國外海軍艦船裝備環(huán)境試驗軍用標(biāo)準分析

肖澤，李亞政，張軍濤

（1.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100192；2.中船舶重工集團公司軍品中心，北京 100192）

海軍艦船裝備要經(jīng)歷比其他軍事裝備更為復(fù)雜和嚴酷的海上自然環(huán)境和作戰(zhàn)環(huán)境的挑戰(zhàn)，因此對環(huán)境適應(yīng)性有著更高的要求。目前，世界各軍事強國均建立了十分完善的環(huán)境試驗設(shè)施和試驗手段，并制定了系統(tǒng)而全面的標(biāo)準，建立了環(huán)境試驗標(biāo)準體系。

1 海洋環(huán)境對海軍艦船裝備的影響分析

1.1 艦船裝備環(huán)境適應(yīng)性故障

在海洋上，風(fēng)、浪、流、水深等因素直接影響著艦船的環(huán)境適應(yīng)性，高鹽度、高溫和高濕環(huán)境使艦船裝備遭到嚴重的腐蝕。艦船在海洋上還會遭遇海洋生物污損這一特殊的環(huán)境問題。海洋污損生物在艇體、動力冷卻管系和螺旋槳上的附著，將明顯地降低艦船航速；海洋污損生物在艦船計程儀探頭、聲納導(dǎo)流罩、魚雷和導(dǎo)彈發(fā)射管開啟結(jié)構(gòu)上的附著，將導(dǎo)致艦船裝備戰(zhàn)斗力的下降[1]。

現(xiàn)代艦船除了受雷電的影響以外，艦船列裝的眾多天線和電子設(shè)備，也導(dǎo)致了甲板上和甲板下的電磁環(huán)境日益惡劣。除以上因素外，海上日照量、搖擺和傾斜、振動和沖擊等都影響著海軍艦船裝備的環(huán)境適應(yīng)性。

1.2 國外軍用環(huán)境試驗技術(shù)概況

從世界范圍來講，各軍事發(fā)達國家普遍通過在典型自然環(huán)境中建立自然環(huán)境試驗站的方法來研究材料和裝備在各類自然環(huán)境中的適應(yīng)能力與變化規(guī)律，以及自然環(huán)境因素變化對材料和裝備性能所帶來的綜合影響。

美國在本土和全球各地共建立了各類裝備環(huán)境試驗站50余個，覆蓋了全球各種典型的自然環(huán)境條件。目前，美國已把環(huán)境試驗作為鑒定軍用裝備的重要手段，并明文規(guī)定軍用設(shè)備不經(jīng)過環(huán)境試驗的考核，不準定型和生產(chǎn)。

前蘇聯(lián)在全球各地區(qū)建立了各種氣候類型的暴露場50余個。前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯自然環(huán)境試驗體系較為完整地保存下來的主要單位是俄羅斯科學(xué)院系統(tǒng)的物理化學(xué)研究所，基本代表了其國家水平。

日本軍事裝備環(huán)境試驗管理實行的是三軍一體的管理模式，由防衛(wèi)廳下屬的“技術(shù)研究本部”負責(zé)三軍裝備的研究和發(fā)展工作，負責(zé)對陸、海、空自衛(wèi)隊所需的武器裝備進行技術(shù)調(diào)查、研究、生產(chǎn)與試驗。

英國共有各類大氣暴露場約40個，其中最大的是卡林頓暴露場；在西非、新加坡、紐約市郊、澳大利亞海濱等不同地點建立了規(guī)模不一的暴露試驗場，并在利物浦建有海上試驗站。

2 國外艦船裝備環(huán)境試驗標(biāo)準體系發(fā)展現(xiàn)狀

環(huán)境試驗是準確、高效評價武器裝備環(huán)境適應(yīng)性程度的可靠手段。多年以來，世界各軍事強國都積極制定、完善環(huán)境試驗標(biāo)準，拓展試驗方法，不斷創(chuàng)新試驗設(shè)備，以滿足不同武器裝備、不同使用環(huán)境的試驗要求，從而形成各具特色的標(biāo)準體系[2]。在艦船裝備環(huán)境試驗專用標(biāo)準中大量引用了這些標(biāo)準中的核心內(nèi)容，作為頂層標(biāo)準，這些標(biāo)準對艦船裝備的環(huán)境試驗具有重要的指導(dǎo)意義。

2.1 美國軍用環(huán)境試驗標(biāo)準體系

美軍的裝備環(huán)境工程標(biāo)準制定始終走在世界前列。在環(huán)境條件方面，美軍對全球不同地域的氣候特點、規(guī)律以及極值情況進行了系統(tǒng)研究，并將研究成果編制成了MIL-STD-210《軍用裝備氣候環(huán)境極值》，現(xiàn)行有效的是MIL-HDBK-310《用于軍用產(chǎn)品研制的全球氣候數(shù)據(jù)》。在試驗方法及設(shè)備方面，美軍于1962年制定了統(tǒng)一的環(huán)境試驗標(biāo)準MIL-STD-810，以確保裝備的可靠性。美軍810系列標(biāo)準一直領(lǐng)導(dǎo)著軍用環(huán)境試驗的先進潮流，許多新概念和新思想來自該系列標(biāo)準，如剪裁理論和技術(shù)，環(huán)境工程概念和技術(shù)等?，F(xiàn)行有效的美軍武器裝備環(huán)境工程標(biāo)準體系以MIL-STD-810G為起點和核心，包含的主要標(biāo)準有 MIL-STD-108E，MIL-STD-202G，MIL-STD-1766和MIL-HDBK-31等。

美軍在環(huán)境試驗方面的艦船裝備專用標(biāo)準主要包括以下2個方面。

1）振動和沖擊。以MIL-S-901D，MIL-STD-798，MIL-DTL-28840 和MIL-STD-167 系列標(biāo)準等為代表。MIL-S-901D《艦載機械、設(shè)備和系統(tǒng)高強度沖擊試驗要求》規(guī)定了除潛艇外，所有艦載機械、設(shè)備和系統(tǒng)的沖擊試驗要求，含核武器和常規(guī)武器效應(yīng)下的沖擊載荷。MIL-STD-167-1A《艦載設(shè)備機械振動（Ⅰ型-環(huán)境激勵，Ⅱ型-內(nèi)部激勵）》規(guī)定了常規(guī)軸推進海軍艦船艦載設(shè)備對環(huán)境激勵和內(nèi)部激勵的振動試驗流程和要求。

2）電磁環(huán)境。以MIL-STD-461F《子系統(tǒng)和設(shè)備的電磁干涉管理要求》和MIL-STD-464A《系統(tǒng)的電磁環(huán)境效應(yīng)要求》等為代表，提出了艦船系統(tǒng)全壽命期中電磁環(huán)境效應(yīng)的一般要求，規(guī)定了用于雷電直接效應(yīng)和間接效應(yīng)的電流波形、磁場變化和電場變化率。

總體而言，美軍環(huán)境試驗標(biāo)準體系較完整，具有數(shù)量多、范圍廣、系統(tǒng)全面的特點，既涉及到人工加速模擬試驗，也涉及到一些自然環(huán)境試驗方法。不僅有通用標(biāo)準，還針對各類武器裝備特點和使用環(huán)境規(guī)定了專用試驗規(guī)程。但是，美軍標(biāo)中涉及自然環(huán)境試驗方面的公開標(biāo)準卻很零散、不系統(tǒng)，在體系結(jié)構(gòu)上也存在層次不夠明晰的缺點。

2.2 北約環(huán)境試驗標(biāo)準體系

北約標(biāo)準對各成員國的軍用標(biāo)準化工作具有指導(dǎo)意義，其選用級別優(yōu)于各成員國的軍用標(biāo)準。在環(huán)境條件方面，北約編制有NATO STANAG-2895《北約軍隊物資定義設(shè)計標(biāo)準或測試標(biāo)準過程中所用的極端氣候條件和派生條件》；在試驗方法及設(shè)備方面，北約編制的主要標(biāo)準有NATO STANAG-4370《環(huán)境試驗》系列標(biāo)準，分別是：AECTP-100《防務(wù)裝備環(huán)境指南》；AECTP-200《環(huán)境試驗、環(huán)境定義》；AECTP-300《氣候環(huán)境試驗》；AETCP-400《力學(xué)環(huán)境試驗》；AECTP-500《電學(xué)環(huán)境試驗》和AECTP-600《延壽試驗》。其中，AECTP-100 與英國國防部標(biāo)準Def Stan 00-35 第 1 冊類似；AECTP-200 與第 4，5 冊類似；AECTP-300與第3冊類似，AECTP-500是本標(biāo)準獨有的。此外，美軍在制定MIL-STD-810G 時也參考了NATO STANAG-4370系列標(biāo)準。

北約在環(huán)境試驗方面的艦船裝備專用標(biāo)準主要包括：NATO STANAG-4137《水面艦船標(biāo)準水下爆炸試驗》；NATO STANAG-4141《水面艦船設(shè)備沖擊試驗》；NATO STANAG-4142《水面艦船設(shè)備抗沖擊分析》；NATO STANAG-4150《重型水面船舶設(shè)備在浮動沖擊平臺上的沖擊試驗》；NATO STANAG-4154《艦船設(shè)計過程中耐波性通用程序》；NATO STANAG-4194《浪與風(fēng)環(huán)境標(biāo)準化和艦船海況報告》；NATO STANAG-4293《北約水面艦船聲學(xué)環(huán)境指南》等。

2.3 俄羅斯環(huán)境試驗標(biāo)準體系

俄羅斯仍在沿用20世紀80年代的標(biāo)準，其環(huán)境試驗方法通用標(biāo)準ГОСТ 20.57-406-89《質(zhì)量檢驗綜合系統(tǒng)、電子技術(shù)產(chǎn)品、量子電子產(chǎn)品和電氣產(chǎn)品試驗方法》、ГОСТ 16962.1/16962.2《電氣產(chǎn)品對外界氣候作用/機械作用因素性試驗方法》和ГО СТ 15150-69《機器、儀表和其他工業(yè)產(chǎn)品》[2]，均規(guī)定了一系列的環(huán)境試驗項目。與目前國際和國內(nèi)其他環(huán)境試驗系列標(biāo)準一樣，同樣將各試驗方法共同的基本要求以總則的形式列在標(biāo)準的最前面，以便在按照各試驗方法試驗時，按這些基本要求實施，以避免各自另行規(guī)定而造成重復(fù)，確保試驗結(jié)果的重現(xiàn)性和準確性。應(yīng)當(dāng)指出，俄羅斯Г О С Т 20.57-406-89，ГОСТ 16962.1/16962.2 標(biāo)準中對各環(huán)境試驗項目實施過程中涉及的通用要求要比美國軍用標(biāo)準MIL-STD-810G中規(guī)定的更為詳細和具體，其操作性也較好，因而很有參考價值。

2.4 日本防衛(wèi)廳環(huán)境試驗標(biāo)準體系

在日本，規(guī)定環(huán)境試驗的正式標(biāo)準是日本工業(yè)標(biāo)準（JIS），JIS中的環(huán)境試驗方法主要以美軍標(biāo)為基礎(chǔ)。例如，參考MIL-STD-202 制定了電子元器件的共同試驗方法，以JBC 5020 系列發(fā)行。在環(huán)境試驗方面，日軍編制了大量的標(biāo)準，主要有Y 7002系列的引信環(huán)境試驗系列標(biāo)準，G 3108C《艦船用調(diào)質(zhì)鍛鋼品》、C 0011B《電磁干渉試驗方法》、C 0110E《對電子儀器運用條件試驗方法》等。

日本防衛(wèi)廳在環(huán)境試驗方面的艦船裝備專用標(biāo)準主要包括：NDSF 8002D《艦船電氣設(shè)備試驗方法》，NDSF 8005B《艦船設(shè)備高沖擊檢查試驗方法》，NDSF 8017《艦船電氣設(shè)備振動試驗方法》，NDSZ 2003C（1）《艦船鋼材非破壞性試驗方法及試驗結(jié)果分級方法》和NDSZ 2004C（1）《艦船鋼材焊接部位非破壞性試驗方法及試驗結(jié)果分級方法》等。

2.5 英國國防部環(huán)境試驗標(biāo)準體系

英國早在1975年就制訂了Def Stan 07-55《軍用裝備環(huán)境試驗》。英國國防部2006年9月頒布了國防標(biāo)準《國防裝備環(huán)境手冊》。Def Stan 00-35《國防裝備環(huán)境手冊》第四版，納入了裝備全壽命期內(nèi)會遇到的環(huán)境條件信息，裝備設(shè)計、研制和鑒定時使用的各種環(huán)境試驗方法以及對整個環(huán)境工程任務(wù)的控制與管理要求等內(nèi)容。該標(biāo)準盡量采用了英國國家標(biāo)準和國際通用環(huán)境試驗標(biāo)準的資料，適用性強，內(nèi)容編排合理、科學(xué)，很具有借鑒價值。在Def Stan 00-35 中“誘發(fā)的氣候、生物和化學(xué)環(huán)境”是MIL-STD-810G中所沒有的。

現(xiàn)行英國國防部環(huán)境試驗標(biāo)準以Def Stan 00-35 為中心，還包括Def Stan 08-46《電、磁和電磁環(huán)境》、Def Stan 08-123《設(shè)備環(huán)境條件的設(shè)計和試驗要求》、Def Stan 59-114《爆炸物集成電路的設(shè)計和評估原則》系列、Def Stan 59-411《電磁兼容性》系列標(biāo)準和Def Stan 08-120《設(shè)備沖擊強度的確定要求》等。英國國防部在環(huán)境試驗方面的艦船裝備專用標(biāo)準主要包括：Def Stan 08-124《海軍電爆炸設(shè)備的無線電頻率環(huán)境和驗收標(biāo)準》；Def Stan 02-40《技術(shù)出版物出版要求，第一部分：船舶分類、穩(wěn)性和生命力手冊》；Def Stan 02-109《水面艦船穩(wěn)性標(biāo)準》系列標(biāo)準；Def Stan 02-516《水面艦船雷電防護指南》等[4]。

英國國防部采辦政策的改革總體上已將裝備的性能和完整性的責(zé)任轉(zhuǎn)到供應(yīng)商。按總技術(shù)要求、按環(huán)境要求、按環(huán)境試驗規(guī)范采購或采購現(xiàn)成產(chǎn)品將影響環(huán)境控制與管理過程的職責(zé)分攤。試驗類型包括定型試驗、壽命評估、環(huán)境應(yīng)力篩選和對在部隊使用中監(jiān)測等。

3 結(jié)語

我國艦船裝備環(huán)境試驗標(biāo)準體系是在借鑒美國、俄羅斯和英國等發(fā)達國家環(huán)境試驗標(biāo)準的基礎(chǔ)上編制的。雖然在結(jié)構(gòu)的完整性和邏輯關(guān)系上都較為先進，但是由于這些標(biāo)準基本上是對國外標(biāo)準的剪裁使用，導(dǎo)致標(biāo)準引用不全，存在可操作性不強的問題。為此，建議加強以下幾項工作：1）加強宣傳和引導(dǎo)，使艦船裝備論證、研制、生產(chǎn)、使用和維護人員都重視環(huán)境對艦船裝備的影響；2）加強國外先進標(biāo)準規(guī)范的引進、消化吸收和推廣應(yīng)用，培養(yǎng)和造就具有世界格局的標(biāo)準化研究專家隊伍；3）加強標(biāo)準化研究人員同型號研究人員的聯(lián)系，切實解決型號研制中出現(xiàn)的環(huán)境試驗問題；4）在提高艦船裝備環(huán)境適應(yīng)性的同時要考慮安全、可靠、節(jié)約和綠色環(huán)保等要求。

[1]陳光章，唐亮武，王丹.艦船裝備環(huán)境工程發(fā)展概況[J].裝備環(huán)境工程，2004，2（1）：1—4.

[2]蘇燕. 國內(nèi)外自然環(huán)境試驗體系探討[J]. 中國標(biāo)準化，2003（3）：27—28.

[3]王麗，祝耀昌.俄羅斯環(huán)境試驗系列標(biāo)準通用要求內(nèi)容介紹與分析[J].裝備環(huán)境工程，2004，3（6）：81—86.

[4]劉尚合.武器裝備的電磁環(huán)境效應(yīng)及其發(fā)展趨勢[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2005，1（16）：1—6.