機載設備氣候類環境試驗標準分析

魏艷娟，明志茂（廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣州 50656）

機載設備氣候類環境試驗標準分析

魏艷娟1，明志茂2
（廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣州 510656）

基于機載設備在運輸、存貯和使用工作中的環境條件，軍用標準GJB 150和民用標準DO-160、HB 6167和HB 5830均對其給出了試驗規范和要求，試驗項目主要分為力學類、氣候類、電磁類和綜合環境類。針對氣候類試驗，從軍用標準和民用標準兩個角度對其進行對比分析，最后針對分析結果進行了歸納總結，得出各個標準之間的差別和共同點，為機載設備氣候類試驗標準及測試方法的選取提供參考意見。

機載設備；氣候類；環境試驗；標準分析

隨著我國科學技術的發展和經濟實力的增強，對航空機載設備的要求已不僅停留在功能、性能階段，而逐漸對其提出“六性”的要求，其中環境適應性是對產品“六性”要求的重要特性，也是提高其可靠性的重要內容，而環境適應性評價工作項目要求利用環境試驗結果進行評價。針對機載設備氣候類環境試驗，軍用標準GJB 150及民用標準DO-160、HB 6167和HB 5830均對其提供的測試要求和試驗規范，這些標準有什么區別與聯系也對我們深入研究機載設備環境試驗有重要意義[1]。

1 機載設備氣候類試驗標準適用性分析

本章將軍用和民用標準從適用的產品類型、階段和試驗項目三個角度闡述了各個標準的適用范圍。

1.1 軍用標準適用性分析

GJB 150是軍用設備（裝備）環境試驗標準，用以評價軍用設備適應自然和誘發環境的能力，適用于軍用設備研制、生產和交付各個階段，是制定相關軍用設備技術文件的基礎依據。GJB 150-1986給出了19種環境試驗方法[2]，其中氣候類試驗主要有13種，包括低氣壓、高溫、低溫、溫度沖擊、溫度—高度、太陽輻射、淋雨、濕熱、霉菌、鹽霧、砂塵、爆炸性大氣、浸漬，GJB 150-2009在1986版的基礎上增加了風壓、積冰/凍雨、流體污染、酸性大氣等4種試驗。

1.2 民用標準適用性分析

DO-160、HB 6167和HB 5830是民用設備環境試驗標準，其中RTCA/DO-160是由美國航空無線電技術委員會（RTCA）135分會制定，由RTCA項目管理委員會批準頒布，適用于航空設備、航空電子系統等絕大部分機載設備的研制、生產等各個階段，為機載設備定義了一系列最低環境標準條件和方法，為確定機載設備在使用過程中各種典型環境條件下的性能特性提供試驗方法。RTCA/DO-160有E、F、G等多個版本，標準給出了23種環境試驗項目，其中氣候類試驗主要有10種，包括溫度—高度、溫度變化、濕熱、爆炸性大氣、防水性、流體敏感性、砂塵、霉菌、鹽霧、結冰等試驗項目。

HB 6167是民用飛機機載設備環境條件和試驗方法系列標準中的一部分，規定了氣候、機械和電磁方面各種環境試驗項目和方法，用于確定機載設備在這些環境條件下的性能。HB 6167給出了22種試驗項目，其中氣候類試驗主要有10種，包括溫度—高度、溫度變化、濕熱、爆炸試驗、防水性、流體敏感性、砂塵、霉菌、鹽霧、結冰等項目。

HB5830是民用機載設備環境試驗標準系列的一部分，規定了氣候環境、機械環境。其他環境以及綜合環境等方面的試驗項目和方法，可作為評定機載設備在實際貯存、運輸和正常使用條件下的適應性，適用于產品定型、檢查、驗收和型式試驗等類型的試驗，也可作為產品或材料環境適應的比較。HB 5830給出了16種環境試驗項目，其中氣候類試驗主要有8種，包括低溫、高溫、溫度沖擊、濕熱、鹽霧、霉菌、低氣壓、溫度—高度等項目。

2 機載設備氣候類試驗標準對比分析

針對章節1中列舉的氣候類測試項目，本章將從出選擇高溫、低溫、溫度沖擊/溫度變化、濕熱、高度/氣壓、太陽輻射、淋雨/防水、霉菌、鹽霧、砂塵幾種常見項目對其進行標準對比分析。

2.1 溫度類試驗標準對比分析

溫度類試驗項目包含高溫、低溫、溫度沖擊/溫度變化、濕熱四類試驗，各個標準的對比分析如下。

1）高溫試驗

適用范圍：GJB 150-86與GJB 150A-09適用于軍用設備/裝備的高溫試驗，DO-160、HB 6167、HB 5830適用于考核機載設備受高溫的影響。

GJB 150-1986分為高溫貯存和高溫工作，其中高溫貯存溫度為70 ℃或其他規定，濕度RH≤15 %，時間為48 h或其他規定，高溫工作溫度為設備最高工作溫度值，時間為非工作溫度穩定時間、啟動后工作溫度穩定時間與檢測時間總和，GJB 150A-2009在1986版的基礎上將高溫貯存擴充為循環貯存和恒溫貯存，溫度未給定具體值，試驗時間有所變化，同樣，高溫工作也做出類似調整[3-7]。

HB 5830與GJB 150-1986試驗條件相似；RTCA/ DO-160和HB 6167試驗條件相似，試驗程序也更加細化，將高溫試驗分為地面耐受高溫、高溫短時工作，高溫工作，冷卻能力損失等程序，各程序溫度值和試驗時間均針對各類機載設備有所推薦。程序可參見圖1、圖2[3-7]。

圖1 地面耐受高溫和高溫短時工作

圖2 高溫工作試驗

2）低溫試驗

適應范圍：與高溫試驗相同。

各標準間條件變化與高溫試驗相似：GJB 150-1986低溫試驗分為低溫貯存和低溫工作，溫度和試驗時間有所推薦，GJB 150A-2009中低溫貯存和工作溫度的試驗時間未指定，在1986版的基礎上增加了拆裝操作試驗程序，HB 5830與GJB 150-1986試驗條件相似，RTCA/ DO-160和HB 6167試驗條件相似，試驗程序也更加細化，將低溫試驗分為地面耐受低溫、低溫短時工作（僅DO-160進行規定）和低溫工作溫度，各程序溫度值和試驗時間均針對各類機載設備有所推薦[3-7]。

3）溫度沖擊/溫度變化

適用范圍：GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于軍用設備/裝備的溫度沖擊試驗，DO-160、HB 6167、HB 5830適用于考核機載設備受到溫度急劇變化的影響。

試驗條件：GJB 150-1986試驗條件為高溫70 ℃，低溫-55 ℃，轉化時間5 min，溫度保持時間為1h或溫度穩定時間，循環次數為3次。GJB 150A-2009將溫度沖擊分為恒定極值溫度沖擊和基于高溫循環沖擊，試驗循環為3次或3次以上，具體程序見圖3、圖4。HB 5830 與GJB 150-1986試驗條件相似，變化是將溫度保持時間由1 h變為4 h。DO-160和HB 6167試驗條件相似，主要針對不同機載設備的不同位置，將溫度變化程序分為A、B、C三類，A類：飛機外部或內部設備：最小溫變速率10 ℃/min，B類：飛機內部非溫控或部分溫控設備：最小溫變速率5 ℃/min，C類：飛機內部溫控區設備：最小溫變速率2 ℃/min，此外，DO-160在此基礎上還增加S1（飛機外部或內部設備：溫變速率大于10 ℃/ min）和S2（飛機外部或內部設備：速率未知是否大于10 ℃/min）兩類程序，具體見圖5和圖6[3-7]。

4）濕熱試驗

適用范圍：GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于軍用設備/裝備的濕熱試驗，DO-160、HB 6167、HB 5830適用于考核機載設備耐受濕熱環境影響的能力。

圖3 恒定極值溫度沖擊

圖4 基于高溫循環沖擊

圖5 S1類試驗

試驗條件：GJB 150-1986給出了地面和機載電子設備濕熱試驗（10個循環，程序如圖7）和地面啟動控制設備及艦船設備（5個循環，程序如圖8）。GJB 150A-2009和HB 5830對濕熱試驗沒有進行分類，僅給出了一個通用的10循環試驗程序。DO-160和HB 6167試驗條件相似，和其他標準分類有所不同，根據嚴酷程度將濕熱分為標準濕熱、嚴酷濕熱（HB 6167為嚴酷濕熱環境等級Ⅰ）和外部濕熱（DO-160）或嚴酷濕熱環境等級Ⅱ（HB 6167），三個等級循環次數有所不同，分別為2、10、6個循環，具體程序見圖9、圖10和圖11所示[3-7]。

圖6 S2類試驗

圖7 地面和機載電子設備濕熱試驗

圖8 地面啟動控制設備及艦船設備

圖9 標準濕熱環境

圖10 嚴酷濕熱（等級Ⅰ）

圖11 外部濕熱（嚴酷濕熱等級Ⅱ）

2.2 氣壓類試驗標準對比分析

氣壓類試驗標準對比見表1所示，GJB 150-1986、GJB 150A-2009、HB 5830條件較為相似，GJB 150A-2009和HB 5830在GJB 150-1986版氣壓類試驗的基礎上增加了爆炸減壓試驗，HB 5830的快速減壓速率低于其他標準中快速減壓速率。DO-160和HB 6167氣壓試驗條件相似，但和GJB 150-1986、GJB 150A-2009、HB 5830分類有所不同，除普通低氣壓和快速減壓外，增加了過壓試驗程序。

2.3 其他氣候試驗標準對比分析

1）太陽輻射試驗

太陽輻射試驗僅在GJB 150-1986和GJB 150A-2009中有所給出，適用于軍用設備/裝備進行太陽輻射試驗。

試驗條件：兩個版本的軍用標準均將太陽輻射試驗分為循環熱效應和穩態試驗兩種程序，循環熱效應循環次數為3～7個，穩態試驗根據戶外暴露情況可進行4、10、56個循環不等。其中，穩定試驗GJB 150-1986和GJB 150A-2009基本相同，循環熱效應試驗1986版給出了一個典型溫度-太陽輻射圖譜供參考，而2009版則提供了幾組典型輻射和溫度曲線值供選擇[3-7]。

表1 氣壓類試驗標準對比分析

2）淋雨/防水試驗

適用范圍：軍用標準GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于對軍用設備/裝備進行淋雨試驗，DO-160和HB 6167適用于經受到滴水和噴水的機載設備，HB 5830無此試驗程序。

試驗條件：軍用標準GJB 150-1986和GJB 150A-2009將淋雨試驗分為有風源的淋雨（2009版：降雨和吹雨）、防水性試驗（2009版為強化試驗）和滴雨試驗。其中有風源的淋雨和滴雨試驗兩個版本條件基本一致，1986版的防水性試驗噴嘴壓力為375 kPa，2009版的強化試驗噴嘴壓力為276 kPa。DO-160和HB 6167則針對機載設備不同安裝位置、不同使用環境對防水試驗進行分類，具體如表2所示[3-7]。

2）霉菌試驗

適用范圍：軍用標準GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于對軍用設備/裝備進行霉菌試驗，DO-160、HB 6167和HB 5830適用于經受霉菌污染的機載設備。

試驗條件：GJB 150A-2009霉菌試驗給出了兩組菌種，其他均給出一種試驗菌種，HB 6167和HB 5830菌種為GJB 150A-2009中的2號菌種，GJB 150-1986和 DO-160菌種名稱為2號菌種，但編號與其不同。各標準試驗時間均為28天，特殊要求可延長至84天[3-7]。

3）鹽霧試驗

軍用標準GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于對軍用設備/裝備進行鹽霧試驗，DO-160、HB 6167和HB 5830適用于經受鹽霧環境影響的機載設備。

試驗條件：各標準均采用5 %NaCl的中性鹽霧，軍標GJB 150-1986采用48 h噴霧；GJB 150A-2009采用每循環24 h噴霧然后24 h干燥，共2個循環；DO-160分為常規鹽霧試驗（2循環，每循環24 h噴霧然后24 h干燥）和嚴酷鹽霧試驗（96 h連續噴霧）；HB 6167采用48 h噴霧；HB 5830采用2 h保溫然后進行48 h或96 h噴霧[3-7]。

4）砂塵試驗

軍用標準GJB 150-1986和GJB 150A-2009適用于對軍用設備/裝備進行砂塵試驗，DO-160、HB 6167適用于經受砂塵環境影響的機載設備，HB 5830未提供砂塵試驗程序。

試驗條件：GJB 150-1986給出吹塵和吹砂兩種試驗，其中吹塵采用6 h常溫吹塵（23 ℃，＜30 %RH，8.9 m/s，10.6±7 g/m3）然后16 h的溫度調節（60 ℃，1.5 m/s），最后進行6 h的高溫吹塵（60 ℃，8.9 m/s，10.6±7 g/ m3），吹砂采用60 ℃高溫吹砂，每面1.5 h；GJB 150A-2009試驗程序分為吹塵、吹砂和降塵三種試驗，吹塵、吹砂和1986版相似，降塵采用23 ℃常溫降塵（降塵量：6 g/m2/d，塵注入1 min，降59 min），時間為3天或其他規定時間；DO-160根據不同位置的機載設備經受的砂、塵環境不同，將砂塵試驗分為吹塵試驗和吹砂試驗兩類，和軍標的主要不同在于吹塵的風速（0.5～2.5 m/s）和塵濃度（3.5～8.8 g/m3）不同，HB 6167沒有對砂塵試驗進行細分，塵濃度和試驗風速與DO-160相同[3-7]。

表2 防水試驗條件

3 結論

通過第二章節軍標和民標的對比分析可以得出：軍標和民標部分試驗分類有所不同，如高度/氣壓試驗、溫度沖擊/溫度變化試驗、淋雨/防水試驗，而在相似程序的部分，軍標相對民標試驗條件更加嚴酷，軍標單獨給出太陽輻射章節，民標未提供。另外，GJB 150-1986 和HB 5380部分章節條件比較相似，如高低溫試驗、溫度沖擊/溫度變化試驗、高度/氣壓試驗（和GJB 150-2009版）、霉菌試驗（編號同GJB 150-2009版）、鹽霧試驗等，RTCA/DO-160和HB 6167部分章節試驗條件比較相似，如高低溫試驗、溫度變化試驗、濕熱試驗、高度/氣壓試驗、防水試驗。此外，GJB 150-2009版比GJB 150-1986版試驗程序分類更加細化。

[1] 陳亮,張裕兵,等.某型直升機改裝設計中機載設備環境試驗適航驗證方法研究[J].航空維修與工程, 2016(07):39-41.

[2]王樹成,羅本元,閻曉虹. 機載設備環境試驗項目的剪裁考慮[J]. 航空標準化與質量,1999,03:41-45.

[3] GJB 150-1986，軍用設備環境試驗方法[S].

[4] GJB 150A-2009，軍用裝備實驗室環境試驗方法[S].

[5] RTCA /DO-160F, Environmental Conditions and Test Procedures For Airborne Equipment[S].

[6] HB 6167-89,民用飛機機載設備環境條件和試驗方法[S].

[7] HB 5380-84,機載設備環境條件及試驗方法[S].

Standard Analysis on Climatic Environmental Test for Airborne Equipment

WEI Yan-juan1, MING Zhi-mao2
(Guangzhou GRG Metrology & Test Co., Ltd., Guangzhou 510656)

Based on the environmental conditions in the transport, storage and use of airborne equipment, military standard DO-160 and civil standard GJB 150, HB 6167 and HB 5830 gives the test specifications and requirements. The test items are mainly divided into mechanical, climate, electromagnetic and comprehensive environment. In this paper, a comparative analysis of climatic tests is made on two aspects of military standards and civil standards. Finally, the results of the analysis are summarized, and the differences and common points among various standards are obtained, which provide reference for the selection of airborne equipment climate test standards and test methods.

airborne equipment; climate; environmental testing; standard analysis

V216.5

A

1004-7204（2017）01-0055-07

魏艷娟（1989-），女，碩士，廣電計量檢測股份有限公司，研究方向：環境試驗與可靠性技術。