保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性研究

趙徐成,馬俊偉,朱逸天,馬勝勇

(空軍勤務(wù)學(xué)院,江蘇徐州221000)

保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性研究

趙徐成,馬俊偉,朱逸天,馬勝勇

(空軍勤務(wù)學(xué)院,江蘇徐州221000)

目的提高保障裝備高原保障效能。方法運(yùn)用環(huán)境工程理論,從研究對(duì)象、環(huán)境特點(diǎn)、影響分析、適應(yīng)性要求、評(píng)估和設(shè)計(jì)方面研究裝備高原環(huán)境適應(yīng)性問題。結(jié)果通過研究發(fā)現(xiàn),環(huán)境指標(biāo)已突破了原先的設(shè)計(jì)界限,環(huán)境因素將制約保障裝備保障效能的發(fā)揮。結(jié)論通過對(duì)保障裝備系統(tǒng)性的適應(yīng)性評(píng)估,為環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)提供了依據(jù),對(duì)提高裝備的高原適應(yīng)能力具有良好的效果。

保障裝備;高原;環(huán)境適應(yīng)性

美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在環(huán)境適應(yīng)性研究方面開展得較早,我國(guó)起步較晚,20世紀(jì)80年代各部門才依據(jù)自身需要,參照國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定了一些自然環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。在參照MIL-STD-810標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,我國(guó)制定了GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》,促進(jìn)了型號(hào)研制工作的進(jìn)展。我國(guó) GJB 4239—2001《裝備境工程通用要求》于2001年得到發(fā)布和實(shí)施,標(biāo)志著我國(guó)的環(huán)境工程工作已經(jīng)有頂層標(biāo)準(zhǔn)的支持,迎來一個(gè)快速發(fā)展的新階段[1]。

環(huán)境適應(yīng)性是指裝備(產(chǎn)品)在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境的作用下,能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能和性能和(或)不被破壞的能力[2]。相對(duì)于平原而言,高原地區(qū)的氣壓、含氧量、溫濕度、太陽(yáng)輻射以及地形地貌等均發(fā)生不同程度的變化。受到各種高原環(huán)境因素的影響和長(zhǎng)期作用,保障裝備的功能、性能及使用壽命等均會(huì)受到不同程度的影響,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致裝備功能失效,無法滿足保障需求[3]。因此研究保障裝備的高原環(huán)境適應(yīng)性具有重要意義。

1　研究對(duì)象

保障裝備型號(hào)多樣,涉及到電工學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等各方面的專業(yè)知識(shí)。高原環(huán)境因素交錯(cuò)復(fù)雜,對(duì)各型保障裝備的影響機(jī)理和程度各不相同。運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理,將保障裝備視為一個(gè)系統(tǒng),按保障裝備的組成、工作原理和受高原環(huán)境影響的程度[4],將保障裝備系統(tǒng)劃分為動(dòng)力系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空分系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等。這6個(gè)分系統(tǒng)是研究對(duì)象,稱之為保障裝備系統(tǒng)元素集,用集合表示為:A={A1,A2,A3,A4,A5, A6}={動(dòng)力系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空分系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)}。

2　保障裝備高原運(yùn)用環(huán)境

要想對(duì)保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行研究,首先需分析裝備在高原保障時(shí)可能遇到的環(huán)境及其嚴(yán)酷度,明確其高原運(yùn)用環(huán)境。按全壽命管理的思想將保障裝備壽命剖面分為儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用等3個(gè)階段[5]。運(yùn)用環(huán)境工程分析其每個(gè)階段可能遭受的環(huán)境因素的影響,建立環(huán)境剖面。保障裝備高原運(yùn)用環(huán)境見表1,所遇到的高原環(huán)境嚴(yán)酷度見表2[6]。

表1　保障裝備高原運(yùn)用環(huán)境Table 1 Operation plateau environment of support equipment

表2　高原環(huán)境嚴(yán)酷度Table 2 Severity of plateau environment

3　高原環(huán)境對(duì)保障裝備的影響分析

影響分析能夠使我們清楚保障裝備受環(huán)境影響的方式,從而采取針對(duì)性的防護(hù)措施。在影響分析中要綜合考慮各種因素,既要分析單因素對(duì)保障裝備單獨(dú)作用的影響,更要注重分析多種因素綜合作用的結(jié)果。高原環(huán)境對(duì)各分系統(tǒng)的影響及措施見表3[7—12]。

表3　高原環(huán)境對(duì)各分系統(tǒng)的影響及措施Table 3 Effect of plateau environment on support equipment and the solutions

4　保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)要求

保障裝備出現(xiàn)“高原反應(yīng)”主要是因?yàn)檠b備在研制過程中未考慮高原特殊環(huán)境。因此,有必要根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、任務(wù)特點(diǎn)和環(huán)境剖面中環(huán)境因素對(duì)裝備影響機(jī)理和影響程度分析,刪除不必考慮的環(huán)境要素,制定切實(shí)可行的保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)要求[13]。環(huán)境適應(yīng)性要求應(yīng)在裝備立項(xiàng)論證階段就加以明確并把其作為一項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo),納入研制任務(wù)書或研制合同中[14]。假設(shè)要求保障裝備能在5 km的高原環(huán)境正常運(yùn)行,則其高原環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)見表4。

表4　保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)要求Table 4 Specifications of plateau environmental worthiness of support equipment

5　保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)

高原環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)的目的是全面衡量保障裝備的高原環(huán)境適應(yīng)性滿足要求的程度。文獻(xiàn)[14]提出利用“環(huán)境影響效益函數(shù)”能夠很好地實(shí)現(xiàn)裝備的環(huán)境適應(yīng)性量化評(píng)估。保障裝備是長(zhǎng)壽命高可靠性的裝備,由于研制周期、經(jīng)費(fèi)及條件的限制,很難長(zhǎng)時(shí)間開展相應(yīng)的高原環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn),建立環(huán)境影響效益函數(shù)以反映各環(huán)境因素隨時(shí)間的變化對(duì)保障裝備的影響程度比較困難。

由環(huán)境適應(yīng)性的定義可以看出,其主要關(guān)注3個(gè)內(nèi)容:實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能和性能的能力、不被破壞的能力及裝備受各種高原環(huán)境因素的作用。對(duì)裝備高原環(huán)境適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià),也應(yīng)從這三方面入手。通過裝備高原保障或試驗(yàn)的數(shù)據(jù),比較保障裝備在高原和平原主要戰(zhàn)技指標(biāo)差距,分析確定保障裝備的功能和性能是否能滿足保障需求;通過計(jì)算保障裝備的高原環(huán)境適應(yīng)度[15](裝備高原實(shí)際服役或工作時(shí)間長(zhǎng)度與規(guī)定或期望的服役或工作時(shí)間長(zhǎng)度的比值)來評(píng)價(jià)高原環(huán)境裝備的耐久能力;最后通過構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo),運(yùn)用層次、模糊等系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法評(píng)估主要的環(huán)境因素對(duì)裝備的影響程度[16]。這樣從保障功能及性能、不被破壞的能力和環(huán)境因素三方面構(gòu)成完整的評(píng)價(jià)體系,能夠定量地、有針對(duì)性地反映保障裝備對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng)能力,符合現(xiàn)實(shí)情況,具有較強(qiáng)的可操作性。

以某型航空地面電源為例進(jìn)行說明,其在海拔4 km的地區(qū)能生產(chǎn)符合要求的電源,但是功率下降15%左右。其能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能,但性能在高原環(huán)境出現(xiàn)一定程度的下降。統(tǒng)計(jì)此裝備在高原正常使用的時(shí)間,與裝備規(guī)定的大修期的比值為0.75。環(huán)境適應(yīng)度小于1,說明環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)不能滿足技術(shù)要求,還需要采取防護(hù)措施提高其環(huán)境適應(yīng)性。通過裝備高原運(yùn)用環(huán)境分析,確定氣壓、溫度、沙塵、太陽(yáng)輻射和振動(dòng)為其高原環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,其權(quán)重的確定通過組合專家評(píng)價(jià)和環(huán)境因素失效分析統(tǒng)計(jì)得出。通過模糊綜合評(píng)價(jià)得出各環(huán)境因素對(duì)裝備的影響程度分別為 0.38,0.15,0.27, 0.08,0.12。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知,氣壓對(duì)此裝備的影響最大,應(yīng)對(duì)此采取更多的高原防護(hù)設(shè)計(jì)。

6　保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性防護(hù)

對(duì)照高原環(huán)境影響分析與高原環(huán)境適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià),從技術(shù)防護(hù)措施、元器件優(yōu)選、調(diào)試工藝、維護(hù)保養(yǎng)、各系統(tǒng)間的匹配等方面入手提高保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性,見表3。此外,裝備的設(shè)計(jì)和選材要綜合考慮裝備的性能、結(jié)構(gòu)及環(huán)境之間的相互關(guān)系,并且要兼顧人性化設(shè)計(jì),保證裝備在有良好的高原環(huán)境適應(yīng)性的同時(shí)減少保障人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

7　結(jié)語(yǔ)

文中從環(huán)境適應(yīng)性的基本概念出發(fā),圍繞保障裝備全壽命期高原環(huán)境特點(diǎn)、環(huán)境效應(yīng)、環(huán)境評(píng)估及環(huán)境設(shè)計(jì)等方面展開,對(duì)保障裝備的高原環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,對(duì)提高裝備的高原保障能力有積極的意義。

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Research on Plateau Environmental Worthiness of Support Equipment

ZHAO Xu-cheng,MA Jun-wei,ZHU Yi-tian,MA Sheng-yong
(Academy of Air Force Logistics,Xuzhou 221000,China)

Objective To improve the support efficiency of support equipment.Methods Using the theory of environmental engineering,the paper studied the issue of Plateau Environmental Worthiness from the aspect of research object,environmental characteristics,environmental impact,worthiness requirement,assessment and design.Results The study found that the environmental indicators have broken through the boundary of the original design,and the environmental factors would restrict the support efficiency of the support equipment.Conclusion Environmental worthiness evaluation of support equipment provided reference for worthiness design.It has a good effect on improving the Plateau environmental worthiness ability of equipment.

support equipment;plateau;environmental worthiness

10.7643/issn.1672-9242.2014.05.006

E23

:A

1672-9242(2014)05-0027-05

2014-06-12;

2014-07-17

Received:2014-06-12;Revised:2014-07-17

趙徐成(1961—),男,江蘇徐州人,碩士,教授,主要研究方向?yàn)楹娇盏孛姹Ｕ涎b備。

Biography:ZHAO Xu-cheng(1961—),Male,from Xuzhou,Jiangsu,Master,Professor,Research focus:aircraft ground support equipment.