航天型号元器件选用策略.docx

    航天型号元器件选用策略    范爽 凌云峰 侯力摘要：随着我国航天事业的快速发展，近年来，航天型号的研制呈现出了需求多样化的特征，除了高可靠、长寿命等需求之外，快速响应、低成本和可维修等因素也逐步地成为了项目研制过程中需要重点考虑的因素而航天型号元器件作为航天型号研制的基础，其选择、保证和应用等环节的需求也应发生变化基于此，本文主要对航天型号元器件选用策略进行分析探讨关键词：航天型号;元器件;选用策略1 前言我国航天产品主要包括导弹、运载火箭、航天器、地面支撑设备，航天产品上使用的元器件都属于航天型号元器件，型号元器件的可靠性取决于元器件的固有可靠性和应用可靠性，正确选用元器件是保证元器件应用可靠性的重要环节2 国内外发展现状针对航天型号元器件选用和保证工作，国内外均开展了广泛的研究工作而当前型号中普遍采用的是根据元器件的等级和风险等因素为元器件分组的方法以国内为例，目前，在型号研制的过程中，根据元器件的质量等级，航天型号元器件被分为了A、B两组例如：对于集成电路，A组的元器件的质量等级为S级或V级，B组的元器件的质量等级为B级或Q级在选用时，设计寿命在L年以上的航天器均要求选用A组的元器件，设计寿命在L年以下的航天器均要求选用B组的元器件。

若选用的元器件低于规定的质量等级，则需要开展“升级试验”等针对性的质量保证工作此外，整星各个单机、分系统的元器件均应按照这一原则进行选用，以保证元器件的质量同样，美国宇航局（NASA）的GSFC、MSFC和国际空间站，欧空局（ESA），以及日本JAXA等也采用了类似的划分方法对于航天型号元器件，MSFC将其划分为了4个等级;GSFC和ESA将其划分为了3个等级;国际空间站和JAXA将其划分为了2个等级其中，NASA将元器件的等级分组与型号任务的风险等级联系在一起，同时还给出了各个等级所对应的型号的典型设计寿命年限分析发现，当前所采用的“分组”选用和保证方式有利于型号内部或型号之间的元器件批产配套和调拨使用，但是无法满足各分系统、单机在先进性和低成本等方面的差异化选用需求，也没有与元器件应用环节所采取的冗余、备份等实际的应用方式相关联特别是对于功能密度高、成本控制严格的小卫星，空间站的可维修更换系统和卫星的搭载试验单元等，传统的选用方法在低成本等需求方面显示出了一定的局限性因此，针对当前航天型号研制任务的新需求，需要探索一种能够区别对待各分系统、单机的需求的元器件选用和保证模式3 航天元器件选用原则预计工作8年的长寿命卫星，所用元器件的工作失效率Ap=10{～10‰，某些要求长储存的战略武器非工作状态的失效率（AN）需高于10机;导弹卫星对于内部元器件有不同程度的抗辐射要求，不同应用环境的导弹还有特殊的抗湿热、耐盐雾等要求;为了尽可能减少推进航天产品的动力功耗，要求所用元器件需具备重量轻、体积小和功耗低的特点;航天元器件应用前需用较长时间进行严格的应用验证，用于航天型号产品的技术状态冻结后，一般不能随意变更元器件，元器件的服役周期长。

因此，为了保障元器件的可靠性和环境适应性，在设计选用时，除了关注元器件的性能、环境、可靠性要求，还需遵循元器件适用性、通用性、成熟性、经济性和自主可控等原则3.1 选用国产元器件随着我国武器装备高速发展，在西方国家高度渲染中国威胁论的背景下，美国国会通过了一系列法案，禁止对我国出口用于军事装备的元器件，列出了控制对华出口清单当前我国武器装备元器件自主保障的形势已十分严峻，某些核心或关键元器件如FPGA、DSP等长期依赖进口，时刻面临禁运、停产、断档等风险，已严重制约着型号的定型和批生产因此，优先选用国产元器件已是当务之急对于全军装备研制五年计划确定的主要装备型号使用的进口电子元器件的规格和数量控制比例不超过5%，其中使用的紫色、橙色和黄色等级的进口电子元器件的总和不得超过2%，使用进口电子元器件的经费比例控制不超过10%3.2 选用目录内元器件航天元器件的选用首选有飞行经历或具有相似型号上成功应用的元器件航天型号电子元器件选用目录》是航天产品选择元器件的主要依据，应首先在目录内编制型号用“优选目录”，优先选用在型号元器件目录内的元器件其次对元器件性能、参数的选用应考虑抗力学环境的设计、降额设计、容差设计、热设计、抗辐射设计、静电防護的设计等要求。

按照GJB/Z35要求进行降额设计、按照GJB/Z89要求进行容差设计、按GJB/Z299C要求进行可靠性预计、选用功率器件和温度敏感器件时按GJB/Z27要求进行热设计，若无法选购到高质量等级的元器件，应考虑冗余设计等措施4 不同应用等级的元器件选用要求目前，航天型号元器件普遍采用质量等级对其质量水平进行标定，元器件的应用等级如何与质量等级相关联是本方法的关键由于元器件品种多、门类复杂，不同类别的元器件可获得的质量等级不同，因此，对于不同类型的元器件，其应用等级与质量等级具有不同的对应关系以单片集成电路为例，说明如下：a）对于国产单片集成电路，当其应用等级为Ⅰ和Ⅱ级时，应选用宇航认定合格的质量等级（例如：CASTB/C等级和YA/YB等级等）;当其应用等级为Ⅲ级时，应选用GJB贯标等级以上的质量等级;当其应用等级为Ⅳ级时，应选用七专或以上的相当质量等级;当其应用等级为Ⅴ级时，应选用标准的工业级或商用级器件b）对于进口单片集成电路，当其应用等级为Ⅰ级时，应选用S级、V级的质量等级;当其应用等级为Ⅱ和Ⅲ级时，应选用Q级、B级以上的质量等级;当其应用等级为Ⅳ级时，应选用883或以上的相当质量等级;当其应用等级为Ⅴ级时，应选用标准的工业级或商用级器件。

在型号实际选用的过程中，由于采购渠道、成本控制等原因导致所选用的元器件不能满足质量等级的最低要求时，一些“低等级器件”通过升级试验等加严的质量保证措施可以被选用到具有较高应用等级的场合此外，在选用过程中，还应根据单机拟定工作的轨道、寿命，分析空间辐射对元器件的影响抗电离总剂量要求应充分考虑元器件不同应用等级的总剂量指标，对于单粒子效应，应用等级为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级的元器件应充分评估器件的抗单粒子能力并采取防护设计措施5 结语航天元器件是航天型号的基础，只有奠定了牢固的基础，航天型号才能更好、更快地发展近些年来，航天型号产品的质量控制从源头抓起，对型号元器件的选用过程进行严格控制，在元器件的研制生产和交付使用过程中均取得了良好的效果，保障了航天型号产品研制综合质量的提升参考文献：[1]QJ892-1985，航天产品特性分类和管理要求[S].（作者单位：中国电子科技集团公司第四十九研究所）  -全文完-。