小子样复杂系统保守可靠性增长模型

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小子样复杂系统保守可靠性增长模型
冯静　刘琦　周经伦(国防科学技术大学,长沙410073)
董超(合肥电子工程学院,合肥230037)
摘要　航空航天产品多为小子样复杂系统,其寿命分布服从双参数Weibull分布。由于样本量较小,Weibull分布的形状参数难以通过少数几次失效数据由客观方法估计得到。
现有的处理方法是由专家设定或通过非参数统计方法解决,这就造成了可靠性分析结果具有很大程度的主观不确定性。为了研究这类系统的可靠性增长规律,文章提出了一种在不对其形状参数作任何假设的情况下的可靠度的保守估计方法,并进一步建立了系统分阶段研制过程中的可靠性增长保守模型,最后通过一个实例说明了该方法在工程中应用的有效性。
主题词　韦布尔分布　可靠性增长　航天产品　模型试验

1　引言
双参数Weibull分布在工程上应用极其广泛,例如某型号液体火箭发动机属于耗损性失效[1],在振动与热应力的作用下,将随工作时间延长而加大失效的可能性,其失效发生在最薄弱的环节上,因此用双参数Weibull分布描述较为合适;但由于其状参数难以确定,在应用时常常会遇到
很大的困难。传统的处理方法有两种:一种是凭经验将形状参数设定为一个确定的值,从而将双参数Weibull分布转化为单参数指数分布,再进行一系列的可靠性分析,此时不可避免会引入较大的主观不确定性;另一种是用非参数统计方法处理,但估计的精度和置信度等难以保证。为了客观评价产品的可靠性水平,希望能有一种在对双参数Weibull分布的形状参数不作任何人为假设的情况下,中国可靠性网,能对产品的可靠性进行分析的客观方法,同时,还要便于考察可靠性分析结果的置信度。为了考察类似液体火箭发动机系统等一大类寿命分布服从双参数Weibull分布的小子样复杂系统的可靠性增长规律,根据其研制过程分阶段进行,并且各阶段都较其前一阶段有重大改进的特点[1],本文提出一种基于双参数Weibull分布的保守可靠性增长模型,为了克服传统方法在处理双参数Weibull分布式中的缺点,这里采用了一种在形状参数完全未知情况下的最保守估计。它虽然是一种悲观估计,但对于类似液体火箭发动机等一些关键性、可靠性要求较高的系统,采用保守估计有利于排除一些不利因素的影响,确保其可靠性能够满足总体技术要求。
本文首先给出了双参数Weibull分布在形状参数不作任何假设前提下的数学处理方法和有关结果;在此基础上,给出了研制试验分阶段进行的系统的保守可靠性增长模型;最后用一个实例说明了该方法的应用,给出了简要结论。