光電偵察裝備高原環(huán)境試驗(yàn)研究

李忠升，王佳笑，劉學(xué)俊，張德斌，宋余華，王曄，劉亞飛，廖彩紅

（1.63870 部隊(duì)，陜西 渭南 714200；2.江蘇曙光光電有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225009）

我國(guó)是一個(gè)多高原多山地的國(guó)家，全國(guó)陸地總面積的60%以上地區(qū)海拔在1 km 以上，33%以上地區(qū)的海拔超過(guò)2 km，16%以上地區(qū)的海拔超過(guò)3 km[1]。高海拔地區(qū)多屬于邊境地區(qū)。由于邊境高原地區(qū)的地理位置比較特殊，近年來(lái)隨著周邊形勢(shì)的變化，高原軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的深入推進(jìn)，高原環(huán)境適應(yīng)性已成為各裝備定型試驗(yàn)的必考內(nèi)容。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)模式的變化給作戰(zhàn)裝備提出了更全面的要求，武器裝備不僅需要具備全面的戰(zhàn)技指標(biāo)要求，同時(shí)還需要適應(yīng)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件。因此，通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)手段盡早地全面評(píng)價(jià)和鑒定新研制光電裝備的實(shí)際作戰(zhàn)能力，以及滿足戰(zhàn)時(shí)需求的程度，將在未來(lái)的作戰(zhàn)中對(duì)戰(zhàn)局產(chǎn)生重大影響[2]。定型試驗(yàn)是在接近實(shí)戰(zhàn)條件下對(duì)新裝備進(jìn)行全面考核，確定其戰(zhàn)技性能和作戰(zhàn)使用性能是否達(dá)到研制總要求和設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)大綱所進(jìn)行的試驗(yàn)。光電偵察裝備作為武器裝備的重要組成部分，無(wú)論是單獨(dú)使用還是配屬于其他武器系統(tǒng)，其高原環(huán)境適應(yīng)性已成為使用單位關(guān)心的重要內(nèi)容。目前，承試單位進(jìn)行的高原環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)，基本上都是在高原實(shí)地環(huán)境下對(duì)武器裝備的主要技術(shù)性能進(jìn)行考核，有些指標(biāo)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的功能性試驗(yàn)，時(shí)間短、科目少，不能充分驗(yàn)證高原環(huán)境適應(yīng)性能，不能高效揭示存在的設(shè)計(jì)缺陷。因此，開(kāi)展光電偵察裝備的高原環(huán)境試驗(yàn)研究已成為迫切需要。

1 光電偵察裝備對(duì)高原環(huán)境試驗(yàn)的需求

低氣壓是高原環(huán)境的一個(gè)典型特征。研究表明，隨著空氣壓力或空氣密度的降低，電子產(chǎn)品的外絕緣強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降。這對(duì)于軍工電子產(chǎn)品的影響不可小視[3]，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到產(chǎn)品的正常使用。在海拔5 km范圍內(nèi)，高度每升高 1 km，平均氣壓會(huì)下降 7.7～10.5 kPa，電子產(chǎn)品的外絕緣強(qiáng)度則會(huì)下降8%～13%。絕緣強(qiáng)度的降低，將會(huì)導(dǎo)致均勻電場(chǎng)氣體間隙間出現(xiàn)電壓擊穿。1889 年，帕邢根據(jù)平行平板電極的間隙擊穿試驗(yàn)結(jié)果得出了帕邢定律，表征了均勻電場(chǎng)氣體間隙的擊穿電壓、氣體壓力和電極距離之間的關(guān)系定律。

式中：U0為擊穿電壓；a、b 為常數(shù)，與氣體的成分有關(guān)，在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，a=43.66，b=12.8；p 為氣體的壓力；d 為電極的距離。

描述擊穿電壓、氣體壓力和電極距離之間的關(guān)系曲線如圖1 所示。

圖1 帕邢曲線

軍用光電偵察裝備作為軍工電子的特殊產(chǎn)品之一，通常包括白光、CCD、微光、熱像等偵察手段。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，隨著產(chǎn)品集成度的提高，現(xiàn)在的光電偵察裝備已經(jīng)逐漸集成了激光測(cè)距以及照射等特殊功能。由于激光產(chǎn)品內(nèi)部存在幾百伏左右的充電電壓、近千伏左右的封鎖電壓以及上萬(wàn)伏左右的打火電壓，多路高壓同時(shí)并存一方面使得光電產(chǎn)品內(nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品電氣絕緣強(qiáng)度也提出了較高要求。尤其是高原環(huán)境的低氣壓條件下，產(chǎn)品內(nèi)部電氣絕緣強(qiáng)度的下降及密封性能的降低，將會(huì)直接影響到產(chǎn)品的性能。因此需要對(duì)該類(lèi)光電偵察裝備在交付用戶之前進(jìn)行充分的性能檢測(cè)。

軍用裝備試驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法的第2 部分低氣壓（高度）試驗(yàn)規(guī)定了通用武器裝備高原環(huán)境試驗(yàn)需求在于確定裝備在常溫的環(huán)境條件下，通過(guò)高原環(huán)境模擬試驗(yàn)條件，判斷被試裝備耐受高原實(shí)地環(huán)境的能力；檢驗(yàn)被試裝備在高原環(huán)境模擬試驗(yàn)條件下能否正常工作；驗(yàn)證被試裝備在空氣壓力快速變化的條件下能否耐受[4]。軍用光電測(cè)角儀的試驗(yàn)方法中要求光電偵察裝備在經(jīng)歷高原環(huán)境模擬試驗(yàn)后被試產(chǎn)品仍能夠正常工作；被試產(chǎn)品殼體及零部件不能產(chǎn)生變形；被試產(chǎn)品的氣密性能不能受到破壞[5]而下降。末制導(dǎo)激光測(cè)距目標(biāo)指示器的試驗(yàn)方法中要求光電偵察裝備應(yīng)能夠在57 kPa 的氣壓下正常工作；同時(shí)被試產(chǎn)品能經(jīng)受18.8 kPa 的快速減壓，減壓試驗(yàn)恢復(fù)到正常氣壓環(huán)境條件下，被試產(chǎn)品仍能夠工作，戰(zhàn)術(shù)性能不能下降；不得出現(xiàn)產(chǎn)品密封性能遭到破壞、電子元器件性能下降和光學(xué)零件膜層損壞、低密度材料發(fā)生化學(xué)及物理變化而失去其作用[6]等情況。

根據(jù)通用環(huán)境試驗(yàn)方法，結(jié)合前期軍用光電偵察裝備在高原實(shí)地試驗(yàn)中暴露的問(wèn)題，以及用戶關(guān)心的高原環(huán)境試驗(yàn)科目，總結(jié)軍用光電偵察裝備高原環(huán)境試驗(yàn)的基本需求如下：在高原低氣壓試驗(yàn)條件下，被試產(chǎn)品應(yīng)能夠耐受與實(shí)際使用條件對(duì)應(yīng)的高、低溫環(huán)境溫度以及低氣壓環(huán)境，確保被試產(chǎn)品能夠正常工作，性能不下降；耐受快速減壓的空氣壓力變化；產(chǎn)品殼體及零部件不能夠產(chǎn)生變形；產(chǎn)品密封性不能夠被破壞；電子元器件和光學(xué)零件不能夠損壞；低密度材料不能夠發(fā)生物理及化學(xué)變化而失去其作用；產(chǎn)品觀瞄及偵察性能不能夠有所下降。

光電偵察類(lèi)產(chǎn)品高原環(huán)境模擬試驗(yàn)的目的都是用于考察被試品對(duì)高原環(huán)境模擬試驗(yàn)條件的環(huán)境適應(yīng)能力，確認(rèn)被試品能否承受高原實(shí)地環(huán)境，驗(yàn)證產(chǎn)品能否在使用地理位置耐受快速減壓的空氣壓力變化，仍然能夠正常工作，確認(rèn)被試品在經(jīng)歷過(guò)高原環(huán)境模擬試驗(yàn)后是否存在器件損傷的情況。研究表明，3 萬(wàn)m 以上的高空由于空氣特別稀薄，因此安裝或工作在航天器、特種飛機(jī)和導(dǎo)彈上的設(shè)備，當(dāng)飛行高度超過(guò)3 萬(wàn)m 時(shí)，不存在低氣壓?jiǎn)栴}[7]，上面總結(jié)的試驗(yàn)方法不適用。

2 高原環(huán)境特點(diǎn)及對(duì)光電偵察裝備環(huán)境試驗(yàn)的潛在影響

根據(jù)軍用光電偵察裝備高原環(huán)境試驗(yàn)需求，從高效完成試驗(yàn)任務(wù)、裝備快速形成戰(zhàn)斗力角度出發(fā)，分析了高原環(huán)境特點(diǎn)、被試光電偵察裝備、試驗(yàn)保障人員、試驗(yàn)保障裝備等人機(jī)環(huán)因素對(duì)試驗(yàn)帶來(lái)的潛在影響。

2.1 高原環(huán)境

由于光電偵察裝備一般采用密封工藝提高產(chǎn)品的可靠性，低溫、低氣壓的條件對(duì)光電偵察裝備會(huì)帶來(lái)密封性能下降，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)漏氣、內(nèi)部高壓電路絕緣強(qiáng)度下降等潛在影響使得產(chǎn)品性能下降。高原地區(qū)地勢(shì)崎嶇不平坦，周邊變化較大，道路路面較窄，條件相對(duì)較差，加上上下坡較多，有的坡道又長(zhǎng)又陡，而且彎道也比較多還特別急，道路運(yùn)輸條件相對(duì)平原條件較為惡劣，會(huì)導(dǎo)致被試產(chǎn)品的機(jī)動(dòng)保障裝備行駛不安全[8]。

2.2 試驗(yàn)保障人員

高原環(huán)境缺氧是對(duì)試驗(yàn)保障人員最大的影響。視覺(jué)對(duì)缺氧最為敏感，當(dāng)海拔高度超過(guò)4 km 以上時(shí)，人在夜間的視力會(huì)明顯下降；在海拔2 km 時(shí)，大部分人的記憶力便開(kāi)始受到影響；海拔3 km 時(shí)，人各方面思維能力將全面下降，其中判斷力下降尤為明顯；海拔5 km 左右時(shí)，人的記憶會(huì)出現(xiàn)薄弱，這個(gè)時(shí)候很難同時(shí)記住兩件事情了。在高原環(huán)境下，人體通過(guò)呼吸和皮膚排出的水分為同一緯度平原地區(qū)人體排出水分的2 倍，表現(xiàn)為口干、唇干。高原環(huán)境下人的血壓相對(duì)于平原的血壓會(huì)升高，呼吸也從60、70 次/min 升高到上百次每分鐘。因此，在高原實(shí)地環(huán)境下，人的反應(yīng)速度會(huì)下降，動(dòng)作會(huì)遲緩，耐受性會(huì)降低，意識(shí)會(huì)恍惚，對(duì)考核光電裝備的某些性能指標(biāo)時(shí)會(huì)有一定影響，對(duì)評(píng)價(jià)武器裝備的架設(shè)和撤收時(shí)間、操作性能及人機(jī)環(huán)特性有一定的影響，尤其是夜間操縱光電偵察裝備的情況下，整個(gè)試驗(yàn)的準(zhǔn)備、實(shí)施、撤收時(shí)間將明顯延長(zhǎng)。

2.3 被試光電偵察裝備

太陽(yáng)輻射、紫外線輻射量對(duì)一些高分子材料的破壞作用不可忽視，特別是對(duì)有機(jī)材料的老化效應(yīng)尤為顯著。高原環(huán)境下，太陽(yáng)的輻射愈加強(qiáng)烈，結(jié)合晝夜間較大的溫差綜合作用，對(duì)光電偵察裝備殼體表面的油漆涂層老化和龜裂會(huì)起到加速作用。

高原實(shí)地條件下，光電偵察裝備光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部密封圈、密封膠等的物理和化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，增大氣體泄漏率，造成裝備內(nèi)部光學(xué)諧振腔發(fā)生扭曲變形，降低出光效率。密封性能的下降，在電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)的電極附近慢慢會(huì)產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，產(chǎn)生炭化形成雜質(zhì)，惡性循環(huán)使絕緣強(qiáng)度越來(lái)越低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生空氣間隙擊穿，使得設(shè)備不能正常工作。因此，高原實(shí)地環(huán)境下對(duì)光電偵察類(lèi)產(chǎn)品的電氣性能也會(huì)產(chǎn)生影響，特別是以空氣作為絕緣介質(zhì)的光電偵察裝備，低氣壓環(huán)境對(duì)其影響更明顯[9]。

低氣壓與常壓試驗(yàn)條件下，光電偵察裝備產(chǎn)品內(nèi)部各高壓部件的絕緣強(qiáng)度對(duì)比關(guān)系如圖2 所示。

圖2 光電偵察裝備產(chǎn)品內(nèi)部各高壓部件的絕緣強(qiáng)度

低溫和低氣壓環(huán)境的結(jié)合會(huì)使光電偵察裝備光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭曲率發(fā)生一定變化，造成成像質(zhì)量下降，進(jìn)而影響觀瞄效果。高原實(shí)地條件下，輻射和強(qiáng)風(fēng)沙也會(huì)使裝備使用壽命出現(xiàn)下降[10]。

高原地區(qū)常年保持著零下氣溫，目標(biāo)背景溫度較平原變化大，熱效應(yīng)較為明顯。4500 m 以上的高海拔地區(qū)，背景相對(duì)單調(diào)，光輻射強(qiáng)度較高，車(chē)輛在行駛過(guò)程中，與背景產(chǎn)生十分明顯的溫差[11]，運(yùn)動(dòng)類(lèi)車(chē)輛目標(biāo)在高原寒冷氣候條件下紅外特征會(huì)更加明顯。高原地區(qū)空氣稀薄，大氣對(duì)光的衰減效應(yīng)比平原地區(qū)大幅下降，高原空氣稀薄使光電裝備偵察距離更遠(yuǎn)，更利于光電偵察裝備對(duì)目標(biāo)的偵察。

2.4 試驗(yàn)保障裝備

高原環(huán)境下，氣壓及溫度的下降，導(dǎo)致保障車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，熱負(fù)荷增大，排放惡化，造成動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性降低，需要充分考慮保障的預(yù)案。某裝備在高原夜間制熱時(shí)，由于高原大氣含氧量低，不充分的燃油燃燒，使得燃油加熱器產(chǎn)生大量炭黑，堵塞進(jìn)氣孔，造成多次自動(dòng)關(guān)機(jī)[12]。

高原地區(qū)海拔高，地形復(fù)雜，多高山陡坡，多低溫，無(wú)線通信較為困難，長(zhǎng)時(shí)間的凍土層加大了有線通信的架設(shè)難度。這些氣候原因所帶來(lái)的問(wèn)題都將直接影響通信裝備的穩(wěn)定性和效能的發(fā)揮，給通信聯(lián)絡(luò)帶來(lái)諸多的不穩(wěn)定性。在發(fā)生意外情況時(shí)，帶來(lái)的后果有可能會(huì)是致命的[13]，而光電偵察裝備的使用通常需要伴隨通信保障，對(duì)高原環(huán)境的通信保障也提出了較高的要求。

3 高原環(huán)境試驗(yàn)的考慮

3.1 試驗(yàn)思路

高原環(huán)境的特殊性需要光電偵察裝備在設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)的技術(shù)和防護(hù)措施，保證武器裝備不受高原環(huán)境的損害正常工作，滿足高原環(huán)境的長(zhǎng)期存放和使用要求，保證可靠性。同時(shí)通過(guò)必要的模擬高原試驗(yàn)，減輕試驗(yàn)人員高原不適的影響。

第一步：檢查裝備是否在外觀、防靜電和雷擊、電子產(chǎn)品散熱與防擊穿、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人員的防護(hù)等方面考慮高原環(huán)境的影響，是否考慮了高原環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)。即使產(chǎn)品一時(shí)能通過(guò)高原實(shí)地試驗(yàn)，但因其未進(jìn)行相應(yīng)的高原環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)，其在高原長(zhǎng)期工作的可靠性是值得懷疑的。

第二步：通過(guò)模擬高原環(huán)境的平原試驗(yàn)，合理減少高原實(shí)地試驗(yàn)的工作時(shí)間，減輕試驗(yàn)保障人員高原不適應(yīng)的壓力。

第三步：在高原實(shí)地長(zhǎng)期存放試驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要考核被試裝備處于高原實(shí)地環(huán)境下的長(zhǎng)期適應(yīng)能力。考慮到高原實(shí)地與平原環(huán)境之間的主要差異為低氣壓應(yīng)力、低溫應(yīng)力、白天夜間的溫度沖擊應(yīng)力、太陽(yáng)輻射應(yīng)力、雷電應(yīng)力，因此也可采用低氣壓貯存試驗(yàn)、低溫貯存試驗(yàn)、溫度沖擊試驗(yàn)、太陽(yáng)輻射試驗(yàn)、靜電荷試驗(yàn)以及外部電磁輻射試驗(yàn)進(jìn)行高原實(shí)地環(huán)境的模擬試驗(yàn)。模擬高原試驗(yàn)后對(duì)主要檢查被試裝備的外觀有無(wú)油漆龜裂、變色，有機(jī)材料是否老化，產(chǎn)品的密封性能，被試裝備各項(xiàng)電氣及其他功能是否正常。若以上檢查滿足要求，則認(rèn)為被試裝備滿足高原實(shí)地環(huán)境的長(zhǎng)期存放要求。

第四步：性能試驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要考核被試裝備的各項(xiàng)性能是否滿足規(guī)定的要求。對(duì)于光電偵察裝備，性能考核分為光電裝備的探測(cè)、識(shí)別距離性能考核以及輸出性能考核。由于高原空氣稀薄，背景與目標(biāo)溫差大的原因，光電裝備的偵察距離一般要大于平原。若裝備有專(zhuān)門(mén)的高原性能指標(biāo)，則嚴(yán)格按照要求考核其在高原實(shí)地的性能；若裝備沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的高原性能指標(biāo)，可以參照平原指標(biāo)進(jìn)行。試驗(yàn)中要嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，尤其是紅外性能的考核，要嚴(yán)格控制試驗(yàn)溫差條件。對(duì)于激光裝備，應(yīng)重點(diǎn)考察激光裝備的激光能量、測(cè)距能力等主要輸出指標(biāo)是否滿足指標(biāo)要求。

從被試光電偵察裝備在高原條件下的性能、不被破壞的能力、環(huán)境因素的適應(yīng)性三方面形成完整的評(píng)價(jià)體系，能夠定量地、有針對(duì)性地反映光電偵察裝備對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng)能力，符合現(xiàn)實(shí)情況，具有較強(qiáng)的可操作性[14]。

3.2 試驗(yàn)方法和手段

早期項(xiàng)目研制過(guò)程中，由于未明確高原使用條件，沒(méi)有針對(duì)高原環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，因此一些產(chǎn)品在高原條件下使用出現(xiàn)了問(wèn)題。近年來(lái)，隨著周邊環(huán)境的變化，高原環(huán)境的使用需求越來(lái)越迫切。

根據(jù)高原環(huán)境的氣候特點(diǎn)，結(jié)合人員及陪試裝備的承受能力，總結(jié)了高原環(huán)境試驗(yàn)采取模擬高原試驗(yàn)與高原實(shí)地試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果相結(jié)合的試驗(yàn)評(píng)估方法，可以合理、準(zhǔn)確、有效地反映光電裝備產(chǎn)品在高原條件的技術(shù)性能水平，評(píng)估方法及步驟如圖3 所示。

圖3 測(cè)試評(píng)價(jià)方法流程

針對(duì)高原環(huán)境的低溫、低氣壓以及產(chǎn)品實(shí)際使用過(guò)程中可能存在的運(yùn)輸條件，試驗(yàn)過(guò)程可以根據(jù)式（2）和式（3）對(duì)應(yīng)的溫度-高度關(guān)系進(jìn)行單項(xiàng)試驗(yàn)或與運(yùn)輸條件綜合的多項(xiàng)試驗(yàn)，全面考察模擬高原環(huán)境產(chǎn)品的適應(yīng)性，試驗(yàn)之前需先檢查產(chǎn)品的密封性能。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論及分析

某型號(hào)光電裝備產(chǎn)品在樣機(jī)研制階段，考慮了高原環(huán)境的設(shè)計(jì)，采用了氣壓、溫度、運(yùn)輸?shù)葪l件的模擬高原試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品的電氣性能進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，低氣壓條件下，產(chǎn)品內(nèi)部高壓電路爬電、漏電造成絕緣強(qiáng)度下降，導(dǎo)致工作異常的情況，提前暴露了高原環(huán)境可能遇到的問(wèn)題。進(jìn)行增加高壓線距以及點(diǎn)膠等工藝技術(shù)改進(jìn)后，在模擬高原試驗(yàn)條件下產(chǎn)品工作正常。

針對(duì)高壓電纜接線柱、電接頭等粘接環(huán)節(jié)在模擬高原條件下的絕緣強(qiáng)度下降問(wèn)題，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試比較了幾種絕緣膠的電絕緣強(qiáng)度，見(jiàn)表1。

表1 絕緣膠粘劑的特性比較

試驗(yàn)證明，SG-14 號(hào)高壓絕緣膠能夠有效解決光電偵察裝備類(lèi)激光產(chǎn)品中高壓電路在模擬高原試驗(yàn)條件下爬電漏電等問(wèn)題。通過(guò)高壓電路及連接部位的點(diǎn)膠工藝，提高了產(chǎn)品在模擬高原環(huán)境條件下的適應(yīng)性。

針對(duì)部分導(dǎo)線在模擬高原試驗(yàn)條件下絕緣強(qiáng)度下降的情況，測(cè)試比較了幾種硅橡膠絕緣高壓安裝導(dǎo)線的耐壓強(qiáng)度，見(jiàn)表2。

表2 絕緣高壓安裝導(dǎo)體的特性比較

試驗(yàn)證明，AGG-15 1*0.2 硅橡膠絕緣高壓安裝導(dǎo)線能夠有效解決光電偵察裝備類(lèi)激光產(chǎn)品中高壓打火電路在模擬低氣壓條件下爬電漏電等問(wèn)題；AGG-5 1*0.2 硅橡膠絕緣高壓安裝導(dǎo)線能夠有效解決光電偵察裝備類(lèi)激光產(chǎn)品中高壓封鎖及充電電路在模擬高原試驗(yàn)條件下爬電漏電等問(wèn)題。通過(guò)更換高壓絕緣導(dǎo)線，提高了產(chǎn)品在模擬高原環(huán)境條件下的適應(yīng)性。

高原海拔高度與低氣壓條件之間的關(guān)系為：

式中：P 為當(dāng)前高原海拔高度對(duì)應(yīng)的低氣壓值，kPa；h 為當(dāng)前高原海拔高度，m。

高原海拔高度與溫度之間的關(guān)系為：

式中：t 為當(dāng)前海拔高度下對(duì)應(yīng)的溫度，℃。

高原海拔高度與低氣壓以及高原海拔高度與溫度之間的關(guān)系如圖4 所示。

通過(guò)上述試驗(yàn)方法進(jìn)行模擬高原試驗(yàn)之后，在設(shè)計(jì)定型階段的高原實(shí)地試驗(yàn)全面考核中，產(chǎn)品未出現(xiàn)電氣性能上的任何質(zhì)量問(wèn)題，有效地縮短了高原試驗(yàn)的周期。涉及到產(chǎn)品光學(xué)識(shí)別及探測(cè)能力的高原性能檢測(cè)，由于缺乏模擬測(cè)試手段，在高原實(shí)地環(huán)境條件下進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)多人綜合評(píng)判的方式，未發(fā)現(xiàn)與理論設(shè)計(jì)出現(xiàn)大的出入。

圖4 高原海拔高度與低氣壓和溫度之間之間的關(guān)系

4 研制建議

目前，光電偵察裝備普遍按照海拔幾千米的高度設(shè)計(jì)，通過(guò)采取一定的設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)措施，基本能夠滿足海拔幾千米的高原環(huán)境條件的使用要求。考慮到后續(xù)可能出現(xiàn)的極端氣候環(huán)境以及更高海拔條件下的高空環(huán)境下進(jìn)行使用，因此有必要對(duì)武器裝備采取進(jìn)一步的應(yīng)對(duì)及改進(jìn)措施[15]。

4.1 小型化、輕量化設(shè)計(jì)

光電偵察裝備已經(jīng)從白光單一觀瞄設(shè)備逐漸發(fā)展為多功能的智能化光電裝備，功能強(qiáng)大的同時(shí)，對(duì)裝備的集成化設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，根據(jù)作戰(zhàn)使命，結(jié)合各功能模塊的應(yīng)用環(huán)境，合理進(jìn)行集成化或者積木式設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮。研究報(bào)告中稱，對(duì)于單兵而言，較為理想的負(fù)重應(yīng)該控制在25～40 kg 之間。要在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到這個(gè)目標(biāo)有三種方式：盡量少地?cái)y帶裝備和物資、盡可能地減輕裝備自重以及采用更先進(jìn)的攜行方案[16]。根據(jù)《超負(fù)荷步兵戰(zhàn)士》的報(bào)告，現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上的士兵通常需要攜帶相當(dāng)于自身體重1/2的裝備和物資執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，這極大地影響了士兵們的戰(zhàn)斗力。過(guò)高的單兵負(fù)重主要從兩個(gè)方面拖了戰(zhàn)斗力的后腿：一是造成大量因疲勞性損傷導(dǎo)致非戰(zhàn)斗力減員；二是影響士兵在戰(zhàn)斗中的靈活性和機(jī)動(dòng)能力。因此作為配備于前沿陣地的光電偵察裝備必須進(jìn)行小型化輕量化設(shè)計(jì)。

4.2 可靠性設(shè)計(jì)

為了保證光電武器裝備高原環(huán)境長(zhǎng)期使用的可靠性，在研制環(huán)節(jié)應(yīng)考慮高原環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。

1）外觀及表面設(shè)計(jì)。高分子材料建議選用具有較好的耐寒、臭氧、熱氧、光、大氣老化性能的三元乙丙橡膠，適應(yīng)高海拔山地地區(qū)紫外光線照射。金屬表面防護(hù)建議選用環(huán)氧-聚酰胺底漆和丙烯酸聚氨酯面漆復(fù)合涂層，具有優(yōu)異的防腐、耐候性能，可以適應(yīng)高原地區(qū)日照強(qiáng)、風(fēng)沙大的環(huán)境特點(diǎn)。

2）電子設(shè)備設(shè)計(jì)。電子元器件選用應(yīng)重點(diǎn)考慮高原氣候特點(diǎn)，選用滿足高原環(huán)境要求的開(kāi)關(guān)、接插件和電線保護(hù)套等軍品級(jí)器件，并采取灌封設(shè)計(jì)、密封措施，選用軟膠電線、防塵接插件，采用耐低溫、防紫外線的電子元材料，使設(shè)備能滿足高原環(huán)境下的工作要求。加大高壓、大電流信號(hào)的板上線間距，加大爬電距離是提高高壓電路板印制線間及板間擊穿電壓的有效方法，但是必然會(huì)增加電路板板面面積，增加設(shè)備的體積和質(zhì)量。也可以采取空間走線的技術(shù)手段把平面爬電變?yōu)榭臻g的電氣間隙，將部分高壓印制線通過(guò)高壓導(dǎo)線加絕緣套管進(jìn)行在空間進(jìn)行電氣連接，提高擊穿電壓[17]，適應(yīng)高原環(huán)境。

3）光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。針對(duì)高原環(huán)境對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，針對(duì)性解決措施建議：改進(jìn)完善光學(xué)設(shè)計(jì)，改變非球面光學(xué)鏡片數(shù)目，減小高原環(huán)境帶來(lái)的光學(xué)離焦效應(yīng)；在校正方法上進(jìn)行工藝保證，對(duì)離焦量進(jìn)行補(bǔ)償；選用特殊材料的光學(xué)材質(zhì)，降低離焦效應(yīng)。為了減少高原環(huán)境下強(qiáng)光輻射、長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)沙對(duì)光電偵察裝備使用壽命的影響，可以對(duì)光學(xué)零件鏡頭膜層鍍制工藝進(jìn)行選擇。如鍍制金剛膜，既可防止紫外線進(jìn)入，又可有效保護(hù)光學(xué)系統(tǒng)不被風(fēng)沙損壞，同時(shí)保證光學(xué)性能。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的不斷完善，光電偵察裝備的高原環(huán)境試驗(yàn)已成為基地試驗(yàn)的常態(tài)。高原地區(qū)由于其使用環(huán)境的特殊性，決定了光電偵察被試裝備和參試和保障設(shè)備在設(shè)計(jì)、研制過(guò)程中必須充分考慮高原環(huán)境因素的影響，提高光電偵察裝備的高原環(huán)境適應(yīng)性，保證光電偵察裝備高原環(huán)境的長(zhǎng)期存放和使用要求。

文中總結(jié)的絕緣膠以及絕緣導(dǎo)線可以在光電偵察裝備早期研制過(guò)程或者高原試驗(yàn)出現(xiàn)絕緣強(qiáng)度下降影響產(chǎn)品性能時(shí)參考使用。密封性-高度-溫度-振動(dòng)等高原環(huán)境單項(xiàng)以及多項(xiàng)綜合模擬的試驗(yàn)方法與步驟，模擬高原試驗(yàn)與高原實(shí)地試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的試驗(yàn)評(píng)估方法對(duì)光電偵察裝備的研制及試驗(yàn)過(guò)程具有一定的借鑒意義。