可靠性试验离不开试验剖面，军品是如何确定可靠性试验剖面的呢？本文分享可靠性试验剖面的相关知识，仅供学习参考。

可靠性试验剖面应尽可能真实地时序地模拟产品在实际使用中经历的最主要的环境应力。这是可靠性试验剖面与环境鉴定试验条件的最大区别。

制定可靠性验证试验剖面的基本步骤是依据产品的寿命剖面（含任务剖面），确定其相应的环境剖面，再将环境剖面转换成试验剖面。对于仅执行一种类型任务的产品，其任务剖面与环境剖面和试验剖面之间呈一一对应关系。对于执行多任务剖面的产品，则要求制定一个合成的试验剖面。

应优先采用实测应力来制定产品的可靠性试验剖面；在无实测应力数据的情况下，可靠性试验剖面可以根据处于相似位置、具有相似用途的设备在执行相似任务剖面时测得的数据，经过分析处理后得到的估计应力来确定；只有在无法得到实测应力或估计应力的情况下，方可使用参考应力，参考应力值一方面可按附录B提供的数据、公式和方法导出，也可采用其它的分析计算方法。

可靠性试验剖面的制定程序

不管是采用实测数据还是采用 推荐的估算方法来制定可靠性试验剖面，其制定的基本程序是依据产品的寿命剖面（含任务剖面），确定其相应的环境剖面，最后制定其试验剖面。对于仅执行一种类型任务的产品，其任务剖面与环境剖面和试验剖面之间呈一一对应的关系。对于执行多任务剖面的产品，则要求制定一个合成的试验剖面。其制订程序如图1 所示。

图1 制定多任务剖面的试验剖面程序

1 、寿命剖面

寿命剖面是对产品在从其接收到其寿命终结或退出使用这段时间内所要经历的各种事件和状态( 包括环境条件、工作方式及其延续情况) 的一种时序描述。它涉及寿命周期内的每个重要事件，例如运输、贮存、试验与检验、备用与待命状态．运行使用或任务剖面以及其它可能事件。寿命剖面是确定产品将会遇到的环境条件的基础。

2 、任务剖面

任务剖面是对产品在完成规定任务这段时间所经历的全部重要事件和状态的一种时序描述，它仅是寿命剖面的一部分。任务剖面可以一个，也可以有许多个，任务剖面一般应包括：

（1 ）产品的工作状态；

（2 ）产品工作的时间与顺序

（3 ）产品所处环境( 自然的与诱发的) 时间与顺序。

（4 ）任务剖面是决定产品在使用中将会遇到的主要环境条件的基础，它取决于产品的使用要求。

（5 ）产品寿命剖面和任务剖面应由订购方或型号总体设计单位给出。

3 、环境剖面

环境剖面是产品在贮存、运输、使用中将会遇到的各种主要环境参数( 温度、湿度、振动、电应力等) 和时间的关系图。它主要根据任务剖面绘制。每个任务剖面对应于一个环境剖面，因此环境剖面可以是一个，也可以有许多个。一般作法是：

a) 划分任务剖面：根据系统的作战任务、对象、使用程序划分系统的各种任务剖面，明确各个剖面出现的时间顺序和各阶段之间的间歇时间。

b) 确定各个任务剖面有哪些环境因素存在。

c) 采取定量分析技术，定量表示每个环境因素的强度出现频率、持续时间。

4 、试验剖面

试验剖面是直接供试验用的环境参数与时间的关系图，是按照一定的规则对环境剖面进行处理后得到的。试验剖面还考虑了任务剖面以外的环境条件。例如飞机起飞前地面停机和开机的温度环境。对设计用于执行一种任务的产品，试验剖面与任务剖面和环境剖面之间呈一一对应关系，对设计用于执行多种任务的产品，则按一定的规则将多个试验剖面合并为一个综合试验剖面。

近些年来，为进一步模拟真实的产品工作环境，还提出了产品的辅助通风冷却要求。另外，高低温- 湿度- 高度- 振动等综合环境试验设备的开发也为可靠性综合试验创造了更好的条件。近十年来工程实践证明，目前采用的三应力（温度、湿度、振动）综合环境可靠性试验是行之有效的，并能取得理想的经济效益和社会效益。

确定试验剖面的方法

1 、试验环境应力的确定

采用综合环境条件的可靠性试验，试验所采用的环境应力及其随时间变化的情况应能反映现场使用和任务环境特征。可靠性试验的环境应力等级取值不同于环境试验取极值条件的做法，而是模拟现场的综合环境条件。

确定试验环境条件, 首先要选取试验中所施加的环境应力类型。应对受试产品预期将经受的环境条件进行全面地分析，并判断产品的可靠性对哪些环境应力最为敏感。对于大多数电子、机电产品而言， 推荐试验中施加的环境应力主要有温度（高温、低温、温变率）、振动、湿度等，这是因为上述环境应力对产品的可靠性影响最大，据统计分别占环境引起故障数的40 ％、27 ％和19 ％。因此，考虑这三个因素的作用已经覆盖了86 ％以上的环境对产品可靠性的影响，而其余环境应力对产品的影响在进行可靠性鉴定试验前已经通过环境鉴定试验进行考核。使用中处于多种环境应力综合作用下的产品，试验时应尽可能对其施加综合环境应力。针对产品所处的使用环境及所需验证的可靠性要求的不同，可以增加其它一些环境应力，如就弹载设备的发射飞行可靠度的可靠性鉴定试验而言，试验中就应施加发射时的冲击应力。

其次，确定试验环境条件，还需确定试验应力等级。确定试验应力等级的依据及优先次序是：

（1 ）实测应力

确定试验剖面应力等级首先应依据产品在执行典型任务时所处的条件，即应依据实测应力。因此．在制定产品研制计划时，应尽可能在研制初期取得产品的环境实测应力作为一项重要任务予以安排。

（2 ）估计应力

在无法得到实测应力的情况下，可利用估计应力来确定可靠性试验的环境应力。即根据处于相似位置，具有相似用途的产品，在执行相似任务时测得的实际数据，经过分析后确定可靠性试验的环境应力。

（3 ）参考应力

在无法得到实测应力，又无法得到估计应力的情况下，可利用国军标-90 《可靠性鉴定与验收试验》附录B 提供的应力或提供的方法确定可靠性试验的环境应力。

在确定环境应力的过程中应遵照如下几条基本原则：

（a ）代表性得出的环境量值尽量接近实际使用环境，因此应包括极值和中间值，量值大小与持续时间同现场暴露相关联，其施加次序尽量模拟任务中的次序。

（b ）简单性确定量值的方法必须简单，易于在实验室实施。

（c ）经济性处理后的环境应力在试验剖面中所带来的风险要与可靠性试验中有关风险相协调。制定的剖面应在现有试验设备能力范围之内，且便于实施，费用合理。

2 、试验剖面的组成

在应力种类和应力等级确定后，应确定试验剖面，试验剖面是将所选的环境应力及其变化趋势按时间轴进行安排。这种安排应能反映受试产品现场使用时所遇到的工作模式、环境条件及其变化趋势。各种应力的施加时间应按产品寿命周期内预计会遇到的各种环境条件下和任务持续时间的比例确定。

产品的可靠性试验剖面，如无特殊要求，一般由以下内容组成：

根据任务剖面分别确定冷天和热天环境条件以及冷热天之间的交替循环；

每一任务前应有冷透、热透时间( 根据产品特点而定) ，在此期间产品不工作；

选取环境应力( 一般为高、低温、温变、湿度、振动) 及电应力以及根据产品使用特点而确定的其它应力时，应明确：

（1 ）选取几种应力种类及量值的大小；

（2 ）每种应力量值被暴露的持续时间；

（3 ）每种应力的施加排序。

3 、试验剖面的确定过程

可靠性试验剖面制定的一般过程如图2 所示。

（1 ）确定任务剖面。

产品可能执行单项或多项任务，在制定可靠性试验剖面时，首先应对产品的任务剖面进行全面分析，从中选定对产品的可靠性影响最大的一个或几个典型的任务剖面，作为制定可靠性试验剖面的依据。不同的任务剖面，即应给出不同的任务特性参数图或表。如：陆上发射的导弹任务剖面应包括地面射前检查和导弹自由飞行二种状态；空中飞射的任务剖面则应包括挂飞和自由飞行二种状态等。确定任务剖面时应分别按二种任务来确定各自的任务剖面，综合任务剖面则是按各种任务出现的时间比例合成。任务参数特性表按阶段给出，如对飞机、导弹的飞行阶段，应给出阶段高度、阶段马赫数、阶段持续时间及各状态之间的转换速率等。另外，还应确定产品在装备中的安装位置和冷却方式等。

图2 可靠性试验剖面制定的过程

（2 ）确定环境剖面

根据给定的任务剖面、产品的安装位置、冷却方式、利用经验公式和实测数据计算出环境参数，确定环境剖面。为了准确地描述环境剖面，可编制环境剖面数据表和图。不同类型的武器装备所对应的环境剖面也不相同，如对于飞机、导弹，其环境剖面应包括以下主要内容：

（a ）任务阶段；

（b ）持续时间；

（c ）高度；

（d ）舱温；

（e ）温度变化率；

（f ）动压；

（g ）功率谱密度( 几种量值) ；

（h ）湿度；

（i ）产品通、断电情况；

（j ）输入电压。

（3 ）确定试验剖面

要对不同的环境剖面进行计算，并进行适当的简化，并考虑各种任务剖面的时间进行加权，把环境剖面转化为试验剖面。最后，根据试验设备能力等其它因素确定最终的综合试验剖面。

4 、环境应力条件的确定

（1 ）振动应力的确定

（a ）振动应力的施加方式，应根据产品的安装位置选取不同的振动方式。对于安装在潜艇、舰艇、喷气式飞机及航天器上的产品应使用随机振动方式。对于地面使用产品，可采用随机振动或扫描振动，对于安装在螺旋桨驱动的飞机上的产品宜用正弦扫描方式，其谱型可按产品任务剖面实测所得的环境振动条件所确定的谱型，或按-90 附录B 所给定的谱型。

（b ）振动量值大小与产品的重量有关，如用-90 附录B 所给定的公式进行计算，应遵循-86 所规定的重量衰减原则。振动量值级别的划分以能基本反映出实际使用中所遇到的振动状况为准，通常可取二至三个量值级别，即最大振动量值、最小振动量值以及中间振动量值。

（c ）振动的持续时间和施加顺序，应尽可能与产品实际使用状况相同。最大和最小量值（含量值）持续时间应为执行任务中所遇到的最大和最小振动持续时间，其余时间为中间量值振动时间。

（d ）振动方向应选择实际使用中对产品可靠性影响最大的轴向，通常采用垂直方向施振，在条件许可的情况下，可以进行两轴或三轴向试验。但是在确定振动持续时间和振动方向时．要特别注意严格控制振动试验累积时间，要保证单台产品不要超过最长的振动允许时间，以免影响受试产品的使用寿命。因为振动时间的累积效应与振动的量级有关。

（e ）产品安装应尽量反映产品在实际使用中的状况( 刚性连接或减振安装) 。当必须使用安装支架时，应不影响受试产品的固有特性及其所承受应力的情况。当产品实际使用时带减振器，而可靠性试验为了更充分地暴露缺陷而采用刚性连接时，则应仔细审查振动应力量值及其持续时间，振动应力量值应取经减振器减振后的量值，以免应力过高而振坏产品。

（2 ）温度应力的确定

（a ）试验一般采用冷、热天交替循环方式，一般可从冷天开始，停止在冷天；或从标准天开始，经冷天、热天，终止在标准天。

（b ）温度量值可采用极冷和极热两种温度，或者是在冷天环境和热天环境中再根据产品执行任务时所处的温度环境来变换温度，但是在选择变换温度时应去掉量值变化小于10℃ 和持续时间小于20min 的热稳定条件。温度变化率至少不低于5℃/min ，最高不超过30℃/min ，一般应选择实际使用上限值。

（c ）一个循环温度的持续时间，不但要包括执行产品任务时所遇到的温度持续时间，而且还应包括产品冷、热浸时间。冷、热浸时间一般按产品技术条件规定的冷、热浸时间。热浸时产品不工作。为了提高试验的效率还可以适当延长一个循环内冷、热天的持续时间。例如当产品任务时间很短，如小于0.5h 时，为提高试验效率，可延长冷热天温度持续时间，在每种温度条件下再安排数个工作循环。试验有效工作时间（指产品通电时间）所占比例应大于50 ％。

（3 ）电应力的确定

（a ）受试产品输入电压的标称值和上、下限应按合同或任务规定。一般的试验顺序是：第一试验循环设在上限值，第二、第三循环依次为标称值、下限位，以此类推循环进行。试验中如果要重现与某个特征故障有关的输入电压条件时，也可打断这个顺序。

（b ）在每个冷、热天连续通电前，至少应使产品通、断电各2 次，以确定产品在温度条件下瞬时的启动能力。通、断电时间根据产品特点而确定。

（c ）产品加电的持续时间应与执行任务时间相类似。为了提高试验效率，每个试验循环中应保持较高的工作时间与不工作时间之比，一般应使有效工作时间所占比例大于50 ％，在一个试验循环中可以安排若干个工作循环，或者适当延长产品的通电工作时间。

（4 ）湿度应力的确定

可靠性试验是否要施加湿度应力，应根据产品的实际使用状况来确定。加湿时应能模拟潮热条件，一般是在高温断电时给试验箱注湿，当试验设备湿度不能动态加湿时，一般应使试验箱露点保持在31℃ 或31℃ 以上。

(a) 保湿时间及保湿期间产品是否工作，应与产品执行任务时所处湿度环境的持续时间和状况相类似。

(b) 在湿热状态前后，应有充足的时间使试件能稳定在初始湿度上，每次湿度暴露前和结束后，必须对试件进行工作检查。