上的故瘁原因时.所有可能的独立故障原因均应予以确认和填写.7 QJ 24主7-935.5.4. 1. 9 故障影眩黑主主每一放障模式对产品:tJ毅、运行和状态

16、所产生的可能后果.应分别填写故撞模式对本级产品含梧邻产品)的影响和对上级产品直至分系统和卫星)部影响.S. 5. 4. 1. 10 故锺黯率类别填写故薄模式出现概率类jJlJ，分类极定见表1，表1故障模式出现概率分类故障模式出现可能性唱E事类JlIJ很蜀中等程度棋有发生强少几乎不可能AZCDE 5.5.4. 1. 11 严重性等级按故重量对卫星分系绞影略的程度，对每一故障模式的严重性均应确定菜等级.严重性等级分为归级，分级准则规定如下I级一灾难性的:故障将导致分系统功能丧失或基本丧失，进而使卫星怪务失败或出现不可接受的任务烽级，工作寿命严重减少如设计寿命减少112以上).或人员伤亡.财产重大损

17、失.其中卫星或分系统级的单点失效环节应在FMEA工作表格中加以标识.E级一关键性的:故障将导致分系统主要功能明显下瘁，对卫星任务完成有重要的影响，或财产损失.或卫星工作寿命有较多的减少.(如设计寿命减少1/2-1/的aE级一非主要剖导致分系统功能一定的下降.但对卫星侄务的完成没有大约影响，或备份功能丧失.或卫星工作寿命有所减少如设计寿命减少114以下).IV级一可忽略的对分系绞功能和卫星任务的完成几乎没有影响.在硬件FMEA中，在需要时可参照分级约原则.以设备功能为基准划分严重性等级.5.5.4. 1. 12 故障橙溃j方法填写卫星在任务阶段轨道运行和发幸亏)中，某故障模式出现后，对其如何诊断

18、或检测，包括直接遥淤或间接工程判断两种.5. 5.1.13 纠正措施8 QJ 2437-93 说明卫星在任务阶段中，为消除或减小菜故障模式的影响可以采取约措施(设计上已作考虑).包括对拔璋的蹋离和控制、备纷或替换方式的采用.地西遥控干预等-5.5.4. 1. 14 建议与说混分析后前各种重要建议和对表格填写部补充il晓和注择.包括下述内容:设计修改的建议，i为减少工、E级拔障模式出珑，建议或已经采取的其他补偿措施.如工艺修改，生产力罢工的质量控散!.地峦试验，环壤防护要求，贮存、运输、操作和维修的浪艇，捡草草要求等;手王军l于常规设计的特点说明。主到新材料特殊工艺，引进元器件等;d.其他-5.

19、5.4.1.15 工作表格的窜楼FMEA工作表格应由填表人的上级技术领导和可靠性主管人员负责审核签署-5.5.4.2 FCA 卫星FCA工作表格形式见格式2.5.5.4.2.1 型号名称(代号上研制阶段、分系统、设备!i.t部件.功徒模块、任务阶段.序号、项!i.t功能、敏障模式、故Z草原因、严重性等级上述各栏填写见5.5.4.1条.在FMEA与FCA同时进行时，可在FCA表格中省略这些栏目，与FMEA合成一袤e5.5.4.2.2 放薄影确苦草率。故障影响摄率(占)表示某位障模式出现致使产品失效的概率(也称为功能丧失的条件概率).反换了故障产生影院的可能性.故障影暗号概率的取值是奴主居工程经检

20、直AA判断的结果.I!t值方法见袤2.表Z 故漳影毒自模率(卢)骂主值击主薄彭司每(产品或罩统)必然失效可能失效失效可能性4、不可能失效5.5.4.2.3 故障模式比率仅 革1. 0 ;0.1-0-告.1B 故穰模式比率以表示元器件等的某故薄模式(郊电容器齐墨在失效下的失效率与它的总失效率如电容器豆子路与击穿两手中模式之比，可用下式表示9 格式2卫星般障危害度分析褒o 。MHh帆hwJ可l啤UW研制阶段分果统任务阶段:产2在性战附影响战降模式步与放率工作时间放障模式产品说明w唾项目或功能故隙樵式攸附l原因等级概串(卢)比事(呻0., ) 危曹庶危害llt型号名称(代号): 日期:审核:填过是人

21、:式中:(Xj一第1种故毒模式的比率，QJ 24主7-93.; 一-言-Zpj j - 1 pi-P类元器牛第i种故障模式的失效率.1fh或1/次，n-p类元器件放漳模式总数e每z值可从元钱牛失效率手Jllt中查iJJ.或透过试验及现场使用部统计数据得到-5.5. 4. 2. 4 失效率(川(1) 元器件.设备或苦事件失效率。可从元器件失效率手册查iJJ.或通过可靠性预计得到，5.5.4.2.5 工作时间指分析对象的任务时间.周小时或循环次数表示-5.5.4.2.6 故障模式危害度(Cm)故障模式危害度(Cm)表示将定故簿模式对产品(或系统产生影响的可能性事Cm 可用下式表示:式中Cm一故障模

22、式危害度;F 故障影毒概率;a一某敏障模式比率;C钮=.也挚t ，一元器件或苦苦件的失效率.1 /坦或11次;2 工作at瓦小娓或次数.5.5.4.2.7 产品危害度(C,) (2) 表示在某一根同的严重性等级下，所有故障模式对产品产生影碗的巧能性.C可用下式表示12(Cmh=主26UAJOK 主主中:电为该严重性等级下的故障模式总数.产品危害度分析示伊i见附录丑参考件) 5.5.呈阳伍CA报告-) 11 QJ 2437-93 在完成FMECA工作表楼后，必须提出产品部FMECA(或FMEA)报告.FMECA 报告至少应包括下述内容分析约基本银设Lb.数据来源及分析中采用的方法;功能和可第姓框

23、图及说明，FMEA和FCA工作表格;分析结果综述:包括结论和建议，未作FMECA部产易一览表及其理由.单点失效表.严重性E、E级教黯模式的必要说哥哥，以及其他有关说明和评述疆6 说2且事项本标准是GJB450工作项目(204)和QJ1408在卫星可靠性工程中的实施标准.12 QJ 2437-93 附录A卫星常用电子元器件.零部件主要故障模式(参考件Al 卫星常用电子元器件.零部件主要放薄模式见表Al.表Al卫星常用电子元器件、零部件主要故障模式名称主要故撞模式盎数温饱开路ITL数字电路低输出(0)高输出(1)短路事数i呈他MOS数字电路开要在短路阻塞TIL与MOS摸核电路齐墨岳短路垂数退化硅.

24、体管坚路开路开路场效应管程路串E草草漏电瘦等垂数退化短路二摄管开路薄军费蜀定电阻器开路理值变化开路撞击主变化合成渥定电!Il器热敏电延器开菇13 名称精密线绕电位器南瓷理定电容器云母、瑾璃jl;j定电容器金属纸、薄摸墨定电容器铿电解固定电窑器线蜀变压器连接器继电器14 QJ 2437-93 续表Al王子路噪声过大短路齐路电容量变化短路齐路电容量变化开路短路齐膝短路主要被障模式瀑电流过太电容降饭电解液泄漏(滚摔)短路绕经开路参数摞移短路绝缘电盟主路祭媳鼠开路接触电湿太(针孔)其他有L被失效触J革敲开触点帖结在数漂移线圈开播线圈短籍名称电魏石英晶体电子管保险丝印制毅硅太汩电池模镰蓄电池银辞蓄电毯Q

25、J 2437一雪3续表A1导童草失效绕经开路2草短短路开路不援部开路短路性能退化接触末直主要故障模式费耍才不能缔新开路熔断延到才过1导电部分开籍短路绝缘蕴坏)电嵌开路盖片段落表面污染性能退化短路记忆效应1f路电解雄;世混性能退化短路开路电解液撞撞毒15 名称涂层多层隔热材料热管电部热片陀螺轴承阀门密封俘限且重重二揭推jJ组得过ie器16 QJ 2437-93 续表A1佳能退化表E污染梳l!t，摇落雹性能退化松散、撬搭i量源气医塞性能退化3于路短路漂移不稳定轴承失效磨损卡死重E劳眩坏泄漏主要故障模式起笨，裂纹运动部分失灵部体磁裂涎渴渗透分子流、粘住流就横破摄隔膜磁裂苦董海沙卡部)推力下降无推jJ

26、接力不止滚惺增太名称压力传感器。-1式太黑敏感器模lI:(太重自敏感器数字太妇敏感器红外地球敏感器动量轮QJ 2437-93 续表Al输出不稳定无罐出遗漏无捧出无输出错误信号输出变弱无输出桓摇E号丢失主要故障模式输出异常前诺基准，我宽无信号信嗓比下择停转或不能启动转速下捧隙景B产品危害度分析示伊i(参考件某产品功能单元有两个严重性为E级的故障模式，一个严重性为西级的放薄模式，其失效率七=7.2 x 10 -6 I缸.其中严重性为E级的两种故漳模式比率分别为Cl1=O.3，a，=0，2，严重性I￥级的故障模式比率为飞=0号5，故薄影响模率J，= J, =O. 5，人=0，任务时间t=3年，其对应严重性为五级危害度C，为:C，=L(Cm)k=(/l，.笃1.;,. t) ,+(2. Ctl.p t)2 =4.73 x 10- 严重性民主量的危害度C，不必计算因J，=O. 17 QJ 2437-93 式中C，一产品功能单元危害度;(Cm) , 严重性为E级的、kll故障模式的危害度.附加说明本标准出航空戴天工业部七C八所提出s本标准出航空航天工业部第五研究院负责起草.本标准主要起草人-徐雷、马景立、王克述.18