航空電子設備環境適應性分析

文/呂寶 焦毅

1 引言

隨著綜合航電技術的廣泛應用，航空電子設備逐漸取代了飛機上自動化程度較低的機械設備，包括機載防撞系統、預警雷達等在內的航空電子設備在飛機上的比重越來越大。在飛機續航能力大幅度提升的條件下，飛機執行任務的時間不斷增加，航空電子設備經歷的環境也越來越復雜，使得航空電子設備的故障模式也越來越復雜，由于電子設備環境適應性差而導致的電子設備故障越來越多，電子設備對環境影響的敏感性愈來愈明顯。航空電子設備的環境適應性已成為制約裝備戰斗力的一個重要因素。因此，有必要在航空電子設備壽命周期內持續開展環境適應性評價，而開展此工作首先需明確具體的航空電子設備環境適應性要求。

所謂航空電子設備的環境適應性要求，主要指的是反映航空電子設備應達到的環境適應能力的一系列定量或定性要求，一般用已確定要考慮的各種環境因素的應力強度及其組合（或綜合）、裝備規范允許受影響的程度或功能與性能參數變化范圍（容差）或作用時間來表示。環境適應性要求是環境試驗與評價工作的基礎，是環境鑒定試驗、批生產階段環境試驗和環境適應性評價中確定環境試驗條件、評價試驗結果的基礎和依據。

GJB4239《裝備環境工程通用要求》作為裝備環境工程的頂層標準，它的大部分工作項目主要的輸入和輸出信息都涉及了環境適應性的相關要求，可以說環境適應性要求貫穿了整個環境工程的各個環節的工作過程，環境適應性要求涵蓋了航空電子設備全壽命周期內的各項工作，其中航空電子設備全壽命周期內經歷的環境試驗如圖1所示。提高航空電子設備的環境適應性，首先做的就是在設計、制造、實驗室試驗和飛行試驗的各個階段認真落實規范環境適應性要求，給出評價要求、明確評價方法、進行科學評價，從而最終給出科學合理的環境適應性評價結果，為裝備的研制和使用提供決策依據。

表1：航空電子設備環境適應性相關軍用標準名稱

圖1：航空電子設備壽命周期經歷的環境試驗

2 航空電子設備環境適應性相關標準

環境適應性是航空電子設備的一種重要質量特性，但對環境適應性的描述僅限于概念層面，通常的做法是用能否通過某項環境試驗來定性的表示，無法整體描述裝備對其所處環境的適應能力，從而不能很好的將環境適應性要求真正落實到裝備的論證、設計和生產中。因此，為了更好的開展環境適應性評價工作，本文對當前現行國軍標中相關航空電子設備的環境適應性要求進行了詳細分析研究，整理了典型的航空電子設備通用規范類國家軍用標準中涉及的環境適應性要求，為理清目前航空電子設備在環境適應性要求方面的現狀奠定基礎。主要涉及的相關航空電子設備國軍標如表1所示。

表2：航空電子設備環境適應性要求分類

表3：環境因子——故障模式矩陣

3 航空電子設備環境適應性要求

通過對典型的航空電子設備相關規范標準研究分析，可以得出，我國航空電子設備在環境適應性方面的技術規范要求主要是以環境適應性要求的形式提出并加以約束，其中，有些提到的有關環境要求和環境條件方面的內容在實際的環境適應性分析中也可一并歸為環境適應性要求。

通過對本文選取的相關航空電子設備標準中有關航空電子設備的環境適應性要求進行歸類分析，我們可以總結出：目前現行航空電子設備國軍標中，針對航空電子設備的環境適應性要求主要有兩大類要求規范組成：

（1）第一類主要體現在要求航空電子設備在某種具體的環境條件下能夠實現正常的工作或貯存。例如：在“機載數據傳輸設備通用規范”中要求“在海上及沿海地區工作的各LRU在工作和不工作條件下，LRU的涂層和表面處理不應受鹽霧大氣的影響”，也就是要求在所有可能遇到鹽霧環境條件下，機載數據傳輸設備均應該能夠實現正常的工作。此類要求后續文中用“●”表示；

（2）第二類主要體現在要求航空電子設備能夠通過某項環境試驗。也就是要求航空電子設備能夠通過現行環境試驗標準中的全部或部分試驗，其中相關環境試驗可根據實際情況進行適當的裁剪。例如“機載火控雷達通用規范”中要求“火控雷達能夠承受GJB150.16A-2009中程序I規定的試驗，產品的外觀質量、機械性能、電性能應符合相關詳細規范的規定要求”。此類要求后續文中用“○”表示。

本文通過對表1中涉及的典型航空電子設備各項標準環境適應性要求內容進行整理，環境適應性要求涉及的環境要素主要包括：溫度、溫度—高度、高度、沖擊、加速度、振動、砂塵、太陽輻射、鹽霧、淋雨、爆炸性大氣和噪聲等。各標準對應的環境適應性要求提出形式分類如表2所示。同時，通過對航空電子設備實際使用試驗中所經歷的自然環境和平臺環境分析，并在參考美國軍用標準、中國國家標準、中國國家軍用標準等相關資料基礎上，綜合地理環境、理化環境、氣候環境和平臺環境，給出了各環境因素與導致航空電子設備故障的故障模式關系矩陣，具體關系矩陣見表3。

將表2中的梳理結果按涉及到的環境因子進行歸類統計分析，得到航空電子設備環境適應性要求分類統計表，如表4所示。

通過對當前現行航空電子設備通用規范系列軍標梳理分析，我們可以看到在相關的航空電子設備標準規范中，都對設備的環境適應性提出了明確的要求，反映出各方都比較關注環境對航空電子設備性能的影響。但對于環境適應性各具體環境要素的提法層次不齊，有的詳細具體，有的以主觀的定性評價為主，重視程度依據各航空電子設備的特點各有不同。

航空電子設備環境適應性要求的提出形式，●類和○類兩種形式在當前的裝備通用規范類和標準中都存在。其中，針對航空電子設備提出的環境適應性要求以○類形式居多。以砂塵要求為例，在24份標準中，有16份標準振動要求屬于○類，占總數的66.7%。同時，進一步分析得出，在近幾年頒布的新國軍標中，對航空電子設備環境適應性的具體要求主要是以○類（通過某項環境試驗）形式為主，反映出對裝備的環境適應性重視程度越來越高，明確要求開展具體的環境試驗去考核評估，保證裝備的良好環境適應性。

表4：航空電子設備環境適應性要求分析統計

4 航空電子設備環境適應性要求分析

針對目前國軍標中針對航空電子設備環境適應性的具體要求規范，開展分析：

●類：要求航空電子設備在某種具體的環境條件下能夠實現正常的工作或貯存。

在實際的工程應用中，對于航空電子設備的具體裝備采購方和使用方而言，他們更關注裝備在真實的外場具體使用環境下能夠實現正常工作或者貯存，也就是說只要能夠滿足實戰情況下的使用需求即可以。所以對于裝備采購方和使用方來說，比較偏向采用該類環境要求提出形式。這種環境適應性要求提法，對于采購方及使用方來說所要承擔的風險要?。徊⑶以趯嶋H的外場環境評價工作中，這種環境要求提法留給環境適應性評價方更大的操作空間開展環境適應性評價。但對于裝備供應方來說，為了能夠滿足使裝備具有良好的環境適應性這個要求，需要從設計、實驗室實驗、飛行試驗各個階段去策劃具體的環境適應性設計、驗證與評價工作，需要花費大量的精力和工作量去實現這一目標，相對壓力和承擔的風險更大。

○類：要求航空電子設備能夠通過某項環境試驗。

在具體規劃的環境試驗中，對于航空電子設備的供應方來說，這樣的環境適應性要求具體明確。依據現行的GJB150A中給出的相應的環境試驗的具體實施辦法，開展相關的環境試驗，根據試驗的實際情況可以很方便、很直觀的給出航空電子設備是否滿足相應的環境試驗要求。這類環境適應性要求的驗證易于實施，且對于供應方來說其所要承擔的風險相對于第一類要求提法來說要小很多。因而對于裝備的供應方來說，他們更偏向采用該類環境要求作為開展環境試驗及評估的依據。但對于航空電子設備采購方和實際的使用方而言，雖然開展了相關的環境試驗，但畢竟航空電子設備在環境試驗中所經歷的環境剖面與外場實際使用環境剖面存在一定的差異，外場的真實環境更多的是一種組合疊加的環境應力影響。因此，采用通過環境試驗來判斷裝備環境適應性是否達到部隊使用需求，存在一定的風險，而且從近幾年航空電子設備外場飛行試驗數據以及外場故障模式分析結果來看，也印證了這種擔憂。

通過分析我們可以得出，航空電子設備環境適應性要求的各種提出形式都有其合理和不足之處。其中，GJB4239《裝備環境工程通用要求》作為開展裝備環境試驗工作的依據文件，對其環境適應性要求的提出主要包括：a、確定裝備的壽命期剖面；b、編制使用環境文件；c、確定環境類型及其量值，系統的分析各種環境對裝備性能、安全性及可靠性等的影響，確定關鍵因素。從GJB4239以及航空電子設備國軍標對環境適應性要求提出過程可以看出，環境適應性要求主要還是以●類要求為基礎、為需求，結合○類要求開展相關的環境適應性分析評價工作。

由于影響航空電子設備環境適應性的環境因素很多，在裝備設計、實驗室試驗和飛行試驗等階段，對所有環境因素均采用一種考核方式或提出統一的評價要求是不可能的也是沒有必要的，但對航空電子設備工作性能影響較大的環境因素必須充分考慮如何給出科學合理的環境適應性要求。

綜上所述，明確航空電子設備環境適應性要求需要首先確定要求航空電子設備在何種環境中具有適應性，也就是確定在某種環境下能正常工作或貯存。而評價航空電子設備是否具有好的環境適應性，最直接的方式是將航空電子設備在實際使用環境中進行使用，即通過在飛行試驗階段以及部隊領先使用期間，規劃各類典型環境剖面，充分考核航空電子設備的環境適應能力，通過實際飛行試驗及使用給出裝備的環境適應性評價結果。同時，為了避免試飛驗證周期過長，可結合采用環境試驗驗證，在明確航空電子設備在何種條件下能夠正常工作和貯存的基礎上，提出裝備在環境試驗中需要達到的指標要求。

5 結論

本文通過對涉及航空電子設備環境適應性要求的相關標準梳理分析，給出了典型的航空電子設備環境適應性要求在各規范標準中的提出方式，在一定程度上反映了當前環境適應性評價工作的發展現狀。建議在裝備環境工程工作中進一步提高對裝備環境適應性的重視程度，通過提高在飛行試驗和部隊領先使用中對裝備環境適應性評價的比重，更好的評價和提升航空電子設備的環境適應能力。