航空軍工產品實驗室環境鑒定試驗工作情況分析（1）

祝耀昌，李敏偉

（中國航空綜合技術研究所，北京 100028）

1 概述

軍工產品定型是國家對新產品（含改型、革新等）進行全面考核，確定其是否達到規定要求的過程。新研制的產品必須進行設計定型或設計鑒定，確認其是否達到規定的設計定型標準；通過設計定型的產品，在正式批量投產前必須進行生產定型，確認其達到生產定型的標準。產品設計定型和生產定型必須符合有關文件和標準中規定的相應要求。在這些要求中，包括定型試驗方面的要求[1]。

軍工產品定型試驗[2]一般包括試驗基地（試驗場和試驗中心）進行的鑒定試驗和使用方進行的使用驗證試驗。前者主要是內場鑒定試驗，后者主要是外場驗證試驗。比如，對于機載設備來說，就分為地面鑒定試驗和裝機后使用驗證試驗。地面鑒定試驗一般包括產品的物理特性（尺寸、重量等）檢測、功能和性能檢測、電源特性試驗、環境鑒定試驗、可靠性鑒定試驗和電磁兼容性試驗等。這一系列試驗的結果為產品定型決策提供依據。

2 環境鑒定試驗

2.1 環境鑒定試驗的重要性

環境適應性是產品的一個重要質量特性，裝備環境適應性的好壞直接影響到裝備作戰效能的發揮和戰斗力。因此環境適應性的要求已作為武器裝備的重要戰術技術指標，納入裝備研制要求和研制合同中。在裝備設計定型時，必須通過實驗室環境鑒定試驗來驗證研制產品的環境適應性是否滿足研制總要求和研制協議書（合同）規定的指標，作為裝備能否設計定型的決策依據之一。環境鑒定試驗是產品設計定型地面鑒定試驗的重要組成部分。

2.2 實驗室環境鑒定試驗的特點

環境鑒定試驗涉及多個環境因素，因而實施起來比其他地面試驗要復雜得多，其特點如下所述。

(1)試驗項目多

成品協議書或研制合同中環境適應性要求不像可靠性那樣僅僅是一個定量指標，只需安排一次綜合環境應力可靠性試驗來驗證這一定量指標就行的，而是包含一系列耐各種環境應力強度的要求。因此，為了驗證提交定型的產品具備耐這些環境應力的能力，必須安排各種類型應力對應的許多試驗項目，逐項驗證定型產品對各種環境的適應能力，通常要安排15個以上的試驗項目。由于試驗項目多，涉及的設備等資源也就多。

(2)部分環境試驗項目對產品有破壞性

環境試驗項目中振動耐久試驗、墜撞沖擊試驗、飛機炮振試驗和爆炸性大氣試驗等對產品都有直接破壞作用。產品經過這類試驗后，已經受到破壞或疲勞損傷，不能再用于其他試驗。因而需要多個樣品進行試驗。

(3)試驗結果受試驗項目順序的影響

環境試驗是一系列試驗項目組合起來，按一定次序進行的，因而必須考慮試驗之間的影響。有些試驗結果之間會產生疊加作用，使試驗效果加劇或降低。

比如溫度沖擊試驗時造成的裂紋，隨后的振動試驗能加快裂紋的擴展，使產品更快地出現故障；后續試驗更易檢查出前一個試驗激發的缺陷，如振動試驗中造成的密封破壞在后面進行的低氣壓試驗中更易被檢查出來；前一個試驗過程的殘留介質會影響后一個試驗結果的正確性，如沙塵試驗后會在產品上留有塵粒且這些塵粒吸收空氣中的水分，隨后若進行霉菌試驗則會使不易長霉的產品也長霉；鹽霧試驗后進行霉菌試驗，由于不可避免地在產品上留有氯化鈉，抑制了霉菌的生長，從而使本來易長霉的產品試驗中不長霉，導致試驗結果不正確[1]。因此試驗項目順序對試驗結果影響很大，合理設計用同一試驗樣品進行的各試驗項目順序特別重要。

(4)試驗樣本量大

由于試驗項目多和有些試驗項目有破壞性，不可能使用一套產品作為樣本做完所有的環境鑒定試驗，一般至少安排3套樣品分組試驗才能較合理地安排好眾多的環境試驗項目。

如果鹽霧和霉菌試驗不用成品，而選用其材料、工藝試片、典型結構件、成部件，則可以減少一套樣本。但值得注意的是，僅僅用各種的材料試片得到的試驗結果，并不能完全代表用其制成的成品的耐霉菌和鹽霧環境的能力，因為這樣仍然不能考核用這些材料制成成品的加工過程中殘留在產品上的雜質對長霉的影響和不同電位材料連接對鹽水腐蝕的影響。

誠然，在可靠性試驗中經常也用2臺以上的樣本，但其含義是完全不同的。從統計試驗的角度出發，可靠性試驗僅用一臺產品照樣可以完成試驗，增加樣品數只是縮短試驗時間而已。

3 環境鑒定試驗實施情況

按照航空軍工產品定型的規定，環境鑒定試驗一般應在取得相應資格的實驗室進行。然而，由于種種原因，目前軍工產品定型中，不管是一級、二級產品還是三級及三級以下產品的環境鑒定試驗，一般都是在研制該產品的單位進行。

由于研制單位的實（試）驗室的建設重點是用于環境適應性研制試驗和批生產產品的例行試驗，因此其設備配置、試驗技術水平、試驗過程和文件管理、人員素質以及試驗的理念往往不易保證圓滿地完成環境鑒定試驗的任務，而且由于實（試）驗室受制于其所在的研制單位，不具備獨立性，試驗結果的公正性必然會受到影響。

通過近年來參與各項產品設計定型審查以及有限的實地調研，發現航空產品定型中實施環境鑒定試驗方面存在以下一些共性問題。

3.1 實（試）驗室資質

3.1.1 存在的問題

承擔環境鑒定試驗的實（試）驗室有的是產品研制單位的實（試）驗室，有的是研制單位外包的實（試）驗室，這些實（試）驗室大部分沒有經過計量認證和資格認可。有些實（試）驗室雖然經過計量認證或資格認可，但這些認證或認可單位實際沒有取得相應的資格，因而這種認證和認可起不到應有的作用，是無效的。

3.1.2 問題分析

(1)有些研制單位不熟悉GJB 4239《裝備環境工程通用要求》等相關標準中規定的對環境鑒定實驗室的資質要求，表明有關單位對這些文件和標準的宣貫力度不夠。

(2)有些研制單位對環境鑒定試驗的重要性、嚴肅性認識不足，認為有設備，有操作人員，就可以做環境鑒定試驗，安排試驗或轉包試驗時沒有考慮承擔的實（試）驗室是否有規定的資質。

(3)為了節省經費、時間和人力等資源，不愿意到有資質的實驗室去做試驗。

(4)未進行試驗大綱評審、試驗程序評審和試驗準備工作評審（審查）工作或此工作中有疏漏，沒有審查資質和強調資質要求。

3.1.3 建議

(1)加強對GJB 4239標準中進行環境鑒定試驗的試驗單位應具備的資質條款的學習和理解。在確定環境鑒定試驗單位時，考慮資質這一條件。

(2)在試驗大綱、試驗程序和試驗準備工作評審時，對預計安排或已安排實施環境鑒定試驗的試驗單位的資質進行審查。

(3)一些打算承擔環境鑒定試驗的實（試）驗室盡快開展計量認證和資格認可工作，獲得相應資格的認證證書和認可證書，以具備進行環境鑒定試驗的基本條件。

(4)中航工業環境與可靠性試驗與研究中心（原中國一航環境與可靠性試驗研究中心）是中航工業環境與可靠性試驗機構體系的體系辦公室、掛靠單位，該辦公室承擔了行業實（試）驗室認證認可的指導工作。

3.2 試驗設備的使用

3.2.1 存在問題

(1)試驗設備選用不當，導致提供的試驗條件不正確

· 用電熱鼓風干燥箱進行高溫試驗；

· 用進行可靠性試驗的快速溫度變化箱進行高、低溫試驗；

· 用濕熱試驗箱做高、低溫試驗；

· 用環境應力篩選箱做高、低溫試驗；

· 用快速溫度變化箱，一箱法做溫度沖擊試驗。

(2)所用試驗設備檢定工作未進行或不到位，導致提供的試驗條件不正確或無法確認是否正確

· 試驗設備未進行檢定；

· 試驗設備雖然經過檢定，但是使用其進行試驗時已經超過了檢定有效期；

· 試驗設備雖然經過檢定，但是檢定項目不完整。例如，濕熱試驗箱檢定中未對30～60 ℃之間的相對濕度大于85%進行檢定；

· 試驗設備雖然經過檢定，但是檢定參數量值范圍不能覆蓋試驗條件要求的范圍，實際試驗在檢定范圍以外的量值上進行；

· 試驗設備雖然經過檢定，但是檢定點太少，往往只檢定兩個極端點，試驗常用的量值點或其附近未進行檢定；

· 試驗設備經過檢定發現試驗設備指示值（設定值）與其在實施中提供的試驗量值的平均值之間有差異（例如，設備指示值為-55℃，實際溫度范圍可能在-51～-55℃之間，其平均溫度值應為-53 ℃；因此，為了確保進行-55℃的試驗，其試驗設定值應為-57 ℃，即有-2 ℃的修正系數）；而許多試驗箱檢定后未給出此修正系數；

· 檢定單位不具備進行此工作的資質。許多單位往往把某地區的計量站或單位內的二級計量站作為檢定單位。一般應由國家技術監督局或國防科工局認可單位進行試驗設備檢定。

3.2.2 問題分析

(1)試驗設備選擇不當

對環境試驗方法標準中有關對試驗設備要求的了解不全面或不注意。例如，溫度試驗標準中一般明確規定試驗箱中空氣流動速度（風速）不大于1.7 m/s。溫度試驗最理想狀態是在無風速的自由空氣中進行，并且受試產品各部位應當經受同一溫度的作用，才能真實地模擬實際溫度環境作用。用試驗箱來創造溫度條件時，為加快熱交換且保證產品經受到的溫度的均勻性，必須使用鼓風機加速箱內空氣流動，但風速太大時，會使受試產品（特別是工作時發熱的產品）散熱過快，其熱交換狀態與實際使用大不相同，因而試驗結果不真實。這就是溫度試驗風速限制不超過1.7 m/s的原因。

電熱鼓風干燥箱不屬于環境試驗設備，而且其風速大，內部溫度極不均勻，不能用于溫度試驗，快速溫度變化箱和環境應力篩選箱的風速一般都遠超過2 m /s，因此都不符合環境試驗要求。許多單位用濕熱試驗箱進行溫度試驗，原則上也是不可以的，因為濕熱試驗箱的高、低溫溫度范圍較高、低溫箱窄，其選用箱壁材料時不一定考慮高、低溫試驗箱的熱輻射率要求；此外，如果該試驗箱經常進行濕熱試驗，或剛進行過濕熱試驗，而未經烘干就用于進行溫度試驗，會引起濕度對溫度試驗的干擾。

(2)試驗設備未檢定或檢定不到位

· 對試驗設備如何使用，許多單位沒有正確的認識，認為買了設備就可以用來做試驗，就象電視機等家電一樣，拿來就可以用，而不知道試驗設備和家電不一樣，其提供的試驗條件往往會隨試驗設備的老化和其他原因產生變化，從而不能產生標準規定的試驗條件并滿足允差要求，因此需要進行檢定。

· 沒有注意到GJB 4239、GJB 150等標準中一再明確要求進行定期檢定，確保試驗設備提供的試驗條件符合軍工產品的環境試驗條件及其允差要求。

· 不知道或不熟悉環境試驗設備檢定標準GJB 5170《環境試驗設備參數檢定方法》中的規定，缺乏設備檢定有關的知識；

· 沒有開展對試驗程序或試驗準備工作的評審或審查，或者審查有疏忽。

3.2.3 建議

(1)加強對環境試驗方法標準（如GJB 150）中每一試驗方法所規定的對試驗設備要求一節的研究，認識試驗設備要求中某些參數或規定對該試驗正確性和復現性的影響，弄清不同試驗項目所用試驗設備之間的差異及其原因，以能正確使用設備。

(2)一般說來，高低溫試驗應當使用專用的高、低溫試驗箱，而不用快速溫度變化箱或環境應力篩選箱。如果想用這種大風速的試驗箱，則在購買這些試驗箱時，至少應當要求其鼓風機使用變頻電機，從而可調節風速。當用于進行溫度試驗時，將其風速調到1.7 m/s以下。但在試驗箱檢定時，必須增加風速低于1.7 m/s時各典型試驗溫度的檢定，并符合溫度試驗容差要求。

(3)加強對GJB 4239、GJB 150和GJB 5170等標準中有關試驗設備檢定要求、檢定知識和檢定方法的學習和理解，提高對設備檢定的認識，確保正確貫徹這些文件和標準中的規定，用合格的試驗設備進行環境鑒定試驗。

(4)在試驗大綱、試驗程序和試驗準備工作評審或審查時，將各試驗項目所用試驗設備及其檢定情況作為一個重要的要求或審查內容。

3.3 試驗文件質量[3]

環境鑒定試驗文件通常包括環境鑒定試驗大綱、環境鑒定試驗程序、環境鑒定試驗報告（單項試驗報告和環境鑒定試驗總結報告）。

3.3.1 存在的問題

(1)環境鑒定試驗大綱規定的要求[4]不完整，不能充分驗證軍工產品是否符合研制總要求和研制協議書（合同）中的環境適應性指標。常見問題如下：試驗單位資質未明確，試驗項目不完整，試驗條件與合同要求不一致，試驗樣本數及各個試驗樣本分擔的試驗項目不明確，試驗項目順序不作規定，沒有合格（故障）判據，沒有試驗組織管理要求等。

(2)環境鑒定試驗大綱評審工作質量尚存在改進余地。設計定型中經常發現經過評審的環境鑒定試驗大綱本身就存在一些問題，致使試驗實施中的一些錯誤做法有了依據；

(3)環境鑒定試驗程序無明確要求，有的單位有程序，大部分單位沒有試驗程序。往往由于在試驗大綱中直接引用了試驗方法中的試驗步驟，因而不再制定試驗程序。實際上，試驗大綱是明確對試驗的要求，試驗程序是為滿足試驗大綱要求采取的具體做法，兩者內容是不一樣的，編寫的時間段也不一樣。往往在制訂試驗大綱時，試驗單位和試驗設備等信息尚不能得到，因此要將試驗大綱與試驗程序合并或用試驗大綱代替試驗程序是做不到的，也是不恰當的，容易造成試驗做不到位。

(4)單項環境鑒定試驗報告各式各樣。許多單位的環境鑒定試驗報告是環境試驗結果（即合格與否）的報告。試驗報告從內容到格式不能全面提供試驗過程的各種信息，不便于追溯試驗實施過程和評價試驗結果的正確性。

(5)沒有環境鑒定試驗總結報告。環境鑒定試驗往往采用兩個或兩個以上的試驗樣本對一系列的單項試驗序貫進行來完成的。每一單項試驗報告只能反映單項試驗的情況，因而必須要有一個環境鑒定試驗總結報告來全面反映環境鑒定試驗進行情況。定型審查中，如果沒有這樣一份內容完整的總結報告，就難以全面了解環境鑒定試驗的實施情況。

3.3.2 問題分析

缺少環境鑒定試驗大綱、環境鑒定試驗程序和環境鑒定試驗報告編寫要求這樣一類的標準或文件，使得各個軍工產品研制單位無標準可依，任憑各自理解編寫這些文件，導致現有文件編寫格式及內容的不規范，不能滿足要求。

3.3.3 建議

(1)盡快制定試驗文件編寫內容和格式要求方面的標準，以為編寫環境鑒定試驗大綱、環境鑒定試驗程序和環境試驗報告（單項試驗報告和環境鑒定試驗總報告）提供指導和統一內容格式；

(2)建議有關定型審查機構出臺相關文件，為貫徹上述標準提供強有力的政策依據和指導；

(3)加強評審把關。

（未完待續）

（References）

[1]GJB 85—1986, 機載電子設備定型試驗要求[S]

[2]GJB 1362A—2007, 軍工產品定型程序和要求[S]

[3]HB 6699—1993, 機載電子設備鑒定試驗和質量一致性試驗程序格式[S]

[4]祝耀昌.軍工產品設計定型環境鑒定試驗大綱編寫要求及分析[J].軍用標準化, 2007, 2(3)