遠海條件下裝設備的環境適應性要求分析

王德，祝華遠，王海東，譚曉明

（海軍航空大學青島校區，青島 266041）

遠海條件下裝設備的環境適應性要求分析

王德，祝華遠，王海東，譚曉明

（海軍航空大學青島校區，青島 266041）

梳理了主要環境因素及其綜合作用對遠海條件下裝設備質量的影響，總結了遠海環境下裝設備使用過程中存在的一些主要問題，并對裝設備對遠海環境適應性的特殊要求進行了分析。

環境適應性；裝設備；遠海條件

裝備的質量特性是指產品、過程或體系與要求有關的固有特性，是需要在研制和生產階段中所設計和賦予的，也是需要在使用和維護期間加以保持并恢復的[1-3]。隨著科學技術的不斷進步和使用需求的不斷提高，裝備的通用質量特性問題逐漸增多，隨之而來的就是在使用階段裝備的維修保障問題也愈加突出。裝備質量是否滿足其使用需求，是直接影響到裝備效能發揮的重要因素。

環境適應性是指裝備適應環境條件變化的能力，它反映了裝備在變化的環境條件下仍能正常工作的能力，裝備的環境適應性已經成為制約其各項技戰術性能能否正常工作的一項重要的通用質量特性[4-6]。當前，隨著我國對遠海資源的持續開發，應用于遠海環境下的裝設備不斷增加并將長期使用，其對環境適應性的要求會更高，而且也必將會面對環境適應性的新問題、新挑戰。因此，及時開展對遠海條件下裝設備的環境適應性要求分析，已經成為一項十分迫切需要開展的工作。

1 遠海條件下的環境因素影響

1．1 高溫和高紫外線導致裝設備發生老化

遠海地區的年平均氣溫在30 ℃左右，通常最冷的月份平均溫度都在20 ℃以上，夏季地表溫度最高可達60 ℃，一年中氣溫普遍較高，四時皆夏。高溫環境對裝備的主要影響有：設備的結構變化，橡膠、塑料產生裂紋和膨脹；元器件過熱，使得電子/電路的靈敏度下降；橡膠材料發生熱老化，使得容易發生絕緣失效；潤滑劑黏度下降、蒸發，使潤滑作用減小。遠海地區地處低緯度，太陽輻照的強度較大，劇烈的太陽輻照會加速復合材料的老化進程，催化使得機械強度下降，空氣絕緣強度下降，容易發生跳弧現象。

1．2 高濕和高鹽霧導致裝設備易于腐蝕

遠海地區全年雨量充沛，年降水量2 800 mm以上，平均濕度達到86 %，裝設備常年處于高濕度和高鹽霧的環境條件下，其結構件在濕熱環境下會發生可逆和不可逆的吸濕過程，其中，可逆的吸濕會發生物理性能下降，而不可逆的吸濕過程則會破壞材料的內部結構，尤其是對于裝備上安裝的電子設備，會使其介電常數增大，使電子設備的故障率大大增加。

此外，高濕度和高鹽霧對裝設備破壞最嚴重的是發生電化學腐蝕，裝設備長期暴露于含鹽量高且溫暖潮濕的海洋大氣環境中，其結構件所經歷的溫度、濕度、鹽度均高于內陸地區，加之鹽分中所含的Cl-本身具有較強的侵蝕性，這會加重結構的腐蝕，降低機械構件強度、阻礙活動部分的動作，發生機械故障。

1．3 極端惡劣天氣導致裝設備產生損壞

遠海地區發生的極端惡劣天氣的概率較大，強風以及暴雨時常發生而且強度較大，最典型的就是臺風過程，一個移動的臺風能產生很強的海面風應力和風應力渦度，對裝設備會帶來很大的影響。一方面惡劣天氣會對裝設備的結構件帶來一定的應力作用，使結構失效、影響功能、機械強度下降，同時臺風過境經常伴隨著狂風暴雨，也會加速零部件的化學反應，使腐蝕更加嚴重；另一方面，裝設備在臺風作用下發生搖擺、碰撞，對機械設備以及電氣設備造成破壞，容易發生火災以及氣體泄露，產生較嚴重的危害。

1．4 環境因素的綜合作用

裝設備在日常使用的過程中，需經受臺風、暴雨、海浪、輻射等惡劣環境，特別是高溫、高紫外線、高濕、高鹽霧的“四高”海洋環境，使得裝設備的結構件的腐蝕、老化速度加快，裝設備的故障增多、可靠性降低。鑒于遠海地區的自然環境條件非常惡劣，各種環境因素之間還存在一定疊加的綜合作用，很容易加速出現裝設備的結構件銹蝕斷裂、元器件失效等現象，這些均會威脅裝設備的使用性能和安全性能。表1給出了部分環境載荷相互作用時的復合影響[7，8]。

表1 環境因素的綜合作用

2 遠海條件下裝設備使用的主要問題

2．1 性能減弱

裝設備長期處于海洋環境因素的綜合作用下，由于對特殊的使用環境要求考慮不足，導致裝設備使用后出現嚴重的“水土不服”，表現在重要系統綜合性能普遍減弱。典型的諸如：機械設備的技術性能指標弱化，降低了任務完成率；電子設備頻率發生漂移，導致噪聲干擾影響通信質量。高溫環境造成飛機非金屬制品化速度加快，失效率高，設備工作不穩定，故障失效多發；濕空氣和鹽霧使機載電子設備可靠性下降，雷達通信不穩定，無線電指示誤差大等問題[9]。

2．2 故障頻發

裝設備在遠海條件下的使用強度日益增大，且對其提出了更高更新的要求，由于在遠海地區特殊的使用需求，裝設備在使用過程中出現了陸基使用時較少遇到的故障類型。僅是在東南沿海地區的環境影響下評價某型直升機在東南沿海環境適應性[10]，就發現該型直升機旋翼漿葉、尾槳葉、地平儀、電動操縱舵機、防撞燈、航空時鐘、起動電磁活門、燃油增壓泵、壓力表傳感器、轉速指示器、轉彎表、穩瞄在沿海地區使用故障明顯增多，特別是直升機尾槳葉、旋翼槳葉故障受沿海地區影響更突出。而遠海地區的環境條件更為惡劣，出現故障的概率會更大。

2．3 維修保障困難

對于遠海條件下使用的裝設備，其通用化、小型化需求強烈，裝設備的配套保障資源型號多，而且一些同類型的裝設備只因生產廠家不同，造成設計的裝設備型號也不一致，如電源車、加油車接口不通用，使用不便。另一方面由于裝設備的模塊化、組合化程度不高，造成裝設備尺寸較大，導致上艦困難，進而難以投送上島。

由于遠海地區的空間限制，可以隨行保障的技術人員少，加之攜帶的保障設備、工具和備品、備件儲備量相當有限，裝設備的修理和故障排除與陸基相比，具有相當大的區別和難度，而且隨著遠海與陸基保障基地距離的增加，各類保障資源補給就會越來越困難。

3 裝設備對遠海環境適應性的要求分析

3．1 改進裝備的環境適應性設計

要提高裝備自身的環境適應性，就必須從裝備的設計、試驗、制造、使用維護和修理的全壽命周期對環境適應性進行深入系統的研究。在設計、試驗、制造等前期階段，應進一步深入研究裝備的使用環境，通過研究編制出用于裝備總體及其相關系統的環境技術條件，通過提高裝備自身的環境適應性設計提高其環境適應性能力；另一方面，在使用維護和修理等后期階段，應通過改善環境的腐蝕防護與控制措施，針對已有裝備完善其局部環境條件，盡可能地滿足環境適應性要求，降低嚴酷的遠海條件對裝備的惡劣影響。

3．2 加強設備的維修保障能力

鑒于遠海地區自然環境的惡劣，服役于其上的裝設備必然有別于陸基裝設備，進而決定了其維修保障也會不同，同時海洋環境又會對保障設備、保障設施、航材備件、包裝儲運等要素本身造成影響，因此如何規范維修方案的制定、保障設備和保障設施的設計、制造、使用、維修通用要求和配套標準、供應保障的包裝儲運方案和配套標準，人力人員的技術等級等要素也是遠海地區綜合保障方案制定面臨的難題。

裝設備的多樣性也對保障設備的通用化、組合化設計提出了要求。要力爭做到小型化、通用化、集成化、組合化以及模塊化，只有這樣才能克服“飛機運的少、艦船難靠近”的補給問題，使裝設備利于投送。因此，為達到保障方案優化、保障工作高效，推進同類裝設備的一體化通用設計，力爭使保障需求差異性控制在最小的范圍內，從而有效的控制配套保障規模，提高保障效率。

4 結束語

隨著遠海環境條件下使用的航空裝備大規模長時間的服役，環境腐蝕和環境損傷現象將會日益嚴重，也會出現更多的因環境適應性不足而引起的裝設備故障，提高裝設備的環境適應性具有極大的經濟效益和軍事效益。為此，分析遠海條件下裝設備的環境適應性要求，并針對遠海地區的環境特點，對裝設備進行環境適應性設計與改進研究，將是我國航空領域科研人員非常重要的一項研究課題。

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[6]蘇濤,曹文靜,趙敏. 航空裝備環境適應性研究與維護分析[J]. 中國管理信息化, 2015(4):140-141.

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Analysis of Environmental Adaptability Requirements for Equipment Used in High Sea Condition

WANG De, ZHU Hua-yuan, WANG Hai-dong, TAN Xiao-ming
(Qingdao Campus of Naval Aeronautical University, Qingdao 266041)

This paper analyzed the influence of the main environmental factors and their comprehensive effect on the equipment quality used in high sea condition. Some of the main problems in the use of the equipment for the development were summarized. And the special requirements of environmental adaptability on the equipment used in high sea were analyzed.

environmental adaptability；equipment；high sea condition

V241.07

A

1004-7204(2017)04-0049-03

王德（1986年3月），男，安徽，講師，博士，主要從事裝備腐蝕與防護工作。