地面固定雷达组件可靠性加速试验方法

陈斯文， 冯晓昂， 仵宁宁， 林婷婷

（1.海军装备部驻南京地区第三军事代表室， 江苏 南京 210039；2.工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610）

0 引言

当今世界范围内正进行着一场广泛而深刻的军事变革， 新一代装备既要追求优越的功能和性能， 又要保证装备的高质量特性。 基于地面固定雷达的发展特点， 其可靠性指标已成为系统中关键的度量指标。

地面固定雷达组成复杂、 系统庞大， 受目前国内的试验条件、 试验设备等各个方面因素的限制， 仍不具备全系统开展实施可靠性试验考核的条件， 只能通过外场评估的方式进行验证， 而评估过程中地面固定雷达外场使用环境较为温和，又难以暴露极限应力下使用的问题。 因此， 在研制过程的总体要求中开始逐步针对地面固定雷达分系统及组件提出明确的可靠性要求， 通过开展相关的实验室可靠性试验进行考核[1]。

随着可靠性要求的提高， 采用传统可靠性试验方法对地面固定雷达组件进行考核存在周期越来越长、 难度越来越大， 甚至基于试验周期的限制无法采用传统的可靠性试验方法进行考核验证的问题[2]。 因此， 针对地面固定雷达组件可靠性水平的验证和提升需求， 确定一套适用于地面固定雷达组件的可靠性加速试验方法， 可以解决地面固定雷达组件的可靠性试验需求， 完善可靠性试验方法。

本文通过分析地面固定雷达组件寿命周期环境特点， 确定了基于阿伦尼乌斯模型的地面固定雷达组件可靠性加速试验方法， 完善了可靠性指标体系的考核方法， 可以用于指导地面固定雷达组件的实验室可靠性考核。

1 常规可靠性试验剖面

地面固定雷达组件常规可靠性试验剖面主要按照GJB 899A-2009[3]中地面固定设备的综合试验条件的相关要求， 并结合其寿命周期环境进行编制。 主要应力包括温度、 湿度、 振动和电。

地面固定雷达组件根据安装使用环境的不同可分为有温控部分和无温控部分。 因此温湿度应力的确定应根据产品的使用环境并结合GJB 899A-2009 中的相关要求。

地面固定雷达组件在其寿命周期环境内， 除运输外无其他预期的振动环境， 因此在可靠性试验前完成预期的振动试验。

电应力根据产品的技术文件要求和GJB 899A-2009的规定来确定。

2 可靠性加速试验

2.1 可靠性加速试验剖面

一般通过提高温度应力、 振动应力等条件来开展可靠性加速试验[4]， 由于地面固定雷达组件使用环境中不存在振动应力， 因而基于其常规试验剖面， 仅通过提高温度应力的方法实现加速目的。

为了合理地提高加速系数， 最高温取值需要高于正常工作温度， 但不宜过高。 可通过摸底试验、 强化试验等方法调查地面固定雷达组件的高温工作极限， 而后结合相关工程经验， 综合考虑。

2.2 加速系数

地面固定雷达组件属于电子产品， 其组成大部分为电子元器件和电子部件， 根据GB/T 7289-2017[5]， 其失效率与温度的关系满足经验公式（1）（即阿伦尼乌斯公式）， 根据以往工程经验[6-7]， 现根据该公式计算加速系数。

根据阿伦尼乌斯模型可以实现剖面各种温度条件的时间比例转化：

式（1） 中： T1——基准温度， 加速鉴定试验中定为293.15 K （即20 ℃）；

T2——需要折算的环境温度， 单位为K；

t1——温度T2折算为基准温度20 ℃后的持续时间；

t2——温度T2的持续时间；

Ea——激活能， IEC 61709： 2011 中给出集成电路的激活能在0.8～1.1 eV 之间；

k——玻尔兹曼常数， 为8.62×10-5eV/K。

根据公式（1） 将产品常规试验剖面中所有的温度都折合到20 ℃， 得到折算后的剖面时间TF适用；根据公式（1） 将产品加速试验剖面中所有的温度都折合到20 ℃， 得到折算后的剖面时间为TF加速，则阿伦尼乌斯模型加速因子的计算方法如下：

式（2） 中： TF加速——产品加速剖面按阿伦尼乌斯模型折算到20 ℃后的剖面时间；

TF适用——产品适用剖面按阿伦尼乌斯模型折算到20 ℃后的剖面时间；

T加速——产品加速剖面一个循环的持续时间；

T适用——产品适用通用剖面一个循环的持续时间。

AF——加速系数。

根据以上加速系数计算方法， 可以分别计算地面固定雷达组件的加速系数。

3 结束语

本文针对地面固定雷达组件可靠性水平的验证和提升需求， 通过分析地面固定雷达的使用环境特点， 给出了基于阿伦尼乌斯模型可靠性加速试验的方法， 完善了可靠性指标体系的考核方法，可应用于地面固定雷达组件的实验室可靠性指标验证。