艦船裝備可靠性鑒定試驗中振動應力施加問題的探討

陳中青，朱宜生，劉玉石，王超

（1.中國船舶重工集團第七二三研究所，揚州 225001；2.中國船舶工業(yè)電工電設(shè)備環(huán)境與可靠性試驗檢測中心，揚州 225001）

引言

隨著部隊對裝備可靠性水平的要求越來越高，對于新研和有重大改進的裝備軍方均要求進行可靠性鑒定試驗，以驗證其可靠性指標是否滿足研制總要求中的規(guī)定。可靠性鑒定試驗一般是在溫度/濕度/振動/電應力等多種綜合環(huán)境應力條件下進行試驗驗證。GJB 899A-2009中對水面艦船和潛艇的裝備如何進行施加溫度、濕度、電和振動應力進行了文字說明，其中溫度應力、濕度應力和電應力的施加在循環(huán)剖面圖和文字說明中均給出了詳細的描述，但是振動應力具體施加的描述則不是很明確。隨著軍隊和研制單位對裝備的可靠性水平越來越關(guān)注，在可靠性鑒定試驗大綱評審和試驗實施過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)對振動應力如何施加、何時施加等問題的分歧。本文結(jié)合筆者對標準的理解和工作中經(jīng)驗的積累，對艦船裝備可靠性鑒定試驗中振動應力如何施加、何時施加等問題進行分析，為可靠性鑒定試驗的順利實施提供指導和幫助。

1 試驗中如何施加振動應力

GJB 899A-2009是由美軍標MIL-HDBK-781A譯制過來，并根據(jù)中國的基本國情做了稍許修改。根據(jù)GJB 899A-2009的規(guī)定，對于水面艦船裝備，每24 h隨機抽取25 %的時間（即6 h）施加振動應力，并以3 h為一個振動循環(huán)[1]。在3 h的振動循環(huán)中，先施加10 min的戰(zhàn)斗損壞頻譜，在其余的時間內(nèi)施加運輸隨機頻譜，每20 min停機10 min，并以此重復進行。但是在施加運輸隨機頻譜時，則規(guī)定持續(xù)時間為22 min，與前述每20 min停機10 min時間不一致。因此在試驗實施過程中，經(jīng)常會存在是施加20 min運輸隨機頻譜后停振10 min還是施加22 min后再停振10 min的疑惑。

在美軍標MIL-HDBK-781A中，對艦船裝備振動應力施加的描述為：在3 h的振動循環(huán)中，施加戰(zhàn)斗損壞頻譜10 min，在3 h的其余時間內(nèi)施加運輸隨機頻譜，每振動20 min中間間隔10 min[2]。由此可以看出，美軍標MIL-HDBK-781A對運輸隨機頻譜施加時間的描述與GJB 899A-2009中每20 min停機10 min是一致的。即都為每施加20 min運輸隨機頻譜后停機10 min，依此重復進行。

因此，根據(jù)MIL-HDBK-781A的規(guī)定和從保證試驗的連續(xù)性和試驗實施的簡便性考慮，我認為在進行艦船裝備可靠性鑒定試驗實施過程中，應按照如下規(guī)定施加振動應力：

1）以3 h為一個振動循環(huán)；

2）在3 h的振動循環(huán)中，先施加10 min的戰(zhàn)斗損壞頻譜，在其余的時間內(nèi)施加運輸隨機頻譜；

3）運輸隨機頻譜每施加20 min停機10 min，并以此重復進行。

2 振動應力施加時機的選擇

對于振動應力在試驗剖面的何時施加，GJB899A-2009中并未給出明確的規(guī)定，只是籠統(tǒng)的說明在隨機抽取的25 %工作循環(huán)內(nèi)施加振動應力。因此，在編制可靠性鑒定試驗大綱和試驗試驗程序時，試驗單位和研制單位技術(shù)人員經(jīng)常因為振動應力應該在試驗剖面的何時施加而爭論。研制方一般在10～45 ℃之間隨機選取振動起始點，且避開中間檢測點。試驗單位一般選取在中間檢測點處開始施加振動應力。

本人認為，試驗單位和研制單位選取的振動應力施加時機均有一定的合理性，都符合GJB 899A-2009的規(guī)定。但是從對裝備從嚴考核的目的出發(fā)，本人認為，振動應力的施加時機應該從以下三個方面考慮：①振動應力應分別施加在受試裝備低溫工作溫度和高溫工作溫度時間段；②振動應力的施加區(qū)間應有中間檢測點；③振動應力應在上限電壓或下限電壓條件下施加。

因此，振動應力施加的時機應首先選擇能同時具備上述三個條件的時間段，如上述三個條件不能同時滿足，則優(yōu)先選擇能同時滿足①和②兩個條件的時間段。

3 振動應力施加時間長短的選擇

對受試裝備的可靠性指標進行試驗驗證一般有兩種方式，一是在實驗室極限應力環(huán)境條件下進行考核，二是采用內(nèi)外場（即實驗室極限應力+外場常溫或?qū)嶋H使用環(huán)境）相結(jié)合的方法對受試裝備進行試驗驗證。對于可在綜合試驗箱進行功能性能檢測的受試裝備，一般在實驗室極限應力條件下進行試驗驗證。對于功能復雜、性能指標較多，在綜合試驗箱內(nèi)只能測試主要功能和部分性能的受試裝備，一般選取內(nèi)外場相結(jié)合的方式進行考核驗證，即在內(nèi)場實驗室極限應力環(huán)境條件下考核受試裝備的主要功能和部分性能指標，在外場環(huán)境條件下對受試裝備的全部功能和主要性能指標進行考核。

眾所周知，當受試裝備采用第一種試驗方式——實驗室極限環(huán)境條件下進行試驗驗證時，施加振動應力時間占總有效試驗時間的25 %。但是，對于采用內(nèi)外場相結(jié)合的方式對裝備進行可靠性試驗考核的情況，振動試驗時間如何施加？是按照全部試驗時間的25 %施加還是按照內(nèi)場試驗時間的25 %施加，標準中并未給出明確答案。

本人認為，具體按照哪個試驗時間的25 %施加，應根據(jù)外場試驗的性質(zhì)和條件來確定。

①對于安裝在試驗船上進行航行試驗、設(shè)計鑒定等外場試驗，振動試驗時間應按照內(nèi)場試驗時間的25 %進行施加。因為受試裝備外場試驗的狀態(tài)與實際使用的狀態(tài)一致，外場試驗過程中經(jīng)受的振動應力即是實際使用環(huán)境下的振動應力，不需要將外場試驗時間25 %的振動時間補充到內(nèi)場試驗中。②對于陸上聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等外場試驗，試驗中受試裝備未經(jīng)受振動應力，需要將外場試驗時間25 %的振動時間補充到內(nèi)場試驗中。

4 結(jié)論

上述幾個問題，是本人結(jié)合實際工作和對GJB899A-2009等標準的理解，對可靠性鑒定試驗中大家經(jīng)常感到疑惑的幾個問題的解答，希望能為可靠性鑒定試驗的具體實施提供一定的幫助。