淺析裝備環(huán)境適應(yīng)性及其技術(shù)指標(biāo)要求

陳安定 王子田 練 兵

引言

環(huán)境因素對(duì)裝備使用效能發(fā)揮的影響很大，它和可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性、安全性構(gòu)成了裝備重要的質(zhì)量特性。近幾年來，由于裝備使用條件的嚴(yán)酷化，使得裝備在研制和使用中，必須提出裝備壽命期使用的環(huán)境剖面，以及環(huán)境適應(yīng)性要求，以便在設(shè)計(jì)中賦予，生產(chǎn)中保證。為此，GJB9001B《質(zhì)量管理體系要求》中，4.1、7.1、7.3條，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性要求、工作過程以及設(shè)計(jì)報(bào)告等都有明確的要求。

應(yīng)該指出，環(huán)境適用性曾作為可靠性工程的一部分內(nèi)容，對(duì)其有過論述。然而當(dāng)今型號(hào)裝備的研制及使用特點(diǎn)，要求對(duì)其理論體系以及工程內(nèi)容等都應(yīng)有系統(tǒng)、詳細(xì)的規(guī)定。為此，我國于2001年頒布了GJB4239《裝備環(huán)境工程通用要求》，較詳細(xì)地規(guī)定了產(chǎn)品中的環(huán)境工程工作項(xiàng)目。為了貫徹該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本文就環(huán)境適應(yīng)性內(nèi)涵以及環(huán)境適應(yīng)性要求予以討論。

1.環(huán)境適應(yīng)性內(nèi)涵及環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

環(huán)境適應(yīng)性指裝備（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)其所預(yù)定功能和性能和（或）不被破壞的能力。它是裝備（產(chǎn)品）的重要質(zhì)量特性之一。

上述定義中的環(huán)境條件主要指在裝備的運(yùn)輸、貯存和使用過程中可能會(huì)對(duì)其能力產(chǎn)生影響的環(huán)境應(yīng)力。它分為：

1.1自然環(huán)境，指在自然界中由非人為因素構(gòu)成的那部分環(huán)境。通常包括：

（1）氣候環(huán)境。包括：溫度輻射、大氣壓力、降雨量、濕度、臭氧、鹽霧、風(fēng)、霜凍、霧等。

（2）地形環(huán)境。包括：標(biāo)高、地面等高形、土壤、地上水、地下水、植物和昆蟲、微生物等。

（3）輻射條件。主要是電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及其他射線的輻射等；

（4）生物條件。主要是霉菌。

1.2誘發(fā)環(huán)境，指任何人為活動(dòng)、平臺(tái)、其他設(shè)備或設(shè)備自身產(chǎn)生的局部環(huán)境，通常包括：

（1）平臺(tái)環(huán)境。指裝備連接或裝載于某一平臺(tái)后經(jīng)受的環(huán)境。平臺(tái)環(huán)境受平臺(tái)和平臺(tái)環(huán)境控制系統(tǒng)誘發(fā)或改變的環(huán)境條件影響。

（2）感應(yīng)環(huán)境。包括沖擊波、振動(dòng)、加速度、核輻射、電磁輻射、空氣污染物質(zhì)、噪聲、熱能、變化了的生態(tài)等。

（3）其他環(huán)境。如運(yùn)輸、使用、操作、維護(hù)等。

環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響是很大的，決不能忽視。例如，第二次世界大戰(zhàn)期間美國運(yùn)到東南亞戰(zhàn)場(chǎng)的電子、電器產(chǎn)品，其中60%還沒有使用就損壞。美國的統(tǒng)計(jì)資料表明，僅就大氣環(huán)境因素這一項(xiàng)造成的損失每年就高達(dá)700億美元。聯(lián)合國貿(mào)易中心提供的資料表明，在發(fā)展中國家，由于對(duì)運(yùn)

文章介紹了環(huán)境適應(yīng)性內(nèi)涵，以及環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，重點(diǎn)討論了裝備的環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)要求的內(nèi)容。供軍事代表、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及質(zhì)量管理體系審核員參考。

裝備 環(huán)境適應(yīng)性 技術(shù)要求輸環(huán)境研究不夠，采取預(yù)防措施不力、環(huán)境控制不嚴(yán)所造成的損失占產(chǎn)品總利潤的30%。

我國運(yùn)往西藏的易碎產(chǎn)品，由于包裝耐運(yùn)輸環(huán)境能力不夠，加上對(duì)運(yùn)輸環(huán)境條件控制不嚴(yán)，產(chǎn)品損失曾達(dá)60%～70%，個(gè)別產(chǎn)品達(dá)100%。

據(jù)美國現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品失效中52%是由于環(huán)境因素造成的。我國某部門1971年對(duì)機(jī)載產(chǎn)品的失效分析發(fā)現(xiàn)，52.7%的失效與環(huán)境因素有關(guān)。其中溫度引起的故障占42%，振動(dòng)占21.6%，潮濕占19%，砂土占7.8%，低氣壓占3.6%，鹽霧占3.9%，沖擊占2.1%。

又據(jù)航天產(chǎn)品在研制試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)的3000多次失效統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，主要失效模式是由于振動(dòng)與沖擊、高溫與高濕度導(dǎo)致的。其失效比率如圖1所示。

從試驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)得到的數(shù)據(jù)及從國外得到的數(shù)據(jù)說明，各種環(huán)境因素均能引起產(chǎn)品失效。但對(duì)大多數(shù)產(chǎn)品在大多數(shù)情況下，影響最大的環(huán)境因素是溫度、振動(dòng)與潮濕。如果產(chǎn)品對(duì)這幾個(gè)主要的環(huán)境因素適應(yīng)性好，就可把失效率減小90%。

所以在產(chǎn)品的研制階段，為了掌握環(huán)境因素導(dǎo)致的可靠性及失效模式的變化規(guī)律，就必須進(jìn)行環(huán)境分析設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，以保證研制出的產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下，都能可靠地完成規(guī)定功能。

2.環(huán)境適應(yīng)性要求

環(huán)境適應(yīng)性要求指裝備及其下層產(chǎn)品應(yīng)耐受的單一環(huán)境因素、綜合環(huán)境因素及其定性與定量的描述。它是裝備研制要求或合同（協(xié)議）中提出相應(yīng)環(huán)境適應(yīng)性要求和規(guī)定環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求的依據(jù)。通常包括：

（1）整個(gè)裝備對(duì)其壽命期預(yù)期遇到的自然和誘發(fā)環(huán)境的環(huán)境適應(yīng)性要求和裝備下層產(chǎn)品對(duì)其所處的微環(huán)境或平臺(tái)環(huán)境的環(huán)境適應(yīng)性要求。

（2）裝備結(jié)構(gòu)件的環(huán)境適應(yīng)性要求和功能件的環(huán)境適應(yīng)性要求。

圖2中列出了各環(huán)境因素的環(huán)境適應(yīng)性要求示例。具體產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性要求，應(yīng)根據(jù)裝備壽命期環(huán)境剖面和使用環(huán)境文件，結(jié)合收信到的環(huán)境數(shù)據(jù)，考慮各環(huán)境因素對(duì)裝備的剪裁確定。

在環(huán)境適應(yīng)性要求文件中一般應(yīng)考慮的環(huán)境因素。

a.溫度環(huán)境。一般分為：高溫貯存環(huán)境、低溫貯存環(huán)境，高溫工作環(huán)境，低溫工作環(huán)境，高溫短時(shí)工作環(huán)境，溫度沖擊環(huán)境，溫度變化環(huán)境。

b.壓力環(huán)境。一般分為：高原或高空貯存環(huán)境、高原或高空工作環(huán)境、快速減壓環(huán)境、爆炸減壓環(huán)境、水壓環(huán)境、其他環(huán)境。

c.鹽霧環(huán)境。

d.濕熱環(huán)境。一般分為：恒定濕熱環(huán)境、交變濕熱環(huán)境。

e.生物環(huán)境。一般分為：霉菌環(huán)境、生物污損環(huán)境、其他生物環(huán)境。

f.水環(huán)境。一般分為：有風(fēng)源淋雨環(huán)境、防水性環(huán)境、浸漬環(huán)境、潮差環(huán)境、飛濺環(huán)境。

g.太陽輻射環(huán)境。一般分為：太陽輻射引起的熱環(huán)境、長期太陽輻射引起的光老化環(huán)境。

h.砂塵環(huán)境。一般分為：吹砂環(huán)境、吹塵環(huán)境、降塵環(huán)境。

i.爆炸大氣環(huán)境。一般分為：直接暴露于爆炸大氣環(huán)境、間接（有外殼隔離）暴露于爆炸大氣環(huán)境。

j.加速度環(huán)境。

k.沖擊環(huán)境。一般分為：一般機(jī)械沖擊環(huán)境、彈道沖擊環(huán)境、爆炸分離沖擊環(huán)境、艦船沖擊環(huán)境。

l.振動(dòng)環(huán)境。一般分為：運(yùn)輸振動(dòng)環(huán)境、使用振動(dòng)環(huán)境、其他振動(dòng)環(huán)境。

m.炮擊振動(dòng)環(huán)境。

n.噪聲環(huán)境。

o.溫度—低氣壓綜合環(huán)境，一般分為：高溫低氣壓、低溫低氣壓。

p.溫度—濕度—低氣壓綜合環(huán)境。

q.溫度—振動(dòng)—噪聲環(huán)境。

r.溫度—振動(dòng)—低氣壓環(huán)境。

s.溫度—濕度—振動(dòng)—低氣壓環(huán)境。

t.積冰/凍雨環(huán)境。

u.風(fēng)環(huán)境。

v.傾斜/搖擺環(huán)境。

w.流體污染環(huán)境。

x.其他環(huán)境。

（3）環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求和驗(yàn)證方法

環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證一般采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法，也可采用分析法，包括相似產(chǎn)品比較分析和仿真方法，可以通過現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證。環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求，一般就是驗(yàn)證研制總要求或合同（協(xié)議書）中規(guī)定的環(huán)境適應(yīng)性定量要求。

環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證方法有：

a.試驗(yàn)方法?？梢灾苯硬捎肎JB150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》或其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的相應(yīng)試驗(yàn)程序進(jìn)行，也可根據(jù)產(chǎn)品的具體情況對(duì)GJB150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》或其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)程序適當(dāng)剪裁后進(jìn)行。

b.分析方法?？梢酝ㄟ^分析的方法來確定產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性是否已滿足研制總要求或合同中規(guī)定的要求。例如在環(huán)境適應(yīng)性要求相同的條件下，如果分析表明，材料、結(jié)構(gòu)、工藝和使用模式均相似或相同的產(chǎn)品通過了相應(yīng)的試驗(yàn)，則該產(chǎn)品可不進(jìn)行該試驗(yàn)，但應(yīng)提供詳細(xì)的分析報(bào)告和出具相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告。

圖2 裝備環(huán)境適應(yīng)性要求一覽表

3.結(jié)束語

環(huán)境適應(yīng)性是裝備質(zhì)量的重要特性之一，它是近十幾年來為了適應(yīng)高新裝備使用與研制需要而從可靠性工程分出的一門獨(dú)立工程學(xué)科。然而由于其工程特點(diǎn)及人們實(shí)踐的不足，環(huán)境適應(yīng)性要求還不能像可靠性、維修性、測(cè)試性那樣提出系統(tǒng)、科學(xué)的定量指標(biāo)要求。為此加強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)以及使用數(shù)據(jù)的積累與分析，以便能提出合理、科學(xué)并可進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的指標(biāo)體系，將是我國裝備研制、試驗(yàn)、使用與質(zhì)量管理工作者的一項(xiàng)任務(wù)。

1.秦英孝，可靠性維修性保障性概論[M]，北京：國防工業(yè)出版社，2012

2.GJB4239，環(huán)境工程通用要求[S]，2009