1、Q.J 中华人民共和国航天行业标准FL 0111 卫星可靠性设计指南Guide to satelIite reliability design 2005-04一11发布国防科学技术工业委员会发布QJ 2172A-2005 代替QJ2172 l 2005一07-01实施060508000073 QJ 2 J 72A-2005 目次前言. .V 1 范围.1 2 规范性引用文件.13 术语定义和缩略语.24 一般要求.24.1 可靠性设计的基本要求.24.2 卫星可靠性设计应遵循的准则.4.3权衡分析.45 可靠性指标论证.45.1 概述.45.2 卫星可靠性参数的选择.55.3 可靠性指标的确定
2、.85.4 可靠性参数选择和指标确定的工作内容、方法和程序.95.5卫星论证阶段可靠性指标论证的工作内容.4.105.6方案阶段.门5.7 注意事项.门6 可靠性模型的建立.126.1 概述.126.2 目的.126.3 任务可靠性模型.126.4 步骤.136.5 卫星系统常用可靠性模型.136.6 复杂网络可靠性模型.166.7 具有多功能单元的系统可靠性模型.176.8 注意事项.187 可靠性分配.187.1 概述.187.2 目的.187.3 原则.7.4 步骤.187.5方法.197.6 注意事项.228 可靠性预计.ae-.，.，.238.1 概述.HH-.23QJ 2J72A一
3、-2005口口35677777714556666788889990oo-334681JJ2222222223J333333333333334444444444如m四川H原l制匍控忻控用分用选性HHHH的则选艺汁害HHHH目原求艺工危L的的要旺和出护宿如.及肯制制制和件化保锁护即法出控控控控件引H简力防防帆方输u法与用择择零怖法卅、应路件章，HH本的析方项用选选牵械机方是化也电事颗式基AH项分和事选件件件机、与班肌就S子附则姊妹精雕附翩翩嫌她立批精跚跚附则姆涮蜻删附珊珊珊械制盹恻姆啪酣唰隅芷1234561234123412345 23A56433ASA刀0490aaaaao-LLI-211113
4、11111OOOOQ00707白7070707070707hy血且且且且且咽EE且且且，且且且EE且且EE-ESE-E QJ 2172A-2005 14元器件降额设计.6014.1 概述.6014.2元器件的降额参数和量值.且14.3几点说明.6715 热设计.6715.1 概述.6715.2 目的.-6715.3 热设计原则.6715.4 热设计步骤.6916冗斜如卜.16.1 概述.6916.2 目的.7016.3原则.7016.4 步骤.7116.5方法.7116.6 注意事项.7317 电路容差分析.7317.1 概述.7317.2 目的.7417.3原则.7417.4步骤.7417.
5、5方法.7617.6示例.7817.7 注意事项.7918 电磁兼容性设计.7918.1 概述.7918.2 卫星总体的电磁兼容性(EMC)设计.7918.3 设备/分系统EMC设计8319 潜在电路分析.8519.1 概述.8519.2 目的和适用范围.8619.3 方法.8719.4 步骤.8719.5应用说明.8820 环境及其防护设计.8920.1 概述.，.8920.2 E星环境及影响.8920.3抗辐射设计.90m QJ 2172A一-2005IV 20.4 防卫星静电放电(ESD)设计.9220.5 防振设t十.9320.6 防潮设计.9421 机械产品可靠性设计.9421.1
6、卫星结构可靠性设计.9421.2卫星机构可靠性谢卡.10222 软件可靠性.10422.1 概述.10422.2 一般要求.10522.3 方法.10622.4步骤.107QJ 2172A一一2005目U昌本标准代替QJ2172一1991。本标准与QJ2172一1991相比主要有以下变化:a)本标准主要按QJ1408A第200工作系列进行编写。原标准安全性设计、维修性设计、人机工程设计、可靠性试验、可靠性设计评审、可靠性评估等内容不作为本标准的内容，增加了CMOS防锁定设计、单粒子事件防护设计、卫星机构可靠性设计、最坏情况分析、机械零件及工艺选用控制等。b) 各章按基本统一的条目编写(可适当合
7、并或剪裁):概述、目的、一般原则、步骤、方法、示例、在卫星应用中注意事项等3c) 卫星可靠性工作项目表按QJ1408A的要求选用。d) 卫星可靠性指标参数选用表按GJB1909.1、GJB1909.4的要求进行。e) 可靠性建模中去掉一些不常用的模型、公式。f) 可靠性预计强调可靠性模型和GJ8/Z2998以及MJL-HD8K-217F。g) 可靠性分配增加最小工作量法，适应市场经济发展规律及要求。h) 在一般要求中增加可靠性设计准则。i) 自原标准颁布实施十多年来，卫星元器件、材料、工艺选用、潜在电路分析、FMEA、FTA、软件可靠性设计等技术已有很多新的成果与经验，己反映在标准中。j) 容
8、差分析技术增加了最坏情况电路分析技术(WCCA)。k) 本标准提出了卫星，应用中应注意的问题。1 )本标准有的内容强调了一些概念及管理，如可靠性指标、软件可靠性等，目的在于更好地应用本标准。本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归口。本标准起草单位:中国航天标准化研究所、中国航天科技集团公司第五研究院。本标准主要起草人:李样东、徐雷、肖名鑫、任立明、周海京、余振醒、郭树玲、朱德楼、程尚达、跃普、张华、张伟、赵大鹏、白光明、刘志全、龚得荣。本标准于1991年2月首次发布，本次为第一次修订。V QJ 2172A-2005 卫星可靠性设计指南1 范围本标准规定了卫星系统、分系
9、统及设备可靠性设计和分析的方法。本标准适用于卫星系统、分系统及设备的可靠性设计，卫星地面设备及其它航天器可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 2036一1994印制电路术语GB/T 3187-1994 可靠性、维修性术语GB/丁17574一1998半导体器件集成电路第2部分:数字集成电路GJB 33A-1997半导体分立器件总规范GJB 72一
10、1985电磁干扰和电磁兼容性名词术语GJB 450A-2004 装备可靠性工作通用要求GJB 451一1990可靠性维修性术语GJB 597A-1996 半导体集成电路总规范GJB 768A一1997故障树分析指南GJB 813-1990 可靠性模型的建立和可靠性预计GJB 1029一1990卫星热设计准则GJB 1909一1994(所有部分)装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求GJB 2438-1995 r昆合集成电路总规范GJB 3590-1999 航天系统电磁兼容性要求GJB/Z 27-1992 电子设备可靠性热设计手册GJB/Z另一1993元器件降额准则GJB/Z 89-1997 电
11、路容差分析指南GJB/Z 102一1997软件可靠性和安全性设计准则GJB/Z 123一1999宇航用电子元器件有效贮存期及超期复验指南GJB/Z 2998-1998 电子设备可靠性预计手册QJ 1408A-1998 航天产品可靠性保证要求QJ 2176一1991航天器布线设计和试验通用技术条件QJ 2437-1993 卫星故障模式、影响及危害性分析QJ 2668一1994航天产品可靠性设计准则电子产品可靠性设计准则QJ 3027-1998 航天型号软件测试规范QJ 3050-1998 航天产品故障模式、影响及危害性分析指南Q12172A一-2005QJ 3057-1998 航天用电气、电子和
12、机电(EEE)元器件保证要求。3065.1-1998元器件选用管理要求QJ 3103-1999 印制电路板设计规范QJ 3125- -2000 航天产品材料、机械零件和工艺保证要求QJ 3126-2000 航天软件产品保证要求QJ 3128-2001 航天软件开发规范QJ 3217-2005 潜在分析方法和程序MJL-HDBK-217F一1991电子产品可靠性预计NASA-STD-5001 空间飞行器硬件结构设计和试验安全系数ECSS-Q一70A一1996空间产品保证一一材料、机械零件和工艺3 术语定义和缩暗语GB/T 3187一1994、GJB451一1990确立的术语和定义适用于本标准。下
13、列缩略语适用于本标准。EDAC一-errordetected and corrected ，故障检测与纠正:EVA一-extremevalue analysis，极值分析:RSS一-rootsquare sum，和平方根分析:SCA一-sneakcircuit analysis，潜在电路分析:SEE 一-singleevent effect，单位子效应:SEU一-singleevent叩set，单位子翻转:SGS一-structuregrounding system，结构接地系统:SPG一-singlepoint ground，单点接地点;TlD一一totalionizing dose，总电离
14、剂量:WCCA一-worstcase circuit analysis，最坏情况电路分析。4 一般要求4.1 可靠性设计的基本要求可可靠性设计的基本要求包括:a) 产品承制单位应依据Q11408A-1998制定可靠性保证计划;b)产品可靠性保证计划应包括涉及整个研制过程中相互有联系、协调的可靠性管理、可靠性工程等工作项目，应纳人产品研制计划，以保证规定的可靠性工作项目圆满完成，并与其它研制工作密切结合、协调一致，以防止重复工作，提高投资效益:c)产品可靠性保证计划应按照产品本身的特点及合同(或任务书要求，确定可靠性工作项目及工作内容、范围:d)卫星可靠性保证计划应在型号两总主持下，由可靠性设计
15、师制定，经评审及批准后实施，计划修改应履行同样的程序:分系统、设备等也应制定相应的可靠性保证计划，履行类似的审批程序:e) 通过功能和可靠性分析来鉴别系统、分系统、设备的全部薄弱环节:f 通过可靠性指标论证、可靠性建模、分配和预计来估计产品(系统、分系统或设备)可靠性定量要求:QJ 2172A-200S g) 系统设计中应尽量避免单点失效:h) 通过合理冗余提高系统(设备的任务可靠性:j)通过加大即f裕量(如降额应用和采用光、机、电、软件可靠性郎，十技术，使故障哝减至最小。表l列出卫星可靠性保证计划在各研制阶段的可靠性工作项目，可靠性设计与分析是其中重要组成部分。表1卫星可靠性工作项目表工作项
16、目工作技术指标方案阶段工程研制阶段类别论证阶段初样阶段试样或正样阶段生产阶段可靠性工作计划管理A J J J J 对转承制单位和供货方的监控管理A . A J J 可靠性评审管理4 J J J J 故障报告、分析和纠正措施系统|工程 A J J J 故障审查管理 A J J J 可靠性模型的建立工程4 J J 。 可靠性分配计算4 J J 。可靠性预计计算. J J J 。故障模式、影响和危害度分析工程4 A J 。故障树分析工程A J J 。潜在电路分析工程 A J J 。电子元器件和电路容差分析工程 J 。 电路最坏情况分析工程 J 。 元器件、材料和工艺控制工程A A J J J 可靠性
17、关键项目管理 A J J J 确定功能试验、包装、贮存、装工程 A J J 。卸、运输及维修影响环境应力筛选工程 J J J 可靠性研制与增长试验工程 A J J 可靠性验证试验工程 A J A 注:，J表示适用:表示选用:0表示设计更改时应用:X表示不适用。4.2 卫星可靠性设计应遵循的准则卫星可靠性设计应遵循的准则有:a) 在确定卫星总体、系统、分系统及设备方案时，应对性能、可靠性、经济性、安全性等指标充分运用最佳设计方法和综合权衡优化设计技术;b)优先选用在实际任务环境中经过考验、验证、技术成熟的技术方案、硬件和软件，充分考虑产品设计的继承性，支持对提高产品可靠性有利的技术进步:c) 简
18、化设计:尽量简化系统配置，减少硬件和软件的数量和规模:d) 三化(通用化、系列化、组合化)设计:多采用标准部件、组件、元器件、组装件和接口，减少元器件型号、规格及生产厂家:3 QJ 2172A-2005 e) 冗余设计:采用合理的硬件、软件的冗余设计，尽量消除单点失效:f)环境防护设计:充分进行环境影响分析，实施硬件和软件的环境防护设计(热谢f、电磁兼容设计、抗辐射设计、防静电放电设计、防振防潮设计等); g) 降额设计z对电子、电气和机电产品或元件采用降额设计、电路容差设计及最坏情况设计、防瞬态设计:h) 裕度设计:对非电产品开展裕度设计:i) 卫星电子产品可靠性设计准则参照QJ2668-1
19、994执行:j) 新技术、新器材必须经过充分论证、试验和鉴定，方能引人新产品设计。重要零、部(组件必须经检测、试验、鉴定合格后，方能装机进行整机试验。4.3 权衡分析权衡分析是在一系列约束下的系统最优化问题，是设计过程的一个基本组成部分，从系统级的参数开始向设备设计的具体参数依次进行权衡分析。方案设计阶段，权衡分析在大范围的系统参数中进行，例如权衡性能、费用、进度及风险等参数，以获得最优的方案，随着设计的深人，要求进一步确定指标，权衡分析在更低一级的系统参数中进行。如可靠性、维修性、可用性、安全性、保障性及寿命周期费用。当参数值(指标)确定后，在每个参数内进行权衡。例如在可靠性权衡分析中，人们
20、可选用下述备选方案以获得一个满足设备可靠性要求的设计:更可靠的元器件:设计简化:元器件降额:冗余。即使在每一个参数中也还需进行进一步权衡分析，如冷备还是热备:分系统、设备冗余还是元器件、组件冗余。权衡分析的基本步骤是:a) 确定权衡的问题，建立权衡准则及约束条件:b) 综合备选的设计方案:c) 分析备选设计方案:d) 根据权衡准则评定分析结果，以消除超出限制边界的那些分析结果:e) 选择满足权衡准则及限制边界的备选方案，或重定备选方案，重复步骤b)到e)，以取得新的解答。5 可靠性指标论证5.1 概述卫星可靠性设计面临的首要问题是明确它的可靠性目标要求(通常这些要求是定性与定量相结合的)，通过卫星设计、研制、生产和试验过程的努力，把可靠性作为一个
