環(huán)境試驗與評價總計劃在型號項目中的應用分析

陳亮，周宏偉

（中國航空無線電電子研究所，上海 200000）

引言

隨著現(xiàn)代電子技術日益發(fā)展與未來作戰(zhàn)模式的轉變。按照我國空軍全域作戰(zhàn)的使用要求，未來的機載電子產品將會遭遇嚴峻的環(huán)境適應性狀況，裝備研制工作面臨此種發(fā)展趨勢的必然要求，需要充分且完善地考慮各種環(huán)境因素帶來的影響，如：生物環(huán)境、力學環(huán)境、氣象環(huán)境、地理環(huán)境、電磁環(huán)境、空間環(huán)境等因素對機載電子產品使用及保障的影響[1]，迫切需要我們全面開展環(huán)境工程工作，以提高機載電子產品的環(huán)境適應性水平。

環(huán)境適應性試驗作為環(huán)境工程工作的重要組成部分，同時也是衡量機載電子產品環(huán)境適應性水平能否滿足頂層設計要求的一把標尺。環(huán)境適應性試驗依據(jù)環(huán)境試驗與評價總計劃進行實施，且兩者相互協(xié)調。

環(huán)境試驗與評價總計劃作為開展環(huán)境適應性試驗的指導文件，因此編制環(huán)境試驗與評價總計劃需要綜合考慮機載電子產品研制的經費、技術基礎和進度要求，系統(tǒng)性地規(guī)劃機載電子產品在研制過程中的自然環(huán)境試驗（如：戶外大氣自然環(huán)境試驗、棚下大氣自然環(huán)境試驗、庫內大氣自然環(huán)境試驗、表層海水腐蝕試驗、海水長尺試驗、黑箱暴露試驗等）、實驗室環(huán)境試驗，如：環(huán)境適應性研制試驗、環(huán)境驗收試驗、飛行器安全性環(huán)境試驗、環(huán)境鑒定試驗、批生產環(huán)境例行試驗以及外場的使用環(huán)境試驗工作，各項工作既要互相協(xié)調，又要相互促進和保障。

1 目的

為了提出裝備壽命期內，特別是研制生產階段應開展的各種試驗與評價任務，包括自然環(huán)境試驗、實驗室環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗三個方面的任務及這些任務的安排和順序。該計劃的制定可全面規(guī)劃裝備自然環(huán)境試驗、實驗室環(huán)境試驗及使用環(huán)境試驗所需要的資源，如：受試品、試驗場地、試驗費用、試驗周期、環(huán)境試驗設備等資源保障要求，且將上述要求納入環(huán)境工程工作計劃之中[2]，確保和其他研制工作系統(tǒng)且并行地開展實施，以確保各項試驗達到預定的目標，以及根據(jù)三類試驗結果，最終給出產品的環(huán)境適應性綜合評價。

2 用途

該計劃一般在方案階段提出初稿，在工程研制階段初期完成最終稿，可為及早對開展環(huán)境試驗及其他相應的試驗所需要的設備、時間、費用、人力等資源做出相應估計并提供信息，為更好地協(xié)調環(huán)境試驗工作與其他研制工作，以最佳的效費比安排和實施這些試驗提供依據(jù)。

該計劃也可作為環(huán)境工程技術人員、型號管理人員、裝備設計人員和試驗技術人員開展相應試驗工作的依據(jù)。環(huán)境工程技術人員據(jù)此安排各項試驗的順序，設計人員據(jù)此確定要提供的試驗件數(shù)量和功能、性能測試設備，試驗技術人員據(jù)此考慮相關的試驗設備，管理人員據(jù)此優(yōu)化整個試驗計劃。需要注意的是環(huán)境試驗與評價總計劃在型號項目研制過程中應該是動態(tài)變化的，研制階段早期制定的這一計劃，應隨著型號研制工作的開展，相關信息的充實和細化、各方面工作的協(xié)調和計劃優(yōu)化而不斷完善，并定期重新公布，以反映型號進展情況并更具可操作性。

3 型號研制過程中的重要性

目前在某些重點型號項目中，主機單位及用戶已經逐步認識到該計劃的重要性且要求配套單位在型號研制過程中制訂項目的環(huán)境試驗與評價總計劃。該計劃的制定可規(guī)避當前型號項目中首飛安全試驗、設計定型環(huán)境鑒定試驗和批生產環(huán)境例行試驗等復雜的大型試驗作為型號機載電子產品開展試驗的一部分單獨出現(xiàn)的情況發(fā)生，同時考慮尚未開展的實驗室環(huán)境試驗以及自然環(huán)境試驗、使用環(huán)境試驗和環(huán)境適應性評價等工作在型號項目研制初期，考慮納入型號研制過程中[3]，從而形成一套完整的環(huán)境試驗與評價流程體系。

在型號研制過程中正確地建立環(huán)境試驗與評價總計劃會提高型號項目后續(xù)環(huán)境適應性試驗驗證的成效，如：環(huán)境響應特性調查試驗涉及到的產品、試驗開展時機、產品內部振動響應、溫度響應、滯后效應最大元器件的溫度穩(wěn)定時間等信息，獲得這些信息會較大幅度提升后續(xù)環(huán)境驗收試驗、環(huán)境應力篩選、首飛安全環(huán)境試驗和設計定型環(huán)境鑒定試驗等一系列試驗的開展效果。

再者，型號后續(xù)開展的階段性首飛試驗、環(huán)境鑒定試驗、環(huán)境例行試驗等事先得到籌劃策劃，型號總師系統(tǒng)、裝備設計人員及項目管理人員則會根據(jù)環(huán)境試驗與評價總計劃了解且清楚地知悉型號多系統(tǒng)或多產品（LRU）的環(huán)境試驗項目、環(huán)境試驗條件是否一致，多系統(tǒng)或產品是否可同時進行試驗，從而避免大多數(shù)型號多個LRU多次進行試驗項目和條件一致的重復性試驗，進而大幅度縮短及降低型號階段性試驗的時間成本、經費成本及人力成本或其他維度的風險。

4 基本內容及其說明

環(huán)境試驗與評價總計劃包括實驗室環(huán)境試驗計劃、自然環(huán)境試驗計劃和使用環(huán)境試驗計劃。這三種試驗分布在裝備壽命期的不同階段，在時間上會出現(xiàn)重疊，例如研制階段中實驗室環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗之間；使用階段中自然環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗之間。在制定試驗計劃時，應注意協(xié)調和綜合安排，避免重復，綜合利用各項試驗的信息，充分發(fā)揮環(huán)境試驗的作用。

4.1 自然環(huán)境試驗計劃

自然環(huán)境試驗計劃基本內容包括：需要進行自然環(huán)境試驗的材料、工藝、結構件、元器件、零部件、整機清單，各試驗樣件的樣本數(shù)量，各樣本涉及的自然環(huán)境試驗類型和試驗項目，響應的試驗時間周期和時間節(jié)點，試驗經費估計等。

通過自然環(huán)境試驗可評價材料、工藝、結構件、元器件、零部件和整機等裝備耐自然環(huán)境的能力，并積累已有裝備耐受各種自然環(huán)境試驗的數(shù)據(jù)，提供優(yōu)選目錄。當打算選用優(yōu)選目錄以外裝備或對優(yōu)選目錄中裝備的環(huán)境適應性數(shù)據(jù)需進一步驗證時，應安排此裝備開展相應的自然環(huán)境試驗[5]。若需要在使用階段真實地評價某一裝備或設備對某一特定的自然環(huán)境的適應性時，亦可安排此裝備或設備的自然環(huán)境試驗。

4.2 實驗室環(huán)境試驗計劃

實驗室環(huán)境試驗計劃包括整個裝備和各個系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備的環(huán)境試驗計劃。根據(jù)裝備研制階段不同，實驗室環(huán)境試驗計劃一般分為若干個階段，如首飛前的安全性環(huán)境試驗計劃、定型階段的設計（生產）定型環(huán)境鑒定試驗計劃和生產階段的批生產環(huán)境試驗（環(huán)境驗收試驗和環(huán)境例行試驗）計劃三大部分，每一階段實驗室環(huán)境試驗對應的受試品清單、試驗項目、試驗條件均有所不同，其內容也是各不相同的。

每一階段的實驗室環(huán)境試驗計劃基本內容包括：該階段要進行環(huán)境試驗的受試品清單，每個受試品應進行的試驗項目，進行試驗所需的時間及完成節(jié)點，進行試驗的實驗室資質要求，試驗的組織管理部門及其職責，試驗所需的試驗場所、試驗設備和測試設備要求，試驗所需的費用和人力等資源需求。

環(huán)境適應性研制試驗和環(huán)境響應特性調查試驗是設計工作的組成部分，應與設計工作進度相互協(xié)調。由于這兩個試驗的性質，而且一般是要反復進行，難以嚴格化規(guī)范化，因此其環(huán)境試驗計劃一般由設計人員和試驗主管共同編制，必要時也可納入實驗室環(huán)境試驗計劃。

4.3 使用環(huán)境試驗計劃

使用環(huán)境試驗計劃包括環(huán)境測量計劃，應充分利用使用環(huán)境試驗獲取裝備更多的數(shù)據(jù)信息。

其基本內容包括：開展使用環(huán)境試驗的試驗負責單位及其職責，試驗所用的裝備數(shù)量，試驗要考慮的裝備的系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備及其所在的飛機安裝位置，試驗實施的單位/不對及試驗場，試驗涉及的裝備任務剖面數(shù)量及特點，試驗中要測量環(huán)境的類型，試驗進度安排，試驗所需的費用估計，試驗實施的配合單位及其任務。

若當研制階段無法單獨安排使用環(huán)境試驗時，可以將其與設備試用或者試飛相結合，盡可能在試用或者試飛中考慮使用環(huán)境試驗的內容并記錄，如測量記錄實際的平臺或微氣候環(huán)境，及記錄響應的環(huán)境故障，為分析故障和改進設計提供信息并積累一定的環(huán)境數(shù)據(jù)[4]。使用環(huán)境試驗無法涵蓋所有極端的使用環(huán)境，一般情況下建議選擇典型的使用環(huán)境進行。

5 機載電子產品環(huán)境試驗與評價工作內容

目前，機載電子產品主要開展實驗室環(huán)境試驗，極個別產品依據(jù)用戶要求開展自然環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗，因此我們以下內容重點分析如何開展實驗室環(huán)境試驗與評價。

5.1 環(huán)境響應特性調查試驗

環(huán)境響應特性調查試驗主要是通過給機載電子產品施加溫度環(huán)境和振動環(huán)境的應力，以盡早地發(fā)現(xiàn)墊子產品內部應力的分布情況，從而獲取電子產品在確保功能/性能正常和（或）不被破壞的應力極限值。重點獲取溫度和振動應力的環(huán)境響應特性及電子產品內部的敏感部位和薄弱環(huán)節(jié)，具體如表1所示。

表1 溫度及振動響應特性調查

5.2 環(huán)境驗收試驗

環(huán)境驗收試驗主要是發(fā)現(xiàn)并處理工藝操作過程引入到機載電子產品內部造成的缺陷而導致電子產品發(fā)生故障。機載電子產品一般選取易激發(fā)故障的低溫工作試驗、高溫工作試驗和振動試驗。環(huán)境驗收試驗也可根據(jù)用戶的意見和外場電子產品的故障數(shù)據(jù)，從而與用戶協(xié)商確定電子產品是否增加其他環(huán)境試驗應力考核項目。

5.3 飛行安全試驗

飛行安全試驗的主要目的是確保機載電子產品在飛行器首次飛行及后續(xù)的試飛過程中，不會發(fā)生不適應環(huán)境而出現(xiàn)飛機出現(xiàn)故障或損壞的情況，從而進一步導致飛機墜毀和影響飛行員的人身安全。

飛行安全試驗試驗項目重點關注飛機在首次飛行過程中和后續(xù)試飛過程中可能會碰到且對機載電子產品容易受到影響、敏感而導致電子產品異常或故障的環(huán)境因素。機載電子產品的飛行安全試驗項目一般包括低溫試驗、高溫試驗、低氣壓（高度）試驗、溫度-濕度-高度試驗、溫度沖擊試驗、沖擊試驗、振動試驗和加速度試驗等試驗項目。

5.4 環(huán)境鑒定試驗

環(huán)境鑒定試驗主要是通過在裝備全壽命期內可能遇到的各種環(huán)境應力驗證電子產品的環(huán)境適應性是否滿足機載電子產品或系統(tǒng)成品技術協(xié)議中規(guī)定的環(huán)境適應性指標要求，將其試驗結果作為電子產品是否定型的依據(jù)。

環(huán)境鑒定試驗主要確定機載電子產品開展的試驗項目和各項環(huán)境試驗項目開展的先后順序、產品的功能性能測試項目及其測試設備的受控狀態(tài)、開展各項環(huán)境試驗的試驗單位資質、人員資質、受試品的數(shù)量、試驗過程中的質量監(jiān)督與控制等。

5.5 環(huán)境例行試驗

環(huán)境例行試驗的主要目的是確保機載電子產品在批量生產過程中工藝和質量控制過程的穩(wěn)定性。一般開展的環(huán)境試驗項目與環(huán)境鑒定試驗選取的項目基本相同，可根據(jù)實際情況剪裁鹽霧試驗和霉菌試驗或其他試驗項目的作用時間。

引水發(fā)電隧洞沿線受區(qū)域構造的影響，構造運動較強烈。區(qū)內斷層較發(fā)育，共發(fā)現(xiàn)9條較大的斷層，斷層性質見表1。引水發(fā)電洞沿線主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：第①組走向為340°～20°，傾向NW，傾角65°～75°，延伸長度5～15 m；第②組走向50°～60°，傾角60°～70°，傾向NW或SE，延伸長度5～10 m。

電子產品的環(huán)境例行試驗重點確定抽樣的規(guī)則，如：每生產20套抽取1套進行環(huán)境例行試驗等。也可根據(jù)用戶使用過程中反饋的產品故障信息，進一步調整環(huán)境例行試驗考核項目。

6 環(huán)境試驗與評價總計劃編制要求

結合本文上述內容，對環(huán)境試驗與評價總計劃的編制提供以下思路：

1）范圍，根據(jù)型號特點，主要闡述該文件

的使用范圍；

2）編制依據(jù)，一般包括：環(huán)境工程工作計劃（環(huán)境適應性大綱）、環(huán)境適應性要求文件、研制總要求和合同或者成品技術協(xié)議書、其他有關文件或者標準

3）產品概述，主要包括產品的組成、主要

功能描述等；

4）環(huán)境試驗要求，主要列出訂購方對裝備環(huán)境試驗項目要求，如：戶外大氣自然環(huán)境試驗要求、低溫試驗要求、高溫試驗要求、振動試驗、低氣壓、濕熱等試驗要求；

5）工作計劃內容，應詳細列出裝備壽命期內各個階段需開展的自然環(huán)境試驗計劃、實驗室環(huán)境試驗計劃、使用環(huán)境試驗計劃，該三類試驗計劃可根據(jù)型號特點，可從相應的壽命階段對應的試驗工作進行剪裁，其具體的內容可按4.1、4.2、4.3節(jié)試驗計劃要求基本要求展開，如：受試品清單、試驗項目、試驗時間、試驗實施階段、試驗費用、試驗設備、測試設備、試驗實施單位及其資質要求、試驗交付物等；

6）環(huán)境試驗計劃組織，根據(jù)三類試驗計劃的特點，闡述項目開展所需的人力資源及其職責要求，如實驗室環(huán)境試驗計劃，主要包括項目技術負責人、項目主管、質量主管、設計師系統(tǒng)、環(huán)境試驗主管等人員的職責要求；

7）環(huán)境試驗評價，主要根據(jù)三類環(huán)境試驗開展的情況，開展試驗效果及結果的評估，最終給出裝備的環(huán)境適應性評價。

7 總結

環(huán)境試驗與評價總計劃是型號環(huán)境工程工作計劃文件的重要部分，作為型號研制工作開展環(huán)境試驗的綱領性文件，對環(huán)境試驗在型號研制階段的發(fā)揮作用具有重大意義。

1）加強GJB 4239中該工作項目在型號項目團隊內部的宣傳和培訓，從而轉變項目總師對該工作項目的認可并意識到其對型號研制過程中的重要作用及意義。

2）在型號項目中指定專職人員負責，并且在型號研制方案階段，便開始系統(tǒng)性地思考機載電子產品環(huán)境試驗工作，確定3類試驗的內容信息；

3）編制“環(huán)境試驗與評價總計劃”規(guī)范文件，明確其文件內容、各式、評審時機等；

4）可采取典型型號項目，進行試推廣，以驗證其成效。