溫度環(huán)境試驗(yàn)及其標(biāo)準(zhǔn)綜述（二）典型溫度試驗(yàn)程序

翟 波，蔡良續(xù)，李寶晗，祝耀昌

（1.中航工業(yè)洛陽(yáng)光電所，洛陽(yáng) 471009； 2.中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

ZHAI Bo1, CAI Liang-xu2, LI Bao-han1, ZHU Yao-chang2

（1. AVIC Institute of Electro Optics, Luoyang 471009；2. China Aero-polytechnology Establishment, Beijing 100028）

溫度環(huán)境試驗(yàn)及其標(biāo)準(zhǔn)綜述（二）典型溫度試驗(yàn)程序

翟 波1，蔡良續(xù)2，李寶晗1，祝耀昌2

（1.中航工業(yè)洛陽(yáng)光電所，洛陽(yáng) 471009； 2.中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

Review of Temperature Tests and Relevant Standards (Part Two) Typical Temperature Test Program

ZHAI Bo1, CAI Liang-xu2, LI Bao-han1, ZHU Yao-chang2

（1. AVIC Institute of Electro Optics, Luoyang 471009；2. China Aero-polytechnology Establishment, Beijing 100028）

溫度試驗(yàn)一般包括高、低溫貯存試驗(yàn)，高、低溫工作和短時(shí)工作試驗(yàn)，溫度沖擊試驗(yàn)和溫度變化試驗(yàn)。GJB 150/150A、HB 6167/6167A、GB/T 2423等系列環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的主要溫度試驗(yàn)程序如表1所示。上述三個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)是810C/810F，RTCA DO160B/160F和IEC 68號(hào)出版物。表1中還說(shuō)明了各種試驗(yàn)程序的目的和模擬的環(huán)境。

1 GJ B 150/150A的高低溫試驗(yàn)程序

一般人認(rèn)為，GJB 150等效采用了810C標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)部分，但GJB 150中的溫度試驗(yàn)則不是這樣，810C的溫度試驗(yàn)方法中有二個(gè)試驗(yàn)程序。程序II模擬戶(hù)外直接暴露于太陽(yáng)照射下的裝備遇到溫度循環(huán)變化環(huán)境，共有三個(gè)循環(huán)，一個(gè)循環(huán)的時(shí)間為12h，包括49℃，6h和71℃，4h和升降溫各2h，而后將試驗(yàn)箱內(nèi)溫度調(diào)到設(shè)計(jì)最高工作溫度，保持此溫度直至試件達(dá)到溫度穩(wěn)定，使試件工作直至溫度再次穩(wěn)定后進(jìn)行中間檢測(cè)，最后試件停止工作，回到試驗(yàn)室大氣條件達(dá)到溫度穩(wěn)定后進(jìn)行最終檢測(cè)。810C中的程序I則是恒溫模擬裝備工作前暴露于高溫貯存環(huán)境中的一個(gè)程序，因而將試件暴露于71℃貯存溫度，48h后，將溫度調(diào)節(jié)到試件設(shè)計(jì)最高工作溫度并使試件在此溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定，而后使試件工作直至再次溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行中間檢測(cè)，而后停止工作，回到試驗(yàn)室大氣條件，達(dá)到溫度穩(wěn)定后進(jìn)行最終檢測(cè)?？梢?jiàn)GJB 150的溫度試驗(yàn)與810C中程序I相似。

810C程序II是一個(gè)恒溫貯存和恒溫工作連續(xù)進(jìn)行的組合試驗(yàn)，GJB 150則將恒溫貯存和恒溫工作分開(kāi)，成為二個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)程序。其主要目的是更便于分清出現(xiàn)的故障是高溫貯存引起的還是高溫工作時(shí)引起的。GJB 150未采用810C中的循環(huán)試驗(yàn)程序是因?yàn)樵摮绦蚣饶M了最熱天氣下的無(wú)太陽(yáng)照射誘發(fā)作用的最高空氣溫度49℃，又模擬了太陽(yáng)輻射誘發(fā)引起的最高溫度71℃，這兩種情況不可能同時(shí)存在，但反映了其模擬日循環(huán)的思路，這種模擬不符合實(shí)際。

美國(guó)軍標(biāo)810F則更強(qiáng)調(diào)真實(shí)模擬，因此干脆模擬最熱天氣溫度日循環(huán)，而且將模擬貯存的日循環(huán)和模擬工作狀態(tài)的日循環(huán)分開(kāi)，這樣做確實(shí)達(dá)到了真實(shí)模擬的目的，但使試驗(yàn)時(shí)間大大加長(zhǎng)。GJB 150A作為等效標(biāo)準(zhǔn)全面采用810F的日循環(huán)試驗(yàn)程序。810F考慮到有許多裝備會(huì)貯存或工作于不受太陽(yáng)輻射影響，而受某一恒定熱源影響的熱環(huán)境，因此還安排了恒溫貯存試驗(yàn)程序。

應(yīng)當(dāng)注意，150A/810F中恒溫貯存試驗(yàn)的溫度絕不是GJB 150中恒溫貯存溫度(71℃)，而是實(shí)際貯存于其他熱源影響造成的高溫溫度。

GJB 150A/810F中的低溫貯存試驗(yàn)和低溫工作試驗(yàn)與GJB 150/810C基本相同，其增加的低溫裝拆試驗(yàn)，主要是考核裝備設(shè)計(jì)，是否便于在低溫環(huán)境中快速操作，不影響作戰(zhàn)效能。

表1 典型溫度試驗(yàn)程序

2 HB 6167/6167A高低溫試驗(yàn)程序

HB 6167/6167A中的溫度試驗(yàn)程序分別等效采用美國(guó)航空無(wú)線(xiàn)電技術(shù)委員會(huì)(RTCA)的DO 160B/160F中的試驗(yàn)程序。

從表1中可以看出，民用飛機(jī)機(jī)載設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)中的高低溫試驗(yàn)包括地面高、低溫耐受試驗(yàn)，高低溫工作試驗(yàn)和高低溫短時(shí)工作試驗(yàn)，以及冷卻能力損失試驗(yàn)四種類(lèi)型，分別模擬機(jī)載設(shè)備在飛機(jī)地面停放和啟動(dòng)階段和飛行過(guò)程遇到的低溫環(huán)境。其中地面高、低溫耐受試驗(yàn)相當(dāng)于軍用飛機(jī)地面貯存試驗(yàn)。軍用飛機(jī)地面貯存試驗(yàn)，是模擬飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)存放待機(jī)時(shí)遇到的高低溫環(huán)境，美軍標(biāo)準(zhǔn)這種狀態(tài)稱(chēng)之為“soak”，即是飛機(jī)“浸泡”在地面高低溫極端環(huán)境中的意思，而民機(jī)試驗(yàn)方法中稱(chēng)為耐受試驗(yàn)，是指飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)上停放時(shí)，耐受會(huì)遇到高低溫環(huán)境，將其稱(chēng)“survivale”，即能在高低溫極端環(huán)境作用下不被破壞而保持完好存活下來(lái)意思?？梢?jiàn)這兩者模擬的是同類(lèi)環(huán)境只是方法不同。

從表1可以看出，作為民用飛機(jī)機(jī)載設(shè)備適航取證用的環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定的溫度試驗(yàn)方法與GJB 150/150A和美軍標(biāo)810C/810F有較大的區(qū)別。如將模擬飛機(jī)或裝備地面存放狀態(tài)遇到的高溫、低溫溫度稱(chēng)為耐受溫度，相應(yīng)試驗(yàn)稱(chēng)為耐受試驗(yàn)而不叫貯存試驗(yàn)；此外增加了高、低溫短時(shí)工作試驗(yàn)項(xiàng)目，以考核處于地面高、低溫耐受溫度下的機(jī)載設(shè)備立即起動(dòng)并在一定的時(shí)間內(nèi)能保證正常工作能力，此外還引入了冷卻能力損失試驗(yàn)，這一試驗(yàn)實(shí)際上考慮到飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)失靈后失去冷卻能力，造成機(jī)載設(shè)備工作環(huán)境溫度升高，要求在此高溫下機(jī)載設(shè)備仍能正常工作一段時(shí)間，以便飛機(jī)緊急返回和確保人員安全。民機(jī)環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中是將這些恒定溫度試驗(yàn)連續(xù)一起進(jìn)行，如耐受試驗(yàn)與工作試驗(yàn)和短時(shí)工作試驗(yàn)連在一起進(jìn)行，這樣做可以省掉一些最終檢測(cè)和初始檢測(cè)的步驟，節(jié)省資源。不足之處則是一旦出現(xiàn)故障，難以弄清故障是何時(shí)，何種應(yīng)力下發(fā)生，不利于故障分析定位和糾正。因而更適用于取證過(guò)程的試驗(yàn)，而在研制階段不宜使用，即應(yīng)分別進(jìn)行。

3 溫度沖擊試驗(yàn)程序

GJB 150/150A和GB/T 2423，HB 6167/6167A中均設(shè)置有溫度沖擊試驗(yàn)程序。溫度沖擊試驗(yàn)通常用二箱法或一箱兩室法進(jìn)行，受試產(chǎn)品快速放入或轉(zhuǎn)入溫度保持在設(shè)定的高、低溫溫度上的高溫箱或低溫箱或者一個(gè)試驗(yàn)箱的高溫室或低溫室中，也有試驗(yàn)樣品固定在一個(gè)試驗(yàn)箱中，試驗(yàn)箱內(nèi)溫度快速地向高溫或低溫轉(zhuǎn)換，這種方法不容易產(chǎn)生上述的方法的效果，用得較少。因此一般應(yīng)使用兩箱法和兩室法。GB/T 2423中規(guī)定，溫度沖擊試驗(yàn)一般使用空氣作為介質(zhì)。使用液體作為介質(zhì)的兩液槽法，這種方法比空氣介質(zhì)產(chǎn)生更為劇烈的熱沖擊，適用于玻璃－金屬組成的密封件或類(lèi)似試驗(yàn)樣品。

需要說(shuō)明的是，GJB 150A/810F中提供了基于高溫日循環(huán)的溫度沖擊試驗(yàn)程序，這一試驗(yàn)程序的特點(diǎn)是在高溫階段要模擬受試產(chǎn)品從日循環(huán)的峰值溫度降到受試產(chǎn)品最高響應(yīng)溫度這一段時(shí)間內(nèi)的溫度日循環(huán)歷程，日循環(huán)中這一段過(guò)程時(shí)間一般要幾個(gè)小時(shí)，而后使受試產(chǎn)品在最高響應(yīng)溫度下保持其達(dá)到溫度穩(wěn)定或規(guī)定時(shí)間，因此使溫度沖擊的高溫階段變得復(fù)雜和時(shí)間加長(zhǎng)，這種做法原因或原理不清楚，可操作性差，810G中已取消，因此不建議使用此程序。

GJB 150A/810F的沖擊試驗(yàn)思路也有改變，不再是原來(lái)或通常的三個(gè)循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)行兩次相反方向的熱沖擊，而是僅規(guī)定沖擊方向和沖擊次數(shù)，熱到冷為一個(gè)方向，冷到熱為另一方向。

4 溫度變化試驗(yàn)程序

HB 6167/6167A、DO 160B/160F及GB 2423中均有溫度變化試驗(yàn)程序。溫度變化試驗(yàn)應(yīng)在一個(gè)試驗(yàn)箱中進(jìn)行，試驗(yàn)樣品固定不動(dòng)，試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度按規(guī)定的速率在高低溫之間變化。溫度變化試驗(yàn)更加注意在溫度變化期間檢測(cè)受試產(chǎn)品的功能和性能，確認(rèn)其是否受溫度變化的影響。

HB 6167/6167A和DO 160B/160F中的溫度變化試驗(yàn)可以單獨(dú)進(jìn)行，也推薦了將溫度變化試驗(yàn)與地面耐受試驗(yàn)、工作試驗(yàn)和短時(shí)工作試驗(yàn)合并連續(xù)進(jìn)行的程序，這種做法同樣是有利有弊的。HB 6167/6167A和GB/T 2423兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中均包含有溫度沖擊和溫度變化兩種試驗(yàn)程序。

5 溫度組合試驗(yàn)程序

民用飛機(jī)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中還提出了溫度試驗(yàn)的組合試驗(yàn)，即將高低溫耐受試驗(yàn)，高低溫工作試驗(yàn)(包括短時(shí)工作試驗(yàn))，甚至與溫度變化試驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)序貫進(jìn)行。這種試驗(yàn)可以省去許多初始檢測(cè)和最終檢測(cè)操作，節(jié)省時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和試驗(yàn)量，但問(wèn)題是一旦出現(xiàn)故障，難于準(zhǔn)確分辨引起故障的應(yīng)力。因此，不適用于研制階段，主要用于適航取證過(guò)程和鑒定試驗(yàn)，此時(shí)只要不出故障均可通過(guò)，出了故障均不能通過(guò)，并不關(guān)注引起故障的原因和故障歸零。

翟波，中航工業(yè)洛陽(yáng)光電所，生于1972年，男，河南濟(jì)源人，工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境和可靠性試驗(yàn)。

（待續(xù)）

V416.6

A

1004-7204(2014)05-0089-04