民用飞机高加速寿命试验

王榕

【摘 要】民用飞机可靠性高低直接影响飞机综合竞争力，高加速寿命试验是发现薄弱环节快速提升产品可靠性的重要方式。本文给出了高加速寿命试验的一般要求、具体流程、试验报告和试验后措施，对提高民机可靠性具有重要意义。

【关键词】可靠性;高加速寿命试验（HALT）;失效;故障数据

中图分类号： V249文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0085-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.039

民用飞机可靠性的高低直接影响飞机的运营签派工作，是影响航空公司效率和运营成本的核心问题，飞机只有具备良好的可靠性水平，才能保证在其寿命周期内获得高利用率、低延误率，保证运营安全、正点，使航空公司利润最大化。飞机是否具有高可靠性水平是航空公司决策引进飞机的重要依据，是飞机制造商开拓市场的重要基础。因此，在飞机设计阶段，飞机制造商通常制定具有竞争力的可靠性指标，相应的飞机各系统采用的设备也必须具有高可靠性水平，这就要求飞机在设计阶段进行可靠性试验对设备可靠性进行确认或评估，从设计和工艺源头提升产品可靠性以保证设计出的飞机满足可靠性指标要求。但是传统的可靠性试验方法试验周期长、费用昂贵、效率低下且效果不好，往往通过试验的产品在实际运营过程中还是会出现问题，无法满足民用飞机高可靠性的要求，而高加速寿命试验（HALT）效率高，成本低，可以大大缩短试验时间节省样品与试验费用，能够更加有针对性地曝露产品设计缺陷，发现薄弱环节，通过制定针对性措施加以改进，快速提高产品可靠性[1]。

在飞机研制初始阶段，需要制定针对高加速寿命试验的试验要求、流程与方法，确定试验范围和实施步骤，落实到飞机设计中。国外民机主制造商如空客、波音等，均有一套完善的试验流程与方法，并在其机型上广泛运用，我国民机在这方面研究尚处于起步阶段。因此，在研制阶段，需制定出完善的高加速寿命试验要求，从设计阶段提升飞机可靠性。

本文首先确定了HALT试验的试验阶段、试验对象，给出了具体的试验流程、试验要求，研究了试验的具体实施过程，提出了试验后故障分析纠正措施要求，形成了可用于指导民用飞机高加速寿命试验工作的详细试验方法。

1 HALT试验技术

高加速寿命试验是一种通过寻找产品寿命与环境应力之间的关系，利用高应力水平下的寿命试验结果去推测或评估正常应力水平下产品寿命的试验技术和方法[2]。高加速寿命试验的理论依据是故障物理学，把故障或失效当作研究的主要对象，通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的[3]。一般而言，在HALT试验中找到的产品薄弱环节如果没有改善，会毫无例外地在产品使用环境下出现。在产品设计初期进行HALT试验可以迅速找出产品设计及制造缺陷，为开发人员改进产品设计方案提供依据;对产品设计缺陷进行及时的修正，提高产品在使用过程中的可靠性。

2 试验一般要求

2.1 试验对象

一般来说，HALT试验需要3个设备样品，其中至少2个设备样品将用于试验，如果其中一个试验样品可以完成组合应力试验，则第3个试验样品可能不会需要。由于HALT试验在产品寿命周期的早期进行，因此样品产品可以代替前期生产的产品。

HALT适用于以下类型的电气，机械，液压机械，机电设备：（1）新研电子组件;（2）执行安全性关键功能的组件;（3）使用无运营经验的技术的组件;（4）使用与运营经验不良的产品类似的组件。

2.2 试验团队

在开展HALT试验前，应成立HALT试验团队，成员包括系统工程师、测试工程师、研发工程师、可靠性工程师、制造工程师等，他们一起计划HALT试验，预测失效，在HALT試验期间以及在故障分析过程中提供支持。HALT试验团队具体职责包括制定HALT试验计划及预测产品失效模式及失效范围，定义HALT试验需求，描述试验的温度及振动的最小量值，定义额外的、特定的应力模式，定义产品功能测试需求，进行产品失效分析，制定纠正措施计划及修复方法等。

2.3 试验设备

HALT试验对试验设备具有严格的要求，试验设备应能够实现温度应力、振动应力以及产品特定测试应力的叠加测试。执行HALT试验所需的设备必须能够产生要求定义的热能和振动能，并且能够组合产生应力。

2.4 特定应力

HALT试验团队应根据定义的产品特定应力类型，配置相关试验设备，将特定应力与温变应力和振动应力叠加起来施加于HALT试验的每一个阶段，以促使额外的失效暴露。对于非电子产品，必须根据具体情况仔细确定这些产品的特定应力。

2.5 功能测试要求

HALT试验的目的在于检测试验产品的失效模式，暴露产品的缺陷。试验成功的关键在于当试验产品发生失效时，失效能够被准确快速地检测出来。因此，功能测试应尽可能实现100%的测试覆盖率。若完成完整的功能测试所需的时间过长，例如需要2个小时，此时对于HALT试验而言不可能完成完整的功能测试，则应在试验前确定完整功能测试的测试子集。试验过程中，在每一个应力等级下，均必须进行试验产品的完整功能测试，以评估产品的状态。

2.6 故障数据记录

在HALT试验过程中，应进行有效的数据采集、分析和及时记录。发现情况应根据纠正措施进行处理，并进行记录。

3 HALT试验程序

HALT程序中应定义试验过程方法或活动，HALT试验应包括温度步进应力试验、快速温变循环应力试验、振动步进应力试验、综合应力试验和工作应力试验等。

3.1 HALT试验流程

HALT试验由以下步骤组成，具体流程见图1。

a）分析以确定一般的和产品特定的压力源。