關(guān)于機(jī)載電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性研究

【摘 要】眾所周知，機(jī)載電子產(chǎn)品是飛機(jī)的重要組成部分，機(jī)載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力的強(qiáng)弱直接影響了飛機(jī)戰(zhàn)斗力的高低。機(jī)載電子產(chǎn)品是由較為精密且復(fù)雜的機(jī)械原件組成，如果機(jī)載電子產(chǎn)品遇到極其惡劣的天氣則很容易遭到損害?？梢姯h(huán)境對(duì)機(jī)載電子產(chǎn)品的影響巨大。本文介紹了環(huán)境對(duì)機(jī)載電子產(chǎn)品的影響以及如何通過設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)等手段來提高驗(yàn)證機(jī)載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載電子產(chǎn)品 環(huán)境適應(yīng)性 環(huán)境試驗(yàn)

機(jī)載電子產(chǎn)品主要包括飛行控制系統(tǒng)，座艙顯控系統(tǒng)、通訊＼導(dǎo)航系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、飛行數(shù)據(jù)系統(tǒng)、航空照明系統(tǒng)、機(jī)電信息管理系統(tǒng)等航空產(chǎn)品。環(huán)境適應(yīng)性（environmental adaptation）指的是產(chǎn)品在其壽命期內(nèi)貯存、運(yùn)輸和使用等狀態(tài)預(yù)期會(huì)遇到各種極端應(yīng)力的作用下實(shí)現(xiàn)其預(yù)定的全套功能的能力，環(huán)境適應(yīng)性是武器裝備的一個(gè)重要的質(zhì)量特性，應(yīng)根據(jù)裝備環(huán)境工程的要求，把環(huán)境試驗(yàn)貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和采購的各個(gè)階段，通過環(huán)境試驗(yàn)充分暴露產(chǎn)品在研制生產(chǎn)過程中存在的環(huán)境適應(yīng)性問題，及時(shí)改進(jìn)研制質(zhì)量、提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力。

1機(jī)載電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

要想提高機(jī)載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力，就必須從源頭抓起，從機(jī)載電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案、元器件、原材料的選用等方面入手。根據(jù)環(huán)境適應(yīng)性的具體含義，將其分為三種情況：一是氣候環(huán)境因素（如溫度、濕度、砂塵等），二是生物及化學(xué)因素（鹽霧、霉菌等），三是機(jī)械環(huán)境因素（振動(dòng)、沖擊）；四是綜合環(huán)境因素（溫度-高度、溫度-濕度-高度），因此在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該從產(chǎn)品配套機(jī)型，軍種入手，根據(jù)機(jī)載電子產(chǎn)品的工作環(huán)境，制定有效的措施，確定設(shè)計(jì)方案。

1.1原材料、元器件選用

首先，通過元器件、構(gòu)件、材料的設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品對(duì)于其環(huán)境的抵御能力；如：針對(duì)機(jī)載電子產(chǎn)品的密封設(shè)備，設(shè)計(jì)師應(yīng)該選擇耐高溫、低溫而且性能好的密封圈等設(shè)備，從而提高密封效果，避免因?yàn)榈蜏囟鴾p低機(jī)載電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)能力的情況出現(xiàn)。選用的元器件質(zhì)量與可靠性等級(jí)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）或國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB）的要求，質(zhì)量等級(jí)不低于普軍級(jí)。

1.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低產(chǎn)品局部環(huán)境的影響力和嚴(yán)酷度；如：產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中要避免直角和懸臂結(jié)構(gòu)，應(yīng)該采用倒圓角或者是斜筋進(jìn)行有效的過度，能避免應(yīng)力的集中，注意剛強(qiáng)度的設(shè)計(jì)和隔振緩沖設(shè)計(jì)，在機(jī)載電子產(chǎn)品重量最輕的前提下確保電子產(chǎn)品的安全性。如：尺寸較大的印制板應(yīng)在中央增加支撐點(diǎn)或者強(qiáng)筋確保其穩(wěn)定性，印制板上較大的組件支腳應(yīng)該點(diǎn)膠，還可以利用導(dǎo)熱板來提高印制板自身的剛度；PCB板布線設(shè)計(jì)按電源、弱信號(hào)、強(qiáng)信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、微波傳輸信號(hào)，進(jìn)行走線布局設(shè)計(jì)。在布線中把電源線與信號(hào)線分開；把輸出、輸入分開。在改善和提高EMC性能方面，采用接地、屏蔽、濾波三項(xiàng)技術(shù)。

1.3 采用先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，也要考慮產(chǎn)品的工藝性，對(duì)于印制板的薄弱原件進(jìn)行加固措施，硅橡膠對(duì)整個(gè)元器件或者組件進(jìn)行灌封，更新傳統(tǒng)的工藝處理觀念，這樣可以提高元器件的抗振性能和“三防”性能。印制線路板的制造工藝、基材選擇和電氣性滿足GJB362A的要求。

2機(jī)載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

在產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、使用中都貫穿著環(huán)境試驗(yàn)，通常是設(shè)計(jì)-環(huán)境試驗(yàn)-改進(jìn)-再環(huán)境試驗(yàn)-生產(chǎn)，環(huán)境試驗(yàn)越準(zhǔn)確，產(chǎn)品的可靠性越好。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的試驗(yàn)按類型分為：（1）驗(yàn)收試驗(yàn)；（2）裝機(jī)試飛前的安全試驗(yàn)；（3）鑒定試驗(yàn)；（4）例行試驗(yàn)。

2.1環(huán)境試驗(yàn)的目標(biāo)要求

環(huán)境試驗(yàn)是提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段，但在人力、費(fèi)用和時(shí)間上的投入往往是巨大的。最終，環(huán)境試驗(yàn)的目標(biāo)要求就是要充分驗(yàn)證產(chǎn)品技術(shù)協(xié)議書規(guī)定的性能要求和各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性，保證產(chǎn)品的飛行安全，盡量降低總的試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)費(fèi)用投入，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)需要合理地規(guī)劃、組織和控制環(huán)境試驗(yàn)。

2.2環(huán)境試驗(yàn)的有效策劃

根據(jù)飛機(jī)的種類，飛機(jī)的任務(wù)和剖面，產(chǎn)品在機(jī)內(nèi)的裝載位置，產(chǎn)品的類別和安裝艙的冷卻方式等，編制環(huán)境試驗(yàn)大綱，環(huán)境試驗(yàn)大綱應(yīng)包括試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)程序及條件，故障判據(jù)及記錄要求。試驗(yàn)項(xiàng)目的確定應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)類型，參考GJB150或GJB150A《軍用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》確定。

驗(yàn)收試驗(yàn)：指是產(chǎn)品出廠時(shí)，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量必須進(jìn)行的一些項(xiàng)目的試驗(yàn)；

裝機(jī)試飛前試驗(yàn)：是指產(chǎn)品裝機(jī)試飛后涉及飛機(jī)安全性技術(shù)指標(biāo)的環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目，如電磁兼容、電源特性試驗(yàn)就必須在這個(gè)階段做；與環(huán)境鑒定試驗(yàn)的區(qū)別是不涉及對(duì)產(chǎn)品壽命考核項(xiàng)目，如振動(dòng)試驗(yàn)只做功能振動(dòng)，不做耐久振動(dòng)等，如表1所示；

環(huán)境鑒定試驗(yàn)：用來確定產(chǎn)品是否在預(yù)定 環(huán)境條件下達(dá)到對(duì)頂技術(shù)指標(biāo)和其安全要求，環(huán)境鑒定試驗(yàn)室最全面的試驗(yàn)，產(chǎn)品可能遇到的環(huán)境因素都必須考慮到；

例行試驗(yàn)：指的是產(chǎn)品定型后，每年定期進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，考核產(chǎn)品批生產(chǎn)過程中工藝穩(wěn)定性。

2.3環(huán)境試驗(yàn)的具體實(shí)施

在實(shí)施試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，主要包括：（1）試驗(yàn)大綱正確、可行并準(zhǔn)確反映了試驗(yàn)?zāi)康募皥D樣、技術(shù)條件的要求；（2）試驗(yàn)件狀態(tài)符合圖樣、技術(shù)條件和試驗(yàn)大綱要求；（3）試驗(yàn)設(shè)備、檢測(cè)儀器儀表符合試驗(yàn)大綱要求，試驗(yàn)中使用的記錄表格齊全、協(xié)調(diào)、配套；（4）參加試驗(yàn)人員持證上崗；確保以上條件滿足后，方可開始試驗(yàn)。

對(duì)于系列化改進(jìn)改型產(chǎn)品，針對(duì)一些試驗(yàn)周期長且不經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)項(xiàng)目（濕熱、霉菌、鹽霧）可采用類比的試驗(yàn)方法，類比試驗(yàn)的前提條件是：（1）類比自身的特性（結(jié)構(gòu)、功能和性能）相同；（2）類比產(chǎn)品的生產(chǎn)、制造、三防工藝相同；（3）類比產(chǎn)品的試驗(yàn)條件及試驗(yàn)方法相同；在具備以上三個(gè)條件后，采用類比的試驗(yàn)方式，縮短試驗(yàn)周期，減少試驗(yàn)成本。

試驗(yàn)過程中試驗(yàn)樣品失效，立即停止試驗(yàn)，如實(shí)記錄發(fā)生問題的有關(guān)情況，召集有關(guān)人員進(jìn)行分析，按照GJB451A的故障分類判定故障類型，對(duì)于責(zé)任性故障，必須分析失效原因，按照FRACAS流程進(jìn)行歸零。產(chǎn)品故障排除，驗(yàn)證措施有效后 ，產(chǎn)品應(yīng)從第一項(xiàng)試驗(yàn)開始重新進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)完成后，試驗(yàn)小組對(duì)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，給出結(jié)論性意見并按照GJB1362A寫出書面試驗(yàn)報(bào)告。

3結(jié)語

綜上所述，要轉(zhuǎn)變過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，采用輕量化設(shè)計(jì)的方法，使用合格材料改變傳統(tǒng)金屬化鍍覆工藝，綜合考慮各種因素包括振動(dòng)、裝機(jī)協(xié)調(diào)、分機(jī)方案、電磁兼容設(shè)備、元器件篩選等問題等因素系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)載電子產(chǎn)品的環(huán)境防護(hù)能力。同時(shí)，產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)貫穿于整個(gè)研發(fā)生產(chǎn)過程，通過有效的規(guī)劃和實(shí)施環(huán)境試驗(yàn)，不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短試驗(yàn)時(shí)間和降低試驗(yàn)成本，而且充分驗(yàn)證產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性能力。

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作者簡(jiǎn)介：李芳占（1980—），女，陜西扶風(fēng)人，工程師，研究方向：工程技術(shù)。