航天導(dǎo)彈裝備自然環(huán)境試驗(yàn)方法探討

趙朋飛，張生鵬，翟疆，李宏民

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航天導(dǎo)彈裝備自然環(huán)境試驗(yàn)方法探討

趙朋飛，張生鵬，翟疆，李宏民

（航天科工防御技術(shù)研究試驗(yàn)中心，北京 100854）

航天導(dǎo)彈型號(hào)裝備在研制階段，一般需要有針對(duì)性地開(kāi)展典型或極端自然環(huán)境的投放試驗(yàn)，以驗(yàn)證和評(píng)價(jià)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)服役期可能經(jīng)受自然環(huán)境條件的適應(yīng)性。針對(duì)導(dǎo)彈型號(hào)自然環(huán)境試驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程，從試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)實(shí)施、試驗(yàn)結(jié)束、試驗(yàn)總結(jié)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集等方面對(duì)試驗(yàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)或管理方法探討，以進(jìn)一步規(guī)范和指導(dǎo)型號(hào)自然環(huán)境試驗(yàn)工作的開(kāi)展，提高試驗(yàn)效率和試驗(yàn)效果。

導(dǎo)彈裝備；自然環(huán)境試驗(yàn)；定期檢測(cè)；失效分析

根據(jù)GJB 4239—2001《裝備環(huán)境工作通用要求》工作項(xiàng)目407[1]，自然環(huán)境試驗(yàn)定義為將裝備（產(chǎn)品）長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中，確定自然環(huán)境對(duì)其影響的試驗(yàn)，也稱為自然環(huán)境暴露試驗(yàn)或自然環(huán)境投放試驗(yàn)。自然環(huán)境試驗(yàn)的特點(diǎn)是環(huán)境條件的真實(shí)性、環(huán)境因子影響的綜合性、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的溯源性、試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。環(huán)境適應(yīng)性是型號(hào)產(chǎn)品通用質(zhì)量特性“七性”保證工作要求之一，并且在質(zhì)量特性中處于基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)科學(xué)有效地開(kāi)展自然環(huán)境試驗(yàn)，可以減少型號(hào)由于環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題而造成的反復(fù)維修，縮短研制周期和降低生產(chǎn)成本，對(duì)于全面提升導(dǎo)彈武器裝備環(huán)境適應(yīng)能力，及確保其在壽命期內(nèi)滿足全天候、多地域的使用要求，具有十分重要的意義。

目前，大氣環(huán)境實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)水平已經(jīng)發(fā)展較為完備，但是仍然無(wú)法完全代替自然環(huán)境試驗(yàn)，因?yàn)閷?shí)際存放條件下的多因素耦合作用、瞬時(shí)變化及時(shí)間效應(yīng)等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室無(wú)法達(dá)到精確及真實(shí)的模擬。因此，必須持續(xù)不斷地開(kāi)展裝備產(chǎn)品的自然環(huán)境試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品環(huán)境防護(hù)措施的不足及有效性，積累產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)，獲取試品的存放自然環(huán)境效應(yīng)及退化失效機(jī)理。文中是在當(dāng)前型號(hào)環(huán)境適應(yīng)性保證系列要求的基礎(chǔ)上，對(duì)型號(hào)試驗(yàn)樣品的準(zhǔn)確選取、定期檢測(cè)、失效分析、組織管理等方面提出規(guī)范性要求，試圖解決目前存在的試品選取盲目、重復(fù)投放、質(zhì)量控制不足、檢測(cè)數(shù)據(jù)不規(guī)范及管理分散、失效分析切入力度不夠、改進(jìn)措施缺乏針對(duì)性、試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用程度低等問(wèn)題，不斷提高型號(hào)自然環(huán)境試驗(yàn)工作的規(guī)范程度、質(zhì)量及效費(fèi)比。

1 自然環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康暮土鞒?/h2>

航天導(dǎo)彈裝備一般在型號(hào)研制的初樣階段盡早統(tǒng)籌安排自然環(huán)境試驗(yàn)工作，試驗(yàn)樣品通過(guò)試驗(yàn)一般應(yīng)達(dá)到以下目的：暴露產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、選材及工藝等方面缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，驗(yàn)證其環(huán)境適應(yīng)性；積累環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)提供依據(jù)；獲取產(chǎn)品的自然環(huán)境退化效應(yīng)及失效機(jī)理，提高改進(jìn)措施的針對(duì)性；驗(yàn)證產(chǎn)品環(huán)境防護(hù)措施的有效性。型號(hào)自然環(huán)境試驗(yàn)一般包括試驗(yàn)前準(zhǔn)備、投放試驗(yàn)、定期檢測(cè)、測(cè)試結(jié)果判定、故障處理、試驗(yàn)撤場(chǎng)、失效分析、試驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)和試驗(yàn)總結(jié)等工作內(nèi)容，試驗(yàn)流程如圖1所示。

圖1 航天導(dǎo)彈裝備自然環(huán)境試驗(yàn)工作流程

2 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

2.1 組織分工

為了保證試驗(yàn)質(zhì)量及試驗(yàn)工作的順利開(kāi)展，一般由型號(hào)主管部門在試驗(yàn)前組織成立試驗(yàn)工作小組，全面負(fù)責(zé)自然環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中的各項(xiàng)技術(shù)及管理事項(xiàng)。其中由試驗(yàn)提出單位任組長(zhǎng)，試驗(yàn)承擔(dān)單位任副組長(zhǎng)，各試品研制單位及自然環(huán)境試驗(yàn)站作為成員參加，具體任務(wù)分工可參考如下。

1）試驗(yàn)提出單位負(fù)責(zé)制定試驗(yàn)方案、試驗(yàn)大綱等文件，負(fù)責(zé)組織試品選取及評(píng)審、試驗(yàn)總結(jié)及試驗(yàn)資料歸檔等工作。

2）試驗(yàn)承擔(dān)單位負(fù)責(zé)組織試品投放、定期檢測(cè)、撤場(chǎng)甄別、失效分析及試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集整理等工作，并對(duì)試驗(yàn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督。

3）試品研制單位負(fù)責(zé)制定試品試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則、試品檢測(cè)報(bào)告等文件，提供試品、試品包裝、合格證明及有關(guān)試驗(yàn)保障設(shè)備，并完成試品定期檢測(cè)及測(cè)試數(shù)據(jù)分析。

4）試驗(yàn)站負(fù)責(zé)提供試品存放地點(diǎn)及貨架等，完成環(huán)境數(shù)據(jù)的定期采集和記錄，以及試品外觀檢查和定期維護(hù)測(cè)試、密封包裝檢查和更換等工作。

2.2 試驗(yàn)文件編制

試驗(yàn)開(kāi)展之前，需要依據(jù)試驗(yàn)輸入材料及產(chǎn)品特點(diǎn)等信息，編制試驗(yàn)方案、試驗(yàn)大綱、試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則等文件，通過(guò)審查后用于指導(dǎo)試驗(yàn)各環(huán)節(jié)工作的具體實(shí)施。

1）確定試驗(yàn)方案。試驗(yàn)方案作為試驗(yàn)開(kāi)展的總要求及后續(xù)工作輸入，制定依據(jù)一般包括：產(chǎn)品研制總要求或研制任務(wù)書(shū)中有關(guān)貯存地點(diǎn)、環(huán)境適應(yīng)性要求等條款；產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；產(chǎn)品預(yù)期使用過(guò)程和環(huán)境；已有的環(huán)境適應(yīng)性信息。試驗(yàn)方案的內(nèi)容應(yīng)包括：試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)依據(jù)、試驗(yàn)類型、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)產(chǎn)品的級(jí)別、種類與數(shù)量、試驗(yàn)判據(jù)等，必要時(shí)可依據(jù)試驗(yàn)方案編制試驗(yàn)計(jì)劃。

2）編制試驗(yàn)大綱。試驗(yàn)大綱作為試驗(yàn)實(shí)施的具體指導(dǎo)性文件，制定依據(jù)一般包括：環(huán)境工程有關(guān)國(guó)軍標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等；試驗(yàn)方案；產(chǎn)品技術(shù)文件中的環(huán)境適應(yīng)性及檢查測(cè)試要求。試驗(yàn)大綱的內(nèi)容應(yīng)包括：試驗(yàn)性質(zhì)、試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)項(xiàng)目及方法、試驗(yàn)對(duì)象及其技術(shù)狀態(tài)、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集及處理、試驗(yàn)報(bào)告等。根據(jù)型號(hào)需要和研制實(shí)際，也可由試驗(yàn)承擔(dān)單位負(fù)責(zé)編制試驗(yàn)大綱。

3）制定試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則。試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則是由試品承制單位依據(jù)試驗(yàn)大綱規(guī)定，針對(duì)每件或每類試品的特點(diǎn)制定的具體試驗(yàn)實(shí)施方法，一般包括受試產(chǎn)品說(shuō)明、試驗(yàn)方法及程序、測(cè)試設(shè)備及儀器、檢測(cè)項(xiàng)目及方法、故障判據(jù)及故障處理、測(cè)試結(jié)果記錄及處理要求、試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定等內(nèi)容。

2.3 試驗(yàn)樣品選取

由于試驗(yàn)樣品選取的多少直接關(guān)系到自然環(huán)境試驗(yàn)的組織規(guī)模及經(jīng)費(fèi)開(kāi)支等狀況，需要根據(jù)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)壽命期環(huán)境剖面，分析可能遇到的自然環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響，并依據(jù)試驗(yàn)方案及試驗(yàn)?zāi)康拈_(kāi)展試品選取及分析，合理確定試品的種類和數(shù)量。目前，參試樣品一般由產(chǎn)品承制單位自行確定，這種方法存在明顯不足：缺乏有效、統(tǒng)一的選取規(guī)范和質(zhì)量把控，在選取時(shí)往往存在較大的隨意性和保守性，導(dǎo)致部分種類產(chǎn)品過(guò)度投放和重復(fù)投放，偏離了型號(hào)武器系統(tǒng)的研制實(shí)際和環(huán)境適應(yīng)性要求。因此，建議試驗(yàn)前從選取原則、選取類型、選取數(shù)量等方面對(duì)試品的選取要求進(jìn)行規(guī)范。

2.3.1 選取原則

試品在選取時(shí)可參考如下原則進(jìn)行。

1）三新原則。應(yīng)優(yōu)先考慮新材料、新器件和新工藝等相關(guān)產(chǎn)品的試驗(yàn)安排。

2）薄弱環(huán)節(jié)原則。應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)自然環(huán)境因素敏感及環(huán)境適應(yīng)性薄弱的關(guān)鍵產(chǎn)品安排試驗(yàn)。

3）環(huán)境覆蓋原則。應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的耐環(huán)境能力、安裝部位、暴露情況及壽命期可能遇到的環(huán)境條件。

4）繼承/相似性原則。應(yīng)充分考慮各型號(hào)產(chǎn)品之間的繼承性及設(shè)計(jì)、工藝措施的相似性，避免不必要的重復(fù)投放和過(guò)量投放。

5）效益最大化原則。應(yīng)在型號(hào)主管部門統(tǒng)一安排下，由試驗(yàn)提出單位組織各成員單位共同制定出優(yōu)化、組合、高效的試驗(yàn)方案，以利用有限經(jīng)費(fèi)獲取最大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

2.3.2 選取類型

根據(jù)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)組成及產(chǎn)品特點(diǎn)，一般可將參試樣品分為以下三類。

1）I類：按照同一材料和工藝專門制作的試片、緊固件、結(jié)構(gòu)件，可以為平板、管狀或其它形狀；

2）II類：元器件、部件和組件等產(chǎn)品。

3）III類：設(shè)備、整機(jī)及導(dǎo)彈。

2.3.3 選取數(shù)量

試品的選取數(shù)量可參考以下要求進(jìn)行確定。

1）試品數(shù)量應(yīng)滿足試驗(yàn)?zāi)康摹z測(cè)要求（如破壞性檢測(cè)、對(duì)比檢測(cè)）及取回分析要求，并考慮經(jīng)費(fèi)和系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)（延續(xù)試驗(yàn)）的需要。

2）具有破壞性檢測(cè)項(xiàng)目的試品，總數(shù)量至少為各次檢測(cè)數(shù)量之和。

3）需要進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)或檢測(cè)參照的試品，參比試品數(shù)量一般不少于3件。

4）對(duì)于I類試品數(shù)量，一般至少3件，各向異性材料應(yīng)在縱向和橫向分別取樣，大型結(jié)構(gòu)件一般為1～2件；對(duì)于II類試品數(shù)量，根據(jù)產(chǎn)品尺寸、價(jià)值、制作難易程度或試驗(yàn)性質(zhì)確定，一般至少3件；對(duì)于III類試品數(shù)量，一般至少1件。具體可依據(jù)產(chǎn)品類別參考GB/T 14165—2008、QJ 2338A—2002等有關(guān)國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。

2.4 試品要求

參試樣品在確定以后，需要完成投產(chǎn)、出廠驗(yàn)收、包裝和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，一般性要求如下。

1）試品應(yīng)按照產(chǎn)品技術(shù)要求或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格性檢驗(yàn)和必要的預(yù)處理，確保試品的符合性。

2）試品應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，可采用銘牌、標(biāo)牌或條形碼等方式，主要內(nèi)容包括試品類型、投試日期、投試狀態(tài)、投試單位等。標(biāo)識(shí)應(yīng)固定在不會(huì)對(duì)試驗(yàn)造成影響的部位，并確保在試驗(yàn)過(guò)程中清晰可辨。對(duì)于正、反面狀態(tài)相同的試品，應(yīng)注明暴露面。

3）試品研制單位應(yīng)按GJB 2001—1994等國(guó)軍標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定[4]，明確試品從廠所到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的包裝和運(yùn)輸要求。

3 試驗(yàn)實(shí)施

3.1 試品投放

試品準(zhǔn)備好以后，由試驗(yàn)承擔(dān)單位負(fù)責(zé)將試品運(yùn)送到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，并組織試品承制單位前往試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)完成試品的投放、必要維護(hù)和試驗(yàn)前測(cè)試等工作。試驗(yàn)承擔(dān)單位及試品研制單位應(yīng)共同對(duì)到達(dá)試驗(yàn)站的試品進(jìn)行開(kāi)箱清點(diǎn)及狀態(tài)確認(rèn)，并統(tǒng)一與試驗(yàn)站完成試驗(yàn)前交接。試品試驗(yàn)狀態(tài)選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用要求和試驗(yàn)?zāi)康拇_定，一般包括裸露/包裝狀態(tài)、氣密狀態(tài)、單獨(dú)/組合狀態(tài)、自由/承載狀態(tài)等。試品存放一般采用支撐物或暴露架對(duì)試品進(jìn)行擺放或懸掛，導(dǎo)彈及彈上設(shè)備一般以筒（箱）彈狀態(tài)或?qū)Ｓ冒b箱形式存放。

3.2 定期檢測(cè)

試品投放試驗(yàn)期間，需要對(duì)試品進(jìn)行定期檢查和測(cè)試，以便及時(shí)跟蹤和監(jiān)測(cè)試品外觀及性能的變化趨勢(shì)。開(kāi)展試驗(yàn)測(cè)試時(shí)一般應(yīng)遵循以下要求：測(cè)試設(shè)備及儀器一般由試品研制單位自備，并在計(jì)量檢定合格有效期內(nèi)；測(cè)試人員一般為試品研制單位人員，并經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、考核和持證上崗；應(yīng)盡量縮短測(cè)試時(shí)間，檢測(cè)后應(yīng)將被試品或系統(tǒng)復(fù)原；若現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件不滿足時(shí)，可將試品攜回研制單位進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)束后應(yīng)立即返回試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)并恢復(fù)試驗(yàn)狀態(tài)，期間不允許對(duì)試品進(jìn)行預(yù)防性維修或調(diào)整；被測(cè)參數(shù)應(yīng)在允許誤差范圍內(nèi)，測(cè)試不合格的參數(shù)應(yīng)至少重復(fù)測(cè)試三次；及時(shí)填寫(xiě)各項(xiàng)檢測(cè)記錄，完成試品檢測(cè)報(bào)告。

3.2.1 環(huán)境因素測(cè)量

試品存放環(huán)境數(shù)據(jù)可根據(jù)分析周期要求由試驗(yàn)站提供，數(shù)據(jù)收集格式見(jiàn)表1，通常包括如下特征信息。

1）大氣環(huán)境因素：大氣溫度、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、日照時(shí)數(shù)、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速、降水、天氣現(xiàn)象等。

2）大氣腐蝕因素：海鹽離子、二氧化硫、氨、硫化氫、氯化氫、二氧化氮、臭氧、雨水組分、降塵等。

3.2.2 試品檢測(cè)

試品在試驗(yàn)期間應(yīng)進(jìn)行定期檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目一般包括外觀檢查和性能檢測(cè)，具體檢測(cè)內(nèi)容及適用試品類型見(jiàn)表2。試品檢測(cè)周期可參照表3確定，一般按照以下要求進(jìn)行設(shè)置：根據(jù)試品技術(shù)狀態(tài)、密封狀況、存放時(shí)間、存放環(huán)境等因素確定檢測(cè)周期，以達(dá)到監(jiān)測(cè)試品外觀及性能變化趨勢(shì)的目的；通常每3個(gè)月或6個(gè)月進(jìn)行一次外觀檢查及每年進(jìn)行一次性能測(cè)試，具體應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)范（技術(shù)條件）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中及試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，由試驗(yàn)承擔(dān)單位組織試品研制單位分別進(jìn)行初始檢測(cè)、中間定期檢測(cè)及最終檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果記錄在試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。應(yīng)加強(qiáng)試驗(yàn)早期的觀察和檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)應(yīng)立即復(fù)查并采取補(bǔ)救措施。

表1 環(huán)境數(shù)據(jù)收集格式

表2 自然環(huán)境試驗(yàn)試品檢測(cè)項(xiàng)目

表3 試品檢測(cè)周期

3.3 測(cè)試結(jié)果判定

試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)主要包括外觀檢查和功能/性能檢測(cè)兩類。在外觀方面，對(duì)試品變形、脫漆、銹蝕、長(zhǎng)霉、變色、老化、變質(zhì)、裂紋、分層、剝落、脫焊、泄漏、松動(dòng)、卡滯、損壞等外觀缺陷進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，歸納形成的直接原因及防護(hù)措施的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于工藝涂層可參考有關(guān)GB/T 1766—2008、GB/T 6461—2002等國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5-6]進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)；在功能/性能方面，充分利用外觀分析結(jié)果及影響，按照試品功能及性能要求進(jìn)行工作試驗(yàn)或測(cè)試，對(duì)比產(chǎn)品技術(shù)文件進(jìn)行性能分析和評(píng)價(jià)。通常包括以下檢測(cè)內(nèi)容：對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件及其材料試品，進(jìn)行力學(xué)性能分析；對(duì)非金屬件的抗壓、抗拉、延伸率、硬度、耐燒蝕、耐沖刷強(qiáng)度及無(wú)損探傷（如發(fā)動(dòng)機(jī)）情況進(jìn)行分析；對(duì)電子設(shè)備及元器件，機(jī)械設(shè)備及零部件，泵、閥等液壓組件的性能參數(shù)進(jìn)行分析；對(duì)一次性使用產(chǎn)品，按照功能要求進(jìn)行工作試驗(yàn)，進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果分析；火工品發(fā)火性能分析；密封性能分析；理化性能分析；對(duì)有包裝要求的試品，進(jìn)行包裝措施的效果分析。

3.4 故障處理

試品出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析故障模式及原因，確定故障機(jī)理，根據(jù)故障判據(jù)和試驗(yàn)?zāi)康呐袛嘣囼?yàn)是否結(jié)束，并采取相應(yīng)的處理措施。一方面，試驗(yàn)以驗(yàn)證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性為目的，出現(xiàn)下列情況之一，該試品試驗(yàn)結(jié)束：經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)試品喪失規(guī)定的功能；試品外觀出現(xiàn)缺陷；試品出現(xiàn)性能指標(biāo)超差。另一方面，試驗(yàn)以暴露缺陷及薄弱環(huán)節(jié)為目的，按照下列方式處理：經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)試品喪失規(guī)定的功能，該試品試驗(yàn)結(jié)束；試品外觀出現(xiàn)輕微缺陷，不影響試品性能時(shí)（不進(jìn)行維修），繼續(xù)試驗(yàn)；試品出現(xiàn)性能指標(biāo)超差，且對(duì)功能沒(méi)有影響或影響可以忽略時(shí)，經(jīng)分析確認(rèn)若有必要，可繼續(xù)試驗(yàn)。

由試品故障造成試驗(yàn)結(jié)束的，應(yīng)在采取故障處理及糾正措施后，補(bǔ)投新試品或重投改進(jìn)后的試品；由選材、設(shè)計(jì)、工藝、自然環(huán)境等因素導(dǎo)致的試品故障，應(yīng)計(jì)入自然環(huán)境試驗(yàn)故障；由裝卸、運(yùn)輸包裝、檢查測(cè)試等操作不符合技術(shù)規(guī)程而造成的試品故障，不計(jì)入自然環(huán)境試驗(yàn)故障。

4 試驗(yàn)結(jié)束

4.1 試品撤場(chǎng)

試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)試品檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和對(duì)比，分析試品外觀及性能指標(biāo)的變化趨勢(shì)。結(jié)合存放環(huán)境條件及效應(yīng)分析，評(píng)估試品在存放或使用中可能存在的隱患。若需獲得試品外觀及性能退化或失效的深層次原因及機(jī)理，應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展失效分析試驗(yàn)。

4.2 失效分析

應(yīng)對(duì)試驗(yàn)中發(fā)生故障及試驗(yàn)結(jié)束判定存在隱患的試品開(kāi)展失效分析，確定其失效模式、失效原因和失效機(jī)理，提出產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材、工藝及使用維護(hù)等方面的改進(jìn)措施。試品在存放現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障后，在取回實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展失效分析前一般按以下要求進(jìn)行預(yù)處理：調(diào)查和取證試品現(xiàn)場(chǎng)失效信息，試品移動(dòng)前拍照，記錄失效環(huán)境參數(shù)；條件允許時(shí)現(xiàn)場(chǎng)完成對(duì)試品的非破壞性分析和測(cè)試；試品轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)做好適當(dāng)?shù)拿芊獗Ｗo(hù)和減振措施，避免引入二次損傷；綜合分析失效現(xiàn)象、失效環(huán)境及測(cè)試結(jié)果等信息，初步推理和歸納試品失效模式。

在進(jìn)行失效分析試驗(yàn)前，試驗(yàn)承擔(dān)單位應(yīng)首先根據(jù)試品失效信息制定合理的試驗(yàn)分析方案，并依據(jù)試品類型及特點(diǎn)選擇相應(yīng)的失效分析方法，具體可參考GJB 3233—1998、HB 7739—2004等國(guó)軍標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。其次，應(yīng)通報(bào)試品研制單位，試驗(yàn)須在雙方共同確認(rèn)分析方案后進(jìn)行。同時(shí)，試品承制單位應(yīng)提供試品的設(shè)計(jì)要求及性能參數(shù)，必要時(shí)配合進(jìn)行相關(guān)測(cè)試和分析。

失效分析試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)承擔(dān)單位應(yīng)編寫(xiě)和出具失效分析報(bào)告，并履行簽署、審批手續(xù)。然后及時(shí)將失效分析報(bào)告提交至試品承制單位，試品承制單位應(yīng)對(duì)失效分析結(jié)論和建議進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果上報(bào)主管部門進(jìn)行監(jiān)督落實(shí)。失效分析報(bào)告一般包括以下內(nèi)容：任務(wù)的來(lái)源；失效背景描述，包括失效件基本信息（名稱、型號(hào)、技術(shù)狀態(tài)、基本功能等）及失效信息（失效時(shí)間、失效地點(diǎn)、失效環(huán)境等）等；失效分析方案及分析內(nèi)容；失效分析過(guò)程，可采用照相、攝像及錄音等方式記錄分析現(xiàn)象和過(guò)程，試驗(yàn)過(guò)程中的各項(xiàng)檢驗(yàn)測(cè)試均應(yīng)有相應(yīng)的分析報(bào)告；綜合分析；失效分析結(jié)論，確定的失效部位及失效模式，明確的失效原因及失效機(jī)理；改進(jìn)措施及建議；試驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)，對(duì)收集的各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理，深入開(kāi)展失效/故障機(jī)理分析，并對(duì)產(chǎn)品自然環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集及傳遞

試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有用的基礎(chǔ)信息及檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)、試品基本信息及材料/工藝特性、試驗(yàn)要求、定期檢測(cè)數(shù)據(jù)、失效分析結(jié)果及報(bào)告、結(jié)論及改進(jìn)建議等信息（見(jiàn)表4）。這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)由試驗(yàn)承擔(dān)單位負(fù)責(zé)收集、整理和分析，并納入型號(hào)專用的自然環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。試驗(yàn)承擔(dān)單位定期向試驗(yàn)提出單位及各產(chǎn)品研制單位進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞與共享，為型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)及選材、選型、改進(jìn)設(shè)計(jì)等提供參考和使用建議。同時(shí)，在后續(xù)型號(hào)確定投放試品種類和清單時(shí)，可以利用現(xiàn)有環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研和查新，在一定程度上可避免試品的盲目選取和過(guò)度投放。

表4 試品檢測(cè)數(shù)據(jù)收集格式

4.4 試驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)價(jià)

目前，裝備環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法主要分為兩類。

1）定性分析。評(píng)價(jià)判據(jù)為在自然環(huán)境條件下，武器裝備能夠完成規(guī)定的功能、性能且不被破壞。一般采用工程評(píng)定方法，評(píng)價(jià)結(jié)果劃分分為適應(yīng)和不適應(yīng)。

2）定量分析。采用模糊數(shù)學(xué)的方法，選取主要環(huán)境因素及環(huán)境指標(biāo)對(duì)導(dǎo)彈武器裝備進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)。

環(huán)境因素多且作用機(jī)理復(fù)雜，不易操作且定量評(píng)價(jià)困難。建議采用定性分析和半定量法，即結(jié)合環(huán)境應(yīng)力強(qiáng)度、性能測(cè)試等測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)裝備的環(huán)境適應(yīng)水平進(jìn)行半定量說(shuō)明。此外，相關(guān)研究人員發(fā)展了較多環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)的具體實(shí)踐方法，如直接評(píng)價(jià)法、相似產(chǎn)品法、相關(guān)性評(píng)價(jià)法、試驗(yàn)評(píng)價(jià)法（包括現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室加速、部隊(duì)使用、仿真）、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)法等，并利用型號(hào)裝備產(chǎn)品開(kāi)展了工程應(yīng)用及案例分析[9-11]。

試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)工作組應(yīng)按照型號(hào)總體環(huán)境適應(yīng)性要求，對(duì)收集的各類試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用適當(dāng)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行綜合分析和處理，結(jié)合使用環(huán)境類型及產(chǎn)品特征，深入開(kāi)展環(huán)境退化效應(yīng)及失效（故障）機(jī)理分析，選擇合適的評(píng)價(jià)方法對(duì)裝備產(chǎn)品自然環(huán)境適應(yīng)性作出評(píng)價(jià)。

5 試驗(yàn)總結(jié)

試驗(yàn)工作組在自然環(huán)境試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，將試驗(yàn)流程中產(chǎn)生的各類文件及報(bào)告匯總形成試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，主要包括以下內(nèi)容。

1）試驗(yàn)依據(jù)。列出試驗(yàn)的依據(jù)性文件，包括試驗(yàn)大綱（細(xì)則）、技術(shù)條件以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2）試驗(yàn)概述。對(duì)試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、參試單位和人員、試驗(yàn)完成情況等進(jìn)行概要描述。

3）參試設(shè)備技術(shù)狀態(tài)。說(shuō)明參試設(shè)備和試品的技術(shù)狀態(tài)及在研制過(guò)程中所屬階段或批次，試驗(yàn)中所用儀器設(shè)備的型號(hào)規(guī)格及其有效性。

4）試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)。描述試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)現(xiàn)象，匯總、歸納和整理試驗(yàn)的各項(xiàng)結(jié)果，以數(shù)據(jù)、曲線和各種圖表的形式清晰表達(dá)，對(duì)試品試驗(yàn)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5）試驗(yàn)故障及處理方法。對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障或異?，F(xiàn)象進(jìn)行故障原因和機(jī)理分析，并說(shuō)明采取的解決措施。

6）試驗(yàn)結(jié)果分析。分析和評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果是否滿足產(chǎn)品技術(shù)文件或試驗(yàn)大綱的要求。

7）試驗(yàn)結(jié)論。根據(jù)試驗(yàn)大綱的相關(guān)要求，對(duì)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性作出評(píng)價(jià)，并對(duì)產(chǎn)品的選材、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和工藝提出改進(jìn)措施，對(duì)產(chǎn)品維護(hù)措施和環(huán)境防護(hù)提出改進(jìn)意見(jiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

文中梳理了航天導(dǎo)彈裝備開(kāi)展自然環(huán)境試驗(yàn)的工作流程，重點(diǎn)圍繞參試樣品這條主線，從試品的選取、測(cè)試及分析等方面分析和闡述了試驗(yàn)相關(guān)的一些管理方法和工程經(jīng)驗(yàn)。為進(jìn)一步規(guī)范和指導(dǎo)型號(hào)裝備自然環(huán)境試驗(yàn)的順利實(shí)施，對(duì)關(guān)注自然環(huán)境試驗(yàn)的工程技術(shù)和管理人員提供一些參考和幫助。

[1] GJB 4239—2001, 裝備環(huán)境工程通用要求[S].

[2] GB/T 14165—2008, 金屬和合金大氣腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的一般要求[S].

[3] QJ 2338A—2002, 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)貯存試驗(yàn)方法[S].

[4] GJB 2001—1994, 火工品包裝?運(yùn)輸?貯存安全要求[S].

[5] GB/T 1766—2008, 色漆和清漆涂層老化的評(píng)級(jí)方法[S].

[6] GB/T 6461—2002, 金屬覆蓋層腐蝕試驗(yàn)后的電鍍?cè)嚇拥脑u(píng)級(jí)[S].

[7] GJB 3233—1998, 半導(dǎo)體集成電路失效分析程序和方法[S].

[8] HB 7739—2004, 航空金屬制件失效分析程序與要求[S].

[9] 汪學(xué)華. 自然環(huán)境試驗(yàn)技術(shù) [M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2003.

[10] 宣衛(wèi)芳. 裝備與自然環(huán)境試驗(yàn) [M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2011.

[11] 楊軍鋒, 孫敏. 空空導(dǎo)彈溫度-高度環(huán)境適應(yīng)性模擬試驗(yàn)方法研究[J]. 環(huán)境技術(shù), 2015, 33(5): 43-48.

Testing Methods for Space Missile Materiel in Natural-environment

ZHAO Peng-fei, ZHANG Sheng-peng, ZHAI Jiang, LI Hong-min

(Aerospace Science & Industry Corp Defense Technology R&T Center, Beijing 100854, China)

Generally, typical or extreme natural-environment drop tests have to be performed specially for space missile materiel in the development stage, in order to validate and evaluate the adaptability level of missile systems which endure the natural-environmental stress probably in service. This paper focused on the process of natural-environment tests of missile model, and discussed techniques and management methods on main procedures, e.g. preparation, performance, completion, summery and data collection of test to further normalize and guide natural-environment test and improve testing efficiency and effect.

missile materiel; natural-environment test; periodic examination; failure analysis

10.7643/ issn.1672-9242.2017.11.008

TJ760.6

A

1672-9242(2017)11-0037-07

2017-06-30；

2017-07-31

趙朋飛（1985—），男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)檠b備環(huán)境與可靠性技術(shù)、材料及結(jié)構(gòu)環(huán)境-力學(xué)耦合失效研究等。