試論環(huán)境試驗(yàn)的分類(lèi)

徐輝

（海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西南昌 330024）

試論環(huán)境試驗(yàn)的分類(lèi)

徐輝

（海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西南昌 330024）

環(huán)境試驗(yàn)在裝備研制生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺。環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)是充分考慮裝備在其使用壽命周期內(nèi)所經(jīng)受的各種環(huán)境條件，通過(guò)將裝備暴露在人工模擬或自然環(huán)境條件下，考核其環(huán)境適應(yīng)能力的試驗(yàn)方法。

環(huán)境適應(yīng)性；人工模擬；自然環(huán)境

0 引 言

環(huán)境適應(yīng)性指裝備在其壽命期內(nèi)預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境條件的作用下，實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和（或）不被破壞的能力，是應(yīng)用于戶內(nèi)外或各類(lèi)嚴(yán)酷環(huán)境條件下的裝備的重要質(zhì)量特性。隨著裝備從低空向高空、亞音速向超音速快速發(fā)展，使用環(huán)境越來(lái)越惡劣，裝備的環(huán)境適應(yīng)性也越來(lái)越重要。

評(píng)價(jià)裝備的環(huán)境適應(yīng)性能力關(guān)鍵在于環(huán)境試驗(yàn)[1]。環(huán)境試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段是否能準(zhǔn)確地反映裝備在實(shí)際運(yùn)輸、貯存和使用過(guò)程中的真實(shí)情況，直接影響了對(duì)裝備環(huán)境適應(yīng)性能力的判斷。因此，裝備環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)設(shè)備的研究一直以來(lái)成為世界各國(guó)著重關(guān)注的問(wèn)題。

1 環(huán)境試驗(yàn)的重要性

第二次世界大戰(zhàn)期間，裝備受環(huán)境影響的事例就更多了[2]。如德國(guó)的V2導(dǎo)彈本來(lái)是他們的殺手锏，由于長(zhǎng)期儲(chǔ)存，受環(huán)境因素影響，造成發(fā)射的成功率和準(zhǔn)確度大大降低。二戰(zhàn)期間著名的斯大林格勒大雪戰(zhàn)，在寒冷的冬天，德國(guó)的機(jī)械化部隊(duì)的機(jī)械故障率成倍地增加，嚴(yán)重地影響了其效能。這是在該戰(zhàn)役中德國(guó)失敗的重要原因之一。在二戰(zhàn)期間及以后，環(huán)境適應(yīng)性就更加引起人們重視，各國(guó)紛紛開(kāi)展研究，制訂各種有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)外的部分統(tǒng)計(jì)資料表明，裝備發(fā)生故障或損壞的原因一半以上是由于使用該裝備的環(huán)境因素引起的，如表1[3]。

可見(jiàn)，環(huán)境因素對(duì)裝備非常重要，有不可忽視的影響,為了使裝備有很好的環(huán)境適應(yīng)性,從而提高其使用可靠性,在開(kāi)發(fā)研制階段,就應(yīng)進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。

2 環(huán)境試驗(yàn)的目的

環(huán)境試驗(yàn)提供了一種確定的、驗(yàn)證環(huán)境影響的手段，目的在于發(fā)現(xiàn)裝備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件、材料選擇以及工藝方面的缺陷，以便采取適當(dāng)?shù)拇胧?，改進(jìn)裝備預(yù)期使用環(huán)境的適應(yīng)性；其次是鑒定、考核裝備的環(huán)境適應(yīng)性，驗(yàn)證是否滿足標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范或用戶的要求，并作為投產(chǎn)或批生產(chǎn)接收或拒收決策的依據(jù)；再者就是為使用、維修和后勤保障提供有用的數(shù)據(jù)信息。

表1 中、美部分軍用航空裝備故障情況

3 環(huán)境試驗(yàn)的分類(lèi)

環(huán)境試驗(yàn)的分類(lèi)取決于采用的分類(lèi)原則。按試驗(yàn)場(chǎng)所和提供環(huán)境條件的方法分類(lèi)，可分為試驗(yàn)室試驗(yàn)、使用環(huán)境試驗(yàn)和自然環(huán)境試驗(yàn) （天然暴露試驗(yàn)）按環(huán)境因素的特性分類(lèi)（圖1），可分為氣候試驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)和綜合環(huán)境試驗(yàn)，按其在裝備采辦的過(guò)程中的應(yīng)用階段分類(lèi)（圖2），可分為環(huán)境適應(yīng)性研制試驗(yàn)、飛行器安全試驗(yàn)、環(huán)境鑒定試驗(yàn)、環(huán)境驗(yàn)收試驗(yàn)和環(huán)境例行試驗(yàn)。

應(yīng)當(dāng)指出，進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，施加環(huán)境應(yīng)力的方式有三種，第一種是各環(huán)境應(yīng)力單一施加，稱(chēng)之為單因素環(huán)境試驗(yàn)，如高溫試驗(yàn)，每次試驗(yàn)只涉及一個(gè)環(huán)境因素；第二種是兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)境應(yīng)力同時(shí)施加,稱(chēng)之為綜合環(huán)境試驗(yàn),綜合環(huán)境可以是兩個(gè)氣候環(huán)境因素的綜合，如溫度—高度試驗(yàn)；也可以是氣候環(huán)境因素與動(dòng)力學(xué)環(huán)境綜合,如振動(dòng)—溫度試驗(yàn)；第三種是各種環(huán)境應(yīng)力以一定次序序貫地施加，稱(chēng)之為組合環(huán)境試驗(yàn)。

圖2 試驗(yàn)室試驗(yàn)主要項(xiàng)目

3.1 試驗(yàn)室試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)室試驗(yàn)的目的及其用途

試驗(yàn)室試驗(yàn)用于驗(yàn)證研制或生產(chǎn)的裝備在極端環(huán)境條件下是否會(huì)被損壞或能否正常工作,為采取改進(jìn)措施提供信息,或者為研制階段定型和生產(chǎn)階段驗(yàn)收決策提供依據(jù)。裝備在其研制和生產(chǎn)的不同階段進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)的目的和用途、采用的試驗(yàn)項(xiàng)目和環(huán)境條件的嚴(yán)酷度等是各不相同的（表2）。一些常用環(huán)境試驗(yàn)對(duì)裝備產(chǎn)生的影響見(jiàn)表3。

表2 武器裝備研制生產(chǎn)各階段的環(huán)境試驗(yàn)

表3 一些常用環(huán)境試驗(yàn)對(duì)裝備產(chǎn)生的影響

3.1.2 試驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

試驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是其環(huán)境應(yīng)力、負(fù)載條件和電應(yīng)力的施加都可以嚴(yán)格地控制在規(guī)定容差范圍內(nèi),保證整個(gè)試驗(yàn)在受控的條件下進(jìn)行,從而保證試驗(yàn)的重現(xiàn)性和試驗(yàn)結(jié)果的可比性。正因?yàn)榫邆溥@些優(yōu)點(diǎn),可以進(jìn)行適當(dāng)剪裁并將其應(yīng)用于表2所述的各個(gè)階段的不同目的試驗(yàn)。特別是研制階段早期,應(yīng)用加速或加劇應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境試驗(yàn),這對(duì)于迅速提高研制的武器裝備的環(huán)境適應(yīng)性是十分重要的。而缺點(diǎn)是由于受到試驗(yàn)設(shè)備能力和費(fèi)用的限制,其試驗(yàn)對(duì)象僅限于一些體積、重量較小的裝備,且不可能進(jìn)行非常真實(shí)的綜合環(huán)境模擬和裝備間接口的模擬,使試驗(yàn)效果受到限制。此外,有些環(huán)境如生物環(huán)境也很難進(jìn)行模擬。

3.2 使用環(huán)境試驗(yàn)

3.2.1 使用環(huán)境試驗(yàn)的目的及其用途

使用環(huán)境試驗(yàn)是在規(guī)定的實(shí)際使用環(huán)境條件下考核評(píng)定裝備環(huán)境適應(yīng)性水平的試驗(yàn)。由于試驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備能力和資源等的限制,許多裝備不可能在試驗(yàn)中進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn),即使是試驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備能夠提供必要的環(huán)境應(yīng)力,試驗(yàn)室試驗(yàn)也不可能完全模擬真實(shí)的使用環(huán)境、負(fù)載循環(huán)和各種接口條件,因此不可能進(jìn)行全面的考核。所以不僅一些無(wú)法在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)的大系統(tǒng)和設(shè)備需要進(jìn)行使用環(huán)境試驗(yàn),而且一些能在試驗(yàn)室內(nèi)安排環(huán)境試驗(yàn)的設(shè)備也需要進(jìn)行使用環(huán)境試驗(yàn),以補(bǔ)充試驗(yàn)室試驗(yàn)的不足。

3.2.2 使用環(huán)境試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

使用環(huán)境試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是將裝備置于真實(shí)的使用環(huán)境中使其經(jīng)受各種環(huán)境條件的綜合作用，并模擬了實(shí)際的負(fù)載條件和接口界面,因而試驗(yàn)的真實(shí)性高,能夠起到試驗(yàn)室試驗(yàn)難以完全起到的作用。而缺點(diǎn)是不可能保證試驗(yàn)完全在受控的條件下進(jìn)行,因此試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性差。特別是一些受自然環(huán)境影響的氣候環(huán)境條件如溫度、濕度和淋雨等,使用環(huán)境條件往往不可能在短時(shí)間內(nèi)全部提供,例如由于極冷和極熱的環(huán)境往往幾十年出現(xiàn)一次,要使其在研制期內(nèi)經(jīng)受極冷和極熱的溫度環(huán)境,往往是不現(xiàn)實(shí)的,不是人為能控制的。因而一些使用環(huán)境試驗(yàn)往往不能經(jīng)受到所有真實(shí)環(huán)境條件,從而影響了其效果。使用環(huán)境條件的不可控制性和重現(xiàn)性差,使其更多地用于一些試驗(yàn)室無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)的裝備和用作研制過(guò)程中的使用驗(yàn)證試驗(yàn),而不適用于早期的環(huán)境工程研制試驗(yàn)。

3.3 自然環(huán)境試驗(yàn)

自然環(huán)境試驗(yàn)（天然暴露試驗(yàn)）是指將裝備存放在自然暴露場(chǎng)中(包括戶內(nèi)、戶外),使其長(zhǎng)期經(jīng)受自然氣候環(huán)境各種侵蝕作用,以考核自然環(huán)境的影響。自然環(huán)境試驗(yàn)時(shí),試驗(yàn)樣品處于不工作狀態(tài),由于不是加速試驗(yàn),暴露時(shí)間很長(zhǎng),往往是經(jīng)受多少年后才能評(píng)估其結(jié)果。

4 結(jié) 語(yǔ)

環(huán)境試驗(yàn)是裝備環(huán)境工程工作重要的組成部分，貫穿于裝備設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和采購(gòu)各個(gè)階段，已經(jīng)成為提高裝備環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性和維修性的重要技術(shù)手段[4]。為適應(yīng)裝備建設(shè)發(fā)展，需要為新研裝備提供環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)環(huán)境工程工作及其環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)提出了更高更新的要求，試驗(yàn)及評(píng)價(jià)技術(shù)將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，環(huán)境試驗(yàn)及評(píng)價(jià)技術(shù)更具廣闊的發(fā)展前景。

[1]周修源,江魯.環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備發(fā)展概述.中國(guó)儀器儀表，2008,6.

[2]王德言，張建國(guó)等.環(huán)境試驗(yàn)與可靠性試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展.裝備環(huán)境工程，2005,10.

[3]陳謀義.環(huán)境試驗(yàn)的重要性及環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的有關(guān)問(wèn)題.環(huán)境技術(shù)，1999,2.

[4]信息產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所環(huán)境工程研究中心.環(huán)境試驗(yàn)研究.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2005,12.

>>>作者簡(jiǎn)介

徐輝，男，1982年1月出生，2005年畢業(yè)于南昌大學(xué)，工程師，主要從事裝備質(zhì)量技術(shù)工作。

Discussion on Classification for Environmental Testing

Xu Hui
(Nanchang Navy Representation Office,Nanchang,Jiangxi 330024)

Environmental testing is indispensable during the development and production process of the electronic equipment.Environmental testing technology is test ways which assesses the ability of environmental adaptability to give full consideration to a variety of environmental conditions experienced by the equipment in its life cycle by putting products exposed under the artificial or natural condition.

environmental applicability;artificial condition;natural condition

2014-10-11）