● 摘要
在空间应用系统相关设计中，为确保系统满足可靠性要求，通常采用冗余设计，但冗余设计会引入共模故障（Common Mode Failure,CMF）引起的失效。共模故障是一种相依失效(Dependent Failure)，表现为多个冗余部件由于共同的原因或事件发生相同模式的失效。本文结合中国科学院高能物理研究所的“硬X射线调制望远镜（HXMT）”有效载荷之一的低能X射线望远镜（LE），对航天器载荷的共模故障分析进行了系统深入的研究。并为了提高LE电路系统的抗共模故障能力，对其进行优化设计。为此，本文开展以下几个方面的工作：1.系统论述故障树基本理论及分析方法；在故障树理论的基础上，根据目前工程应用的需要，对共模故障分析法进行了论述和研究。2.收集LE电路可能发生的故障信息，研究空间应用条件下LE电路的失效机理，分析了各个器件的主要故障模式；进行LE电路系统故障树的建立和分析。通过定性分析，得到各电路模块的故障原因或原因组合；通过定量分析，得到LE电路系统在空间环境工作4年的可靠度。3. 结合LE电路系统的特点，确定LE电路系统的共模故障分析方法。通过对LE电路的共模故障失效机理分析和共模故障定性分析，得到LE电路系统共模故障器件；通过共模故障定量分析，得到LE电路系统在空间环境工作4年的可靠度和系统的关键模块，并将5万小时的考虑共模故障的可靠度曲线与未考虑共模故障的可靠度曲线进行对比和分析。4.提出提高LE电路系统的可靠性设计的措施，对其关键模块进行优化设计，并对优化设计后的LE电路进行仿真，仿真结果验证了优化设计对LE电路的抗共模故障的改善作用。