武器裝備環(huán)境適應(yīng)性要求、環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求和環(huán)境條件及其相互關(guān)系的討論（一）

祝耀昌，張建軍

（中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

0 引言

在1997年國(guó)防科工委舉辦的“GJB 150十周年研討會(huì)”上，與會(huì)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)一致指出：“在形成產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)程和影響產(chǎn)品質(zhì)量的諸多因素中，環(huán)境適應(yīng)性至關(guān)重要，環(huán)境適應(yīng)性是軍工產(chǎn)品和武器裝備不容忽視的質(zhì)量特性”。如何將環(huán)境適應(yīng)性要求真正貫徹到武器裝備研制生產(chǎn)中，“還是要解決觀念問(wèn)題，轉(zhuǎn)變觀念，充分重視。單純的環(huán)境試驗(yàn)觀點(diǎn)應(yīng)當(dāng)擴(kuò)展為環(huán)境工程的概念，小環(huán)境的概念應(yīng)當(dāng)擴(kuò)展為大環(huán)境的概念，要把環(huán)境適應(yīng)性作為裝備質(zhì)量的重要特性，從設(shè)計(jì)抓起，全壽命各階段都要抓”。研討會(huì)首次明確了環(huán)境適應(yīng)性是一個(gè)質(zhì)量特性，而且提出了環(huán)境工程的概念。自此之后的近十五年中，我國(guó)陸續(xù)制訂了 GJB 4239《裝備環(huán)境工程通用要求》[1]、GJB 6117《裝備環(huán)境工程術(shù)語(yǔ)》等軍用標(biāo)準(zhǔn)[2]，將環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)境工程概念及技術(shù)納入了軍用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容范圍。2008年，總裝備部發(fā)布了GJB 9001B《質(zhì)量管理體系要求》[3]，將環(huán)境適應(yīng)性與可靠性等 5個(gè)質(zhì)量特性一起作為質(zhì)量管理體系管理的目標(biāo)，明確規(guī)定了對(duì)環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)工作的管理要求。

近年來(lái)，人們已逐漸認(rèn)識(shí)到環(huán)境適應(yīng)性與可靠性一樣，關(guān)系到武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境條件下的生存能力和作戰(zhàn)效率的發(fā)揮。在一定意義上講，裝備環(huán)境適應(yīng)性是制約裝備性能發(fā)揮、影響戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)行甚至決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素。因此在武器裝備立項(xiàng)論證、工程研制和生產(chǎn)過(guò)程中，人們?cè)絹?lái)越重視裝備環(huán)境工程工作的開(kāi)展。

雖然人們對(duì)環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)境工程的重視程度顯著提高，但與30年前就在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛認(rèn)可的“可靠性”相比，人們對(duì)“環(huán)境適應(yīng)性”的認(rèn)知和重視程度及在型號(hào)的應(yīng)用均有顯著差距。在實(shí)際裝備立項(xiàng)論證、研制和生產(chǎn)過(guò)程中，由于裝備環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)自身的技術(shù)基礎(chǔ)工作薄弱，如裝備環(huán)境適應(yīng)性要求的基本概念不明確，環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)體系未建立，環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，缺少確定環(huán)境適應(yīng)性要求的原則和方法標(biāo)準(zhǔn)等，實(shí)施環(huán)境工程存在很多技術(shù)和管理問(wèn)題。例如，在型號(hào)研制的成品協(xié)議（合同）中，環(huán)境適應(yīng)性要求提得不規(guī)范、不完整，而且往往與設(shè)計(jì)定型（鑒定）時(shí)用的環(huán)境鑒定試驗(yàn)條件混為一談；軍工產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型（鑒定）會(huì)上提交的研制總結(jié)的符合性對(duì)照表中，有相當(dāng)數(shù)量的單位不把環(huán)境適應(yīng)性要求作為驗(yàn)證符合性的目標(biāo)列出，而是列出一系列的環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目等，甚至還存在一些錯(cuò)誤的概念。

因此，有必要澄清裝備環(huán)境適應(yīng)性要求和環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證要求，試驗(yàn)條件和環(huán)境試驗(yàn)中的環(huán)境條件的內(nèi)涵及其相互關(guān)系，糾正慣用的環(huán)境要求和環(huán)境條件含混不明的說(shuō)法。本文就上述問(wèn)題進(jìn)行討論。

1 環(huán)境適應(yīng)性的概念

1.1 環(huán)境適應(yīng)性定義

GJB 4239《裝備環(huán)境工程通用要求》[1]和GJB 6117《裝備環(huán)境工程術(shù)語(yǔ)》[2]中定義的環(huán)境適應(yīng)性是指裝備（產(chǎn)品）在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境的作用下，能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能與性能和（或）不被破壞的能力。從定義可以看出，環(huán)境適應(yīng)性是裝備的一個(gè)質(zhì)量特性，是裝備的固有能力。這一能力又是通過(guò)設(shè)計(jì)融入裝備中，并通過(guò)各種試驗(yàn)（包括環(huán)境激發(fā)試驗(yàn)與環(huán)境驗(yàn)證試驗(yàn)）來(lái)加以提高和進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)通過(guò)一系列的環(huán)境工程管理活動(dòng)加以保證。要使環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)、環(huán)境試驗(yàn)和環(huán)境工程管理工作從型號(hào)工作開(kāi)始就有明確的目標(biāo)，必須先確定裝備的環(huán)境適應(yīng)性要求，在裝備立項(xiàng)論證階段就加以明確并把其作為一項(xiàng)戰(zhàn)技指標(biāo)納入研制任務(wù)書(shū)或研制合同中[4]。

1.2 環(huán)境適應(yīng)性不同于可靠性

正如文章前面指出的，環(huán)境適應(yīng)性與可靠性都是裝備的一個(gè)質(zhì)量特性，而且都是與裝備壽命期環(huán)境應(yīng)力作用緊密相關(guān)的質(zhì)量特性，因此人們往往分不清這兩個(gè)質(zhì)量特性的區(qū)別而將其混為一談。在文獻(xiàn)《武器裝備環(huán)境適應(yīng)性要求探討》[4]中，作者對(duì)二者的區(qū)別進(jìn)行了詳細(xì)論述，敬請(qǐng)參閱。

2 環(huán)境適應(yīng)性要求及其特點(diǎn)

2.1 環(huán)境適應(yīng)性要求

環(huán)境適應(yīng)性要求是描述研制裝備應(yīng)達(dá)到的環(huán)境適應(yīng)性水平的一組定量和定性目標(biāo)。與功能、性能要求和可靠性要求等一樣，它是一種設(shè)計(jì)要求，可更明確地稱(chēng)之為裝備進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的最低要求，通常也是指設(shè)計(jì)用的最低環(huán)境條件，即必須滿(mǎn)足的要求和條件。為了實(shí)現(xiàn)更加安全的目的，設(shè)計(jì)人員完全可能將產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性水平設(shè)計(jì)得遠(yuǎn)高于此條件，即有很大的裕度。環(huán)境適應(yīng)性取決于裝備自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇的材料、元部件的防護(hù)（或耐）各種環(huán)境應(yīng)力作用的能力。

2.2 環(huán)境適應(yīng)性要求的特點(diǎn)

環(huán)境適應(yīng)性要求具有以下特點(diǎn)：

1）唯一性；

2）復(fù)雜性；

3）定量和定性的組合。

其中，對(duì)前兩個(gè)特點(diǎn)的詳細(xì)解讀，請(qǐng)參考文獻(xiàn)[4]，這里不再贅述。

大部分誘發(fā)環(huán)境因素都可用一個(gè)或一組環(huán)境應(yīng)力參數(shù)來(lái)定量地表示其強(qiáng)度大小，但也有一些環(huán)境因素（如霉菌、海洋生物等）的作用強(qiáng)度難以用簡(jiǎn)單的數(shù)字來(lái)定量表達(dá)而只能定性表示。許多表征自然環(huán)境因素作用強(qiáng)度的參數(shù)雖然可用數(shù)字表達(dá)，但在型號(hào)立項(xiàng)論證的短期內(nèi)無(wú)法統(tǒng)計(jì)得出預(yù)計(jì)壽命期內(nèi)會(huì)遇到的極端環(huán)境應(yīng)力強(qiáng)度量值，因而提不出具體定量數(shù)據(jù)。例如對(duì)濕熱、鹽霧和太陽(yáng)輻射等，往往只能定性地提出防潮、防鹽霧和防太陽(yáng)輻射等要求，而難以給出壽命期內(nèi)它們的極端值。因此環(huán)境適應(yīng)性要求往往是對(duì)各種環(huán)境因素的定量和定性要求的組合。

3 環(huán)境適應(yīng)性要求表征方法和工程應(yīng)用情況

3.1 環(huán)境適應(yīng)性要求表征方法

應(yīng)針對(duì)經(jīng)分析確定的各類(lèi)環(huán)境因素分別提出相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性要求，并將它們組合成一個(gè)完整的要求。對(duì)每一環(huán)境因素的環(huán)境適應(yīng)性要求既可以是定量要求，也可以是定性要求，或兩者組合。對(duì)于大多數(shù)可定量地表征其作用強(qiáng)度的環(huán)境因素如溫度、振動(dòng)等，可用表征應(yīng)力強(qiáng)度的參數(shù)及其量值來(lái)表示，例如耐高溫貯存溫度、工作溫度，振動(dòng)譜型及其量值等。對(duì)于無(wú)法定量表征其應(yīng)力強(qiáng)度的環(huán)境因素如霉菌和生物，則只能定性或半定性地規(guī)定在這些環(huán)境因素中允許受到影響或損壞的程度，例如長(zhǎng)霉到幾級(jí)、表面受腐蝕面積和深度等。有關(guān)環(huán)境類(lèi)型的環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)驗(yàn)證要求示例Table 1 Examples of environmental adaptability requirement indexes and test verification requirements of environmental adaptability

續(xù)表1

需要指出的是，產(chǎn)品受到環(huán)境應(yīng)力作用的效果不僅取決于應(yīng)力強(qiáng)度，還取決于應(yīng)力作用的時(shí)間——產(chǎn)品破壞的時(shí)間累積效應(yīng)是不容忽視的。理論上講，應(yīng)當(dāng)給出應(yīng)力作用時(shí)間，而且要使指標(biāo)中給出的該環(huán)境因素應(yīng)力強(qiáng)度和應(yīng)力作用時(shí)間產(chǎn)生的綜合效果與壽命周期實(shí)際作用效果完全一致。但是，環(huán)境因素作用應(yīng)力大小在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)往往會(huì)隨時(shí)間變化，而且這種變化規(guī)律難以預(yù)先確定；此外同一環(huán)境因素高量值和低量值對(duì)產(chǎn)品的影響之間不一定成規(guī)律性關(guān)系，要想找到等效于實(shí)際環(huán)境影響的、對(duì)應(yīng)于確定的極端環(huán)境應(yīng)力所需的作用時(shí)間非常困難。因此，環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)中一般不包括應(yīng)力作用時(shí)間，而將應(yīng)力的時(shí)間累積作用放到驗(yàn)證試驗(yàn)方法中去解決。例如 GJB 150[5]/GJB 150A[6]的許多試驗(yàn)方法中均提供了試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)間，如高溫貯存時(shí)間48 h，濕熱試驗(yàn)10 d，鹽霧試驗(yàn)48 h或96 h，振動(dòng)功能試驗(yàn)1 h等，這些時(shí)間實(shí)際上都源于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。目前在型號(hào)研制總要求或研制合同協(xié)議中可見(jiàn)到將 GJB 150中規(guī)定的時(shí)間作為指標(biāo)放入“環(huán)境技術(shù)要求”文件，這實(shí)際上是一種試驗(yàn)驗(yàn)證條件。

需要說(shuō)明的是，試驗(yàn)驗(yàn)證條件不光限于施加的環(huán)境應(yīng)力強(qiáng)度、作用方式和作用時(shí)間，還應(yīng)包括負(fù)載、冷卻措施、工況等條件，GJB 150A中對(duì)此作了明確規(guī)定。

3.2 工程應(yīng)用情況

目前航空裝備立項(xiàng)論證和研制過(guò)程中，有關(guān)環(huán)境適應(yīng)性要求的分析和確定過(guò)程不規(guī)范，且納入成品協(xié)議（合同）的內(nèi)容比較混亂，主要存在以下問(wèn)題：

1）研制總要求中的環(huán)境適應(yīng)性要求過(guò)于原則

由于缺少數(shù)據(jù)和資料且對(duì)環(huán)境適應(yīng)性要求的概念不明確，研制總要求中常常提出一些原則性的要求，如裝備應(yīng)在某地域空域范圍環(huán)境中正常工作，有時(shí)再加上一些貯存溫度和腐蝕方面的具體要求，或者干脆寫(xiě)上“按照GJB 150”；而GJB 150的每個(gè)試驗(yàn)方法均對(duì)應(yīng)有幾個(gè)試驗(yàn)程序，每個(gè)試驗(yàn)程序的環(huán)境條件也不一樣，因此泛指GJB 150是不恰當(dāng)、不科學(xué)的。

2）型號(hào)“環(huán)境技術(shù)要求”中大多是試驗(yàn)驗(yàn)證用的環(huán)境條件，而不是環(huán)境適應(yīng)性要求

型號(hào)總師單位通常要根據(jù)使用方的研制總要求和任務(wù)書(shū)制訂一個(gè)名為“環(huán)境技術(shù)要求”的型號(hào)文件。這一文件是總師單位與成品研制廠（所）簽訂該專(zhuān)業(yè)相關(guān)成品協(xié)議時(shí)提出環(huán)境要求的依據(jù)。從幾個(gè)型號(hào)總師單位發(fā)布的這類(lèi)技術(shù)文件可知： “環(huán)境技術(shù)要求”中多半是規(guī)定了各種環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目和相應(yīng)的試驗(yàn)條件，且提供了一些如何確定相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)條件的說(shuō)明，而不是環(huán)境適應(yīng)性要求；這些試驗(yàn)條件大部分是采用 GJB 150中規(guī)定的相應(yīng)值或按GJB推薦的公式計(jì)算得出的值，對(duì)于GJB 150中未作規(guī)定或者只有規(guī)定但認(rèn)為不適用時(shí)，總師單位則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或有關(guān)數(shù)據(jù)自行剪裁確定。該型號(hào)文件實(shí)際上是一個(gè)環(huán)境適應(yīng)性要求的驗(yàn)證文件，各試驗(yàn)項(xiàng)目中規(guī)定的環(huán)境條件自然成了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的目標(biāo)依據(jù)。這種把環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證條件作為環(huán)境適應(yīng)性要求的做法，說(shuō)明在環(huán)境適應(yīng)性要求和環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)驗(yàn)證要求上存在概念混淆，而且沒(méi)有嚴(yán)格按照GJB 4239的規(guī)定確定環(huán)境適應(yīng)性要求，實(shí)際上是一種權(quán)宜措施。這種做法的最大問(wèn)題是產(chǎn)品按照耐受某一應(yīng)力量值設(shè)計(jì)，再按這一量值抽樣驗(yàn)證該設(shè)計(jì)，因而其耐環(huán)境的能力基本上沒(méi)有余度。眾所周知，生產(chǎn)過(guò)程是會(huì)有偏離的，因此，通過(guò)抽樣進(jìn)行的鑒定和例行試驗(yàn)一般不能保證所有產(chǎn)品均達(dá)到要求，因而通過(guò)試驗(yàn)后還會(huì)出現(xiàn)故障。

3）設(shè)計(jì)定型研制總結(jié)的符合性對(duì)照表中未納入環(huán)境適應(yīng)性要求或僅列入相關(guān)的試驗(yàn)內(nèi)容

環(huán)境適應(yīng)性作為產(chǎn)品的重要質(zhì)量特性，在成品協(xié)議書(shū)或合同中應(yīng)列出其要求指標(biāo)。如前所述，目前多半合同書(shū)沒(méi)有列出環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)，而僅列出試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)條件，即試驗(yàn)驗(yàn)證要求。在這種情況下，符合性對(duì)照表列不出環(huán)境適應(yīng)性要求及其指標(biāo)是十分自然的；但環(huán)境試驗(yàn)是設(shè)計(jì)定型過(guò)程中的重大工作，必須有個(gè)交代。因此，有的單位硬把試驗(yàn)項(xiàng)目及其試驗(yàn)條件納入對(duì)照表，從而使對(duì)照表不倫不類(lèi)；有的單位則單獨(dú)列出試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果。目前，急切需要規(guī)范成品協(xié)議書(shū)或合同的環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)，使之真正成為一個(gè)設(shè)計(jì)要求，以引起設(shè)計(jì)人員足夠的重視并作為設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證要求的依據(jù)。如果成品協(xié)議書(shū)或合同中有了環(huán)境適應(yīng)性要求指標(biāo)和試驗(yàn)驗(yàn)證要求指標(biāo)，則建議符合性對(duì)照表按表2的形式列出。

表2 產(chǎn)品戰(zhàn)技指標(biāo)符合性對(duì)照表模板Table 2 Template conformity list of performance indexes of a product

續(xù)表2

（未完待續(xù)）

（References）

[1]GJB 4239 裝備環(huán)境工程通用要求[S], 2001-05

[2]GJB 6117 裝備環(huán)境工程術(shù)語(yǔ)[S], 2007-11

[3]GJB 9001B 質(zhì)量管理體系要求[S], 2009-12

[4]祝耀昌, 王丹. 武器裝備環(huán)境適應(yīng)性要求探討[J]. 航天器環(huán)境工程, 2008, 25(5): 416-423 Zhu Yaochang, Wang Dan. The environmental worthiness requirements with respect to weapon materials[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2008,25(5): 416-423

[5]GJB 150 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法[S], 1986-12

[6]GJB 150A 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法[S], 2009-05