(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211306389.3 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 兰州空间技 术物理研究所 地址 730010 甘肃省兰州市城关区高新飞 雁街100号 (72)发明人 李婧　贾艳辉　王紫桐　吕方伟　 汪东军　操琴　 (74)专利代理 机构 北京元理果知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11938 专利代理师 饶小平 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于无失效数据的离子推力器可靠性 评估方法 (57)摘要 本申请涉及航 天可靠性分析技术领域， 具体 而言， 涉及一种基于无失效数据的离子推力器可 靠性评估方法， 包括： 步骤1： 根据离子推力器工 作原理及失效机理， 确定合适的寿命分布模型； 步骤2： 选取不同的双参数超先验分布和超参数 值域构建多层先验分布； 步骤3： 在E ‑Bayes框架 下完成任意截尾时间ti处离子推力器失效概率 pi的估计； 步骤4： 结合以时间加权的最小二乘法 对估计的数据( ti， pi)进行拟合， 进而计算出离 子推力器寿命分布参数的估计值； 步骤5： 计算离 子推力器给定时间的可靠度点估计值。 本申请决 了传统完全寿命数据情形下离子推力器可靠性 评估不适用的问题， 为以后离子推力器的可靠性 评估提供了一定的依据。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115544790 A 2022.12.30 CN 115544790 A 1.一种基于无失效数据的离 子推力器可靠性评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 根据离 子推力器工作原理及失效机理， 确定合 适的寿命分布模型； 步骤2： 结合离子推力器地面寿命验证试验中的无失效数据， 选取不同的双参数超先验 分布和超参数值 域构建多层先验分布； 步骤3： 在E ‑Bayes框架下完成任意截尾时间ti处离子推力器失效概 率pi的估计： 步骤4： 结合以时间加权的最小二乘法对估计的数据(ti， pi)进行拟合， 进而计算出离子 推力器寿命分布参数的估计值； 步骤5： 结合寿命分布模型给出离子推力器的可靠度函数， 计算离子推力器给定时间的 可靠度点估计值。 2.根据权利要求1所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤1中， 寿命分布模型为 Weibull分布。 3.根据权利要求2所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤1中， 离 子推力器的寿命分布服从两参数Weibul l分布， 分布函数为： 其中： m为形状参数， η为尺度参数。 4.根据权利要求1所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤3中， 在E ‑Bayes框架下进行任意截尾时间ti处离子推力器失效概率pi估计的过程包括 离子推力器失效概 率pi先验分布的确定和离 子推力器失效概 率pi的E‑Bayes估计。 5.根据权利要求4所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤3中， 进行离子推力器失效概率pi先验分布的确定时， 先验分布采用Beta分布， 确定过 程中采用多层先验分布方法， 将先验概率密度函数中超参数的超先验分布和值域同时纳 入 计算。 6.根据权利要求4所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤3中， 进行离子推力器失效概率pi的E‑Bayes估计时， 以超参数为联合变量对离子推力 器失效概 率pi的E‑Bayes估计公式求数 学期望。 7.根据权利要求3所述的基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤4中， 采用时间加权的最小二乘法估计离子推力器寿命分布中的待估参数， 得到离子推 力器的寿命分布式。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115544790 A 2一种基于无失效数据的离 子推力器可靠性评估方 法 技术领域 [0001]本申请涉及航天可靠性分析技术领域， 具体而言， 涉及一种基于无失效数据的离 子推力器可靠性评估方法。 背景技术 [0002]离子推力器是电推进分系统的核心组件， 由放电阴极、 放电室、 栅极系统和中和器 等关键部组件构成， 其结构示意图如图1所示。 离子推力器工作的基本原理是借助外部电能 电离推进剂并在电场作用下使其聚焦并加速喷出， 从而将 外部电能转化为动能， 产生推力， 由于离子推力器推力较小， 执行南北位保、 轨道提升及深空探测 等空间任务时一般要求其 在轨可靠运行 数万小时， 因此， 长寿命高可靠是离 子推力器的显著特 征。 [0003]另外， 受研制周期及验证经费限制， 离子推力器地面寿命验证试验无法长期进行， 多数情况下会在一定时长后人为停止试验， 此时得到的试验结果多为无失效数据， 此类试 验数据不包含推力器寿命的完整信息， 再者， 受离子推力器工作环境应力强耦合作用的影 响， 目前尚未形成基于物理机理的有效解耦机制， 所以无法准确刻画离子推力器性能随服 役时间的退化规律， 进而 无法外推其完全寿命， 因此， 按照传统的完全寿命试验 数据进行可 靠性分析的方法不再适用。 发明内容 [0004]本申请提供了一种基于无失效数据的离子推力器可靠性评估方法， 能够为无失效 数据情形 下的离子推力器可靠性评估提供一定的依据。 [0005]为了实现上述目的， 本申请提供了一种基于无失效数据的离子推力器可靠性评估 方法， 包括如下步骤： 步骤1： 根据离子推力器工作 原理及失效机理， 确定合适的寿命分布模 型； 步骤2： 结合离子推力器地面寿命验证试验中的无失效数据， 选取不同的双参数超先验 分布和超参数值域构建多层先验分布； 步骤3： 在E ‑Bayes框架下完成任意截尾时间ti处离 子推力器失效概率pi的估 计； 步骤4： 结合以时间加权的最小二乘法对估计的数据(ti， pi)进 行拟合， 进而计算出离子推力器寿命分布参数的估计值； 步骤5： 结合寿命分布模型给出离 子推力器的可靠度函数， 计算离 子推力器给定时间的可靠度点估计值。 [0006]进一步的， 步骤1中， 寿命分布模型为 Weibull分布。 [0007]进一步的， 步骤1中， 离子推力器的寿命分布服从两参数Weibull分布， 分布函数 为： [0008] [0009]其中： m为形状参数， η为尺度参数。 [0010]进一步的， 步骤3中， 在E ‑Bayes框架下进行任意截尾时间ti处离子推力器失效概 率pi估计的过程包括离子推力器失效概率pi先验分布的确定和离子推力器失效概率pi的E‑说　明　书 1/6 页 3 CN 115544790 A 3