試論環(huán)境試驗的分類

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)境試驗的分類

徐輝

（海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西南昌 330024）

環(huán)境試驗在裝備研制生產(chǎn)過程中不可或缺。環(huán)境試驗技術(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)境適應能力的試驗方法。

環(huán)境適應性；人工模擬；自然環(huán)境

0 引 言

環(huán)境適應性指裝備在其壽命期內(nèi)預計可能遇到的各種環(huán)境條件的作用下，實現(xiàn)其所有預定功能、性能和（或）不被破壞的能力，是應用于戶內(nèi)外或各類嚴酷環(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)境越來越惡劣，裝備的環(huán)境適應性也越來越重要。

評價裝備的環(huán)境適應性能力關(guān)鍵在于環(huán)境試驗[1]。環(huán)境試驗所采用的試驗方法和試驗手段是否能準確地反映裝備在實際運輸、貯存和使用過程中的真實情況，直接影響了對裝備環(huán)境適應性能力的判斷。因此，裝備環(huán)境適應性試驗技術(shù)與試驗設(shè)備的研究一直以來成為世界各國著重關(guān)注的問題。

1 環(huán)境試驗的重要性

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]。如德國的V2導彈本來是他們的殺手锏，由于長期儲存，受環(huán)境因素影響，造成發(fā)射的成功率和準確度大大降低。二戰(zhàn)期間著名的斯大林格勒大雪戰(zhàn)，在寒冷的冬天，德國的機械化部隊的機械故障率成倍地增加，嚴重地影響了其效能。這是在該戰(zhàn)役中德國失敗的重要原因之一。在二戰(zhàn)期間及以后，環(huán)境適應性就更加引起人們重視，各國紛紛開展研究，制訂各種有關(guān)標準。

國內(nèi)外的部分統(tǒng)計資料表明，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，環(huán)境因素對裝備非常重要，有不可忽視的影響,為了使裝備有很好的環(huán)境適應性,從而提高其使用可靠性,在開發(fā)研制階段,就應進行環(huán)境試驗。

2 環(huán)境試驗的目的

環(huán)境試驗提供了一種確定的、驗證環(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、元器件、材料選擇以及工藝方面的缺陷，以便采取適當?shù)拇胧?，改進裝備預期使用環(huán)境的適應性；其次是鑒定、考核裝備的環(huán)境適應性，驗證是否滿足標準、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)境試驗的分類

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

應當指出，進行環(huán)境試驗時，施加環(huán)境應力的方式有三種，第一種是各環(huán)境應力單一施加，稱之為單因素環(huán)境試驗，如高溫試驗，每次試驗只涉及一個環(huán)境因素；第二種是兩個或兩個以上的環(huán)境應力同時施加,稱之為綜合環(huán)境試驗,綜合環(huán)境可以是兩個氣候環(huán)境因素的綜合，如溫度—高度試驗；也可以是氣候環(huán)境因素與動力學環(huán)境綜合,如振動—溫度試驗；第三種是各種環(huán)境應力以一定次序序貫地施加，稱之為組合環(huán)境試驗。

圖2 試驗室試驗主要項目

3.1 試驗室試驗

3.1.1 試驗室試驗的目的及其用途

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

表2 武器裝備研制生產(chǎn)各階段的環(huán)境試驗

表3 一些常用環(huán)境試驗對裝備產(chǎn)生的影響

3.1.2 試驗室環(huán)境試驗的優(yōu)缺點

試驗室環(huán)境試驗的優(yōu)點是其環(huán)境應力、負載條件和電應力的施加都可以嚴格地控制在規(guī)定容差范圍內(nèi),保證整個試驗在受控的條件下進行,從而保證試驗的重現(xiàn)性和試驗結(jié)果的可比性。正因為具備這些優(yōu)點,可以進行適當剪裁并將其應用于表2所述的各個階段的不同目的試驗。特別是研制階段早期,應用加速或加劇應力進行試驗室內(nèi)環(huán)境試驗,這對于迅速提高研制的武器裝備的環(huán)境適應性是十分重要的。而缺點是由于受到試驗設(shè)備能力和費用的限制,其試驗對象僅限于一些體積、重量較小的裝備,且不可能進行非常真實的綜合環(huán)境模擬和裝備間接口的模擬,使試驗效果受到限制。此外,有些環(huán)境如生物環(huán)境也很難進行模擬。

3.2 使用環(huán)境試驗

3.2.1 使用環(huán)境試驗的目的及其用途

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

3.2.2 使用環(huán)境試驗的優(yōu)缺點

使用環(huán)境試驗的優(yōu)點是將裝備置于真實的使用環(huán)境中使其經(jīng)受各種環(huán)境條件的綜合作用，并模擬了實際的負載條件和接口界面,因而試驗的真實性高,能夠起到試驗室試驗難以完全起到的作用。而缺點是不可能保證試驗完全在受控的條件下進行,因此試驗條件和試驗結(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)實的,不是人為能控制的。因而一些使用環(huán)境試驗往往不能經(jīng)受到所有真實環(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室無法進行試驗的裝備和用作研制過程中的使用驗證試驗,而不適用于早期的環(huán)境工程研制試驗。

3.3 自然環(huán)境試驗

自然環(huán)境試驗（天然暴露試驗）是指將裝備存放在自然暴露場中(包括戶內(nèi)、戶外),使其長期經(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)境試驗時,試驗樣品處于不工作狀態(tài),由于不是加速試驗,暴露時間很長,往往是經(jīng)受多少年后才能評估其結(jié)果。

4 結(jié) 語

環(huán)境試驗是裝備環(huán)境工程工作重要的組成部分，貫穿于裝備設(shè)計、研制、生產(chǎn)和采購各個階段，已經(jīng)成為提高裝備環(huán)境適應性、可靠性、安全性和維修性的重要技術(shù)手段[4]。為適應裝備建設(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)境適應性設(shè)計技術(shù)，對環(huán)境工程工作及其環(huán)境試驗技術(shù)提出了更高更新的要求，試驗及評價技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用，環(huán)境試驗及評價技術(shù)更具廣闊的發(fā)展前景。

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

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

[3]陳謀義.環(huán)境試驗的重要性及環(huán)境試驗設(shè)備的有關(guān)問題.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)境試驗研究.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2005,12.

>>>作者簡介

徐輝，男，1982年1月出生，2005年畢業(yè)于南昌大學，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）