测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法
【专利摘要】一种测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法，对防滑刹车控制盒同时施加综合环境应力和工作电流，进行五个综合环境应力循环的试验，以同时激发防滑刹车控制盒与综合环境应力、工作电流相关的故障隐患。当防滑刹车控制盒在试验过程中出现故障时，应进行纠正故障的技术改进，然后重新进行试验，直至在五个循环内不出现故障。本发明能够提高防滑刹车控制盒适应综合环境应力的能力，从而使防滑刹车控制盒在使用中遇到综合环境条件时不会发生故障。
【专利说明】测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及民用飞机电子产品在温度、振动、电流综合作用下的故障测试领域，具 体是一种在综合环境应力、电流同时作用下激发和纠正防滑刹车控制盒故障隐患的测试方 法。
【背景技术】
[0002] 温度、振动综合工作电流条件是飞机刹车系统经常遇到的使用条件，电子产品的 元器件在上述条件作用下容易在焊点部位出现裂纹，也可能出现性能飘移，使性能不合格。 温度、振动综合工作电流条件试验模拟使用中的可能遇到的条件进行，达到激发和纠正电 子产品故障隐患的目的。
[0003] 温度和振动同时进行的试验也称综合环境应力试验。再施加工作电流的目的是在 真实使用条件下激发防滑刹车控制盒的故障。同时施加综合环境条件和工作电流的方法， 目前国内外没有标准。
[0004] 美国通用汽车公司主编的GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选和抽检》标准提 出了在通电条件下施加高温、快速温度变化、低温、振动的试验技术，称为综合环境应力试 验。试验要求针对激发出的故障进行技术改进，改进进行到在试验过程中无故障为止。该 标准的特点是综合环境应力+通电，而不是综合环境应力+工作电流。
[0005] GMW8287标准推荐的测试设备是具是三轴六自由度的振动系统且同时具备60°C / min温度变化速率的可靠性强化试验设备，未推荐其他试验设备。
[0006] 综合环境条件试验的目的是激发电子产品的虚焊、元器件热应力损伤、振动应力 损伤等故障隐患，根据故障原因提出改进建议，从而达到在短时间内提高电子产品的综合 环境适应能力的目的。
[0007] 防滑刹车控制盒是飞机防滑刹车系统中的电子产品，设计有起飞线刹车功能、着 陆刹车过程中的防滑功能、着陆时的接地保护功能、着陆过程中左、右起落架机轮的轮间保 护等多种功能，任何一种功能不符合设计要求均为发生故障。
[0008] 综合环境应力试验剖面图的参数来源于高温工作应力极限测试、低温工作应力极 限测试、温度循环测试、振动应力极限测试得到的数据。针对高温工作应力极限测试、低温 步进应力极限测试、温度循环测试、振动工作应力极限测试中激发出的故障分别进行技术 改进。经改进后，根据最后得到的高温工作应力极限测试数据、低温工作应力极限测试数 据、振动工作应力测试数据和温度循环测试数据制定综合环境应力试验剖面并按剖面进行 试验，激发电子产品敏感于综合环境应力的故障隐患，通过技术改进提高电子产品的研制 质量，缩短电子产品的研制时间。
[0009] 传统研制过程中电子产品的环境检验条件分为下列两种：
[0010] 1)按照GJB1032《电子产品环境应力筛选方法》或MIL-STD-2164《电子设备环境 应力筛选方法》施加温度循环条件，升温和降温速率为5°C /min，试验过程中通电。温度循 环试验结束后进行三个相互垂直方向的振动，每个方向5min，加速度均方根为6. 05Grms， 这种方法虽然对筛选电子产品的虚焊等缺陷有明显作用，但仍然有一部分焊点在使用过程 中发生断裂，或出现其他故障，筛选缺陷不彻底；
[0011] 2)按照美国通用汽车公司牵头编写的GMW8287《高加速寿命/高加速应力筛选 和抽检》中的综合应力施加方法进行测试，该标准推荐的升温或降温速率为45°C /min? 60°C/min，试验过程中通电，虽然对筛选电子产品焊接等缺陷有显著作用，但由于忽略了工 作电流对焊接等缺陷的影响，因此在温度循环和工作电流条件下的焊接等缺陷激发作用不 是很理想，因为通电的电流幅值小于工作电流幅值，测试过程未经历工作电流的热应力检 验；
[0012] 为了克服上述不足，国内外电子行业一直在寻求更加有效的激发电子产品虚焊等 缺陷的测试技术。
[0013] 国外现状：
[0014] 国外的综合环境应力试验技术最早在美国面世并迅速在航空、航天等领域的电 子产品中推广，并在西方国家普及，其标志是2002年美国通用汽车公司主编并颁布的 GMW8287标准，标准中含有综合环境应力试验部分。根据综合环境应力试验中激发出的故 障隐患进行技术改进，改进到通过综合环境应力试验的循环次数为止，循环次数为3次?5 次。通过的标准是在循环过程中未出现关联故障，关联故障指产品自身原因引起的故障，见 GJB899A、GJB451A。GMW8287标准规定在试验过程中仅施加综合环境应力并通电，未要求施 加工作电流。
[0015] 国内现状：
[0016] 受国外先进试验技术的影响，国内电子产品的综合环境应力试验在三资企业、独 资企业实施多年，参照的标准是GMW8287。约有100多家独资或三资企业拥有可靠性强化试 验设备，并将进行综合环境应力试验作为电子产品研制过程的规范要求，根据综合环境应 力试验过程中激发出的故障隐患，完成同型号电子产品的故障纠正措施。
[0017] 国有企业从2011年开始在电子产品研制中采用综合环境应力试验技术，在研制 中激发和消除电子产品的故障隐患。
[0018] 由于国外50多年的技术保密，使国有企业和产品研制单位对这项技术缺乏认识， 国家机关未颁布应用这项技术的标准或规定，所以在电子产品研制中未开发这项技术，各 电子产品研制单位也未将综合环境应力测试纳入研制规范。
[0019] 广州电子五所、北航可靠性工程研究所和中航工业301所等单位研究电子产品综 合环境应力测试技术均已有10多年时间，试验设备和技术能力均通过了国家技术鉴定，成 为国家级环境与可靠性试验的资质单位。
[0020] 综合环境应力试验建立在低温工作应力极限试验、高温工作应力极限试验、振动 工作应力极限试验和温度循环试验的基础上。
[0021] 和国内外现有技术本质区别是，本发明在综合环境应力和工作电流同时作用下进 行防滑刹车控制盒的故障测试。
[0022] 在专利号为：201110310883. 2.的发明创造中公开了一种防滑刹车控制盒低温工 作应力极限测试的方法。该方法采用可靠性强化试验箱进行试验，该试验箱的频率范围是 10?10000Hz，并且具有三轴六自由度的伪随机振动能力。试验参数具有下列技术特征：
[0023] 1)三个实施例的低温工作应力测试的降温速率：25°C /min，40°C /min，60°C / min ；
[0024] 2)在每一步长上的保持时间：防滑刹车控制盒的低温稳定时间+5min+测试防滑 刹车控制盒输出电流所需的实际时间约5min =实际所需时间；
[0025] 3)测试三个实施例防滑刹车控制盒进行技术改进后的低温工作应力极限：分别 为：-7(TC，-75?，-8(TC ;
[0026] 4)试验样件的工作频率4次/min。
[0027] 本发明的低温参数参照上述参数确定。
[0028] 在专利号为：201110310885. 1的发明创造中公开了施加工作电流测试防滑刹车 控制盒高温工作应力极限的方法。该方法采用可靠性强化试验箱进行试验，试验参数具有 下列技术特征：
[0029] 1)三个实施例的高温工作应力测试的升温速率：20°C /min，40°C /min，60°C / min ；
[0030] 2)在每一步长上的保持时间：防滑刹车控制盒的高温稳定时间+5min+测试防滑 刹车控制盒输出电流所需的实际时间约5min =实际所需时间；
[0031] 3)对三个实施例防滑刹车控制盒进行技术改进后的高温工作应力极限分别为： 100°C, 120°C, 130°C ；
[0032] 4)试验样件的工作频率4次/min。
[0033] 本发明的高温参数参照上述参数确定。
[0034] 在专利号为：201110310884. 7的发明创造中公开了进行防滑刹车控制盒振动工 作应力极限测试的方法，该方法采用可靠性强化试验箱进行试验，试验参数具有下列技术 特征：
[0035] 1)三个实施例防滑刹车控制盒振动工作应力极限测试的设置点分别从：5Grms，， lOGrms，15Grms 开始；
[0036] 2)三个实施例防滑刹车控制盒振动工作应力极限测试中，达到最高量值后的保持 时间均为：稳定时间5min+性能测试时间5min ;
[0037] 3)三个实施例防滑刹车控制盒振动工作应力极限测试中，达到的振动工作应力极 限分别为：50Grms，40Grms，60Grms ;
[0038] 4)试验样件的工作频率4次/min。
[0039] 在申请号为201410256166. X的发明创造中公开了在温度循环条件下测试防滑刹 车控制盒故障隐患的方法，该方法采用可靠性强化试验箱进行试验，试验参数见表1。
[0040] 表1温度循环试验激发防滑刹车控制盒故障隐患的主要测试数据汇总表
[0041]
【权利要求】
1. 一种测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法，其特征在于，具体步骤是： 步骤1，确定给防滑刹车控制盒施加综合环境应力的高温数值：给防滑刹车控制盒施 加合环境应力的高温数值比高温工作极限的温度低5°c?10°C ; 步骤2,确定给防滑刹车控制盒施加综合环境应力的低温数值：给防滑刹车控制盒施 加合环境应力的低温数值比低温工作极限的温度高5°C?10°C ; 步骤3,确定给防滑刹车控制盒施加综合环境应力的温度变化速率：施加的温度变化 速率为 25°C /min ?55°C /min ; 步骤4,确定振动试验中加速度均方根值的起始设置点和每个循环中加速度均方根值 的振动增量： 综合环境应力的振动要求包括加速度均方根值的起始设置点和从第二个循环起每个 循环的加速度均方根值的振动增量；确定综合环境试验中可靠性强化试验箱的加速度均方 根值起始设置点为8Grms?12Grms，并且从第二个循环起，每个循环第一阶段中所述加速 度均方根值的增量均与第一个振动循环中的加速度均方根值相同； 步骤5,确定试验过程中防滑刹车控制盒输出的工作电流：防滑刹车控制盒输出OmA? 40mA的防滑刹车电流；工作频率为4次/min?12次/min ;并且在一个试验剖面中始终施 加工作电流； 步骤6,确定可靠性强化试验箱最高温度的保持时间和最低温度的保持时间 步骤7,确定施加复杂工况的试验剖面： 所述复杂工况试验剖面是指对防滑刹车控制盒同时施加有温度、振动和工作电流；在 所述的复杂工况试验剖面中：振动的频率是10?10000Hz，加速度均方根值最大可以达到 60Grms，并且采用三轴六自由度的伪随机振动； 步骤8,按照所确定的试验剖面进行试验： 所述按照所确定的试验剖面进行试验的过程包括5个复杂工况的循环试验；在试验过 程中，防滑刹车控制盒输出的电流为0mA?40mA，工作频率4?12次/min ; I温度试验： 温度试验过程是：从20°C开始，以25°C /min?55°C /min的降温速率将试验箱气温降 至-65?-75°C，保持60?70min，若所述防滑刹车控制盒出现故障，则结束试验，对该防滑 刹车控制盒进行技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以25°C / min?55°C /min的升温速率将试验箱气温升至95?125°C，保持50?60min，其中后lOmin 同时进行性能测试，若所述防滑刹车控制盒出现故障，则结束试验，对该防滑刹车控制盒进 行技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以25°C /min?55°C / min的降温速率将试验箱气温降至-65°C ;至此，完成一个从20°C开始一降温一低温一升温 -高温一降温的低/高温循环试验过程；按上述低/高温循环试验过程的进行温度循环试 验，共循环5次； II振动试验 一个振动循环的时间与所述一个低/高温循环的时间相同； 振动试验的过程是：第一个振动循环的后lOmin进行性能测试；第一个振动循环中的 振动设置点为8Grms?12Grms ; 从第二个振动循环起每个振动循环分为两个阶段：第一个阶段的振动时间为：一个低 /高温循环的时间减去lOmin ;第二个振动循环中加速度均方根值的增量与第一个循环中 的加速度均方根值相同；第二个阶段为微振动，振动时间为lOmin，在微振动时间内同时进 行性能测试；第二个阶段施加的微振动应力为5Grms ; 第三个振动循环?第五个振动循环的试验过程与第二个循环的试验过程相同；所述第 三个振动循环?第五个振动循环中第一个阶段加速度均方根值均在前一个振动循环的第 一个阶段振动量值的基础上增加，并且该加速度均方根值的振动增量均与第一个振动循环 中的加速度均方根值相同；第三个振动循环?第五个振动循环中第二个阶段施加的微振动 加速度均方根值均为5Grms ; 最高加速度均方根值的范围是：40Grms?60Grms ; 当在所述5个循环的试验过程中，防滑刹车控制盒均未出现故障时，结束试验；当在试 验过程中出现故障时，应针对故障进行技术改进，改进后重新开始试验，直至在5个循环的 试验过程中无故障。
2. 如权利要求1所述测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法，其特征在于，试验 剖面涉及到确定下列参数： 试验的最高温度、试验的最低温度、温度上升速率、温度下降速率、最高温度的保持时 间、最低温度的保持时间、温度循环次数、振动循环次数，以及每个振动循环的设置点、增 量、最高量、微振动量和微振动时间，施加脉动电流的最高量值以及脉动电流的施加频率和 每个循环施加的电压值。
3. 如权利要求1所述测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法，其特征在于，所述 每个循环施加的电压值分别为：第一个循环施加31V电压，第二个循环施加27V电压，第三 个循环施加23V电压，第四个循环施加31V电压，第五个循环施加27V电压。
4. 如权利要求1所述测试复杂工况下防滑刹车控制盒故障的方法，其特征在于，步骤6 中，所述确定可靠性强化试验箱最高温度的保持时间是当可靠性强化试验箱内的环境温度 达到最高温度后的持续时间为：防滑刹车控制盒的继续升温时间+防滑刹车控制盒达到最 高温度后的保持时间+性能检测时间；所述最低温度的保持时间是当可靠性强化试验箱内 的环境温度达到最低温度后的持续时间为：防滑刹车控制盒的继续降温时间+防滑刹车控 制盒达到最低温度后的保持时间+性能检测时间。
【文档编号】G05B23/02GK104090564SQ201410312137
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】乔建军, 陈永强, 刘刚, 周世民, 彭娟, 张宏艳 申请人:西安航空制动科技有限公司