砂塵試驗(yàn)軍用標(biāo)準(zhǔn)的方法探討

張寧寧，孫立明，劉兆旭

（天津航天瑞萊科技有限公司，天津 300462）

砂塵試驗(yàn)軍用標(biāo)準(zhǔn)的方法探討

張寧寧，孫立明，劉兆旭

（天津航天瑞萊科技有限公司，天津 300462）

對GJB 150.12-1986《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 砂塵試驗(yàn)》、GJB 150.12A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第12部分：砂塵試驗(yàn)》和RTCA/DO-160E《機(jī)載設(shè)備的環(huán)境條件和測試過程》進(jìn)行了詳盡的對比，分析了不同砂塵試驗(yàn)的操作技術(shù)，提出了必須嚴(yán)格控制砂塵試驗(yàn)條件和過程的建議，并表達(dá)了砂塵試驗(yàn)不同標(biāo)準(zhǔn)或不同的試驗(yàn)程序結(jié)果不能進(jìn)行比較的觀點(diǎn)。

砂塵試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)對比；過程控制

引言

砂塵試驗(yàn)是一種利用砂塵試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬砂塵環(huán)境條件來考核產(chǎn)品對飛散砂塵環(huán)境的使用能力的環(huán)境試驗(yàn)，在軍用、光學(xué)、電氣、機(jī)械、電工、電子等產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，因此，正確理解試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施試驗(yàn)過程至關(guān)重要。

在GJB 150.12-1986《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 砂塵試驗(yàn)》、GJB 150.12A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第12部分：砂塵試驗(yàn)》和RTCA/DO-160E《機(jī)載設(shè)備的環(huán)境條件和測試過程》三個(gè)軍用標(biāo)準(zhǔn)中有不同的砂塵試驗(yàn)方法，它們的試驗(yàn)原理和基本操作是相同的，但在砂塵成分、砂塵尺寸、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)時(shí)間、最后檢測等方面有不同的規(guī)定。本文針對這三個(gè)軍用標(biāo)準(zhǔn)作了對比分析，對砂塵試驗(yàn)的操作提供正確簡便的依據(jù)。

表1 不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定塵成分及尺寸要求及配比

1 標(biāo)準(zhǔn)總體分析和對比

1．1 砂塵成分及尺寸

砂塵是砂塵試驗(yàn)的關(guān)鍵要素，對試驗(yàn)件的破壞起決定作用。不同標(biāo)準(zhǔn)中對砂塵試驗(yàn)（吹塵、吹砂、降塵程序）中規(guī)定不盡相同，特別是砂塵成分和尺寸的規(guī)定更是如此。因此，試驗(yàn)過程中一定明確砂塵成分及尺寸要求，根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行試前的配比。

GJB150.12-1986、GJB150.12A-2009和 RTCA/DO-160E規(guī)定砂塵成分及尺寸要求見表1和表2。

1．2 試驗(yàn)件的擺放和檢測

不同標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)件的種類、擺放方式、檢測等也有不同的規(guī)定，詳見表3。

表2 不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定砂成分及尺寸要求及配比

表3 不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)件擺放及檢測

試驗(yàn)前，應(yīng)取得試驗(yàn)件外觀及性能的基線數(shù)據(jù)，確實(shí)試驗(yàn)件狀態(tài)；試驗(yàn)后，比對試驗(yàn)前的試驗(yàn)件外觀及性能。其結(jié)果用以評定砂塵試驗(yàn)對試驗(yàn)件機(jī)械部件或組件的形象及電性能故障等電氣性能的影響。

1．3 試驗(yàn)條件控制

要保證試驗(yàn)結(jié)果的正確性，必須確認(rèn)好試驗(yàn)條件和控制好試驗(yàn)過程，包括試驗(yàn)箱運(yùn)行檢查、試驗(yàn)溫度、濕度、風(fēng)速、塵（砂）濃度等。標(biāo)準(zhǔn)給出了一般情況下砂塵試驗(yàn)條件的推薦值，如無其它規(guī)定，可按給定程序進(jìn)行試驗(yàn)。GJB150.12-1986、RTCA/DO-160E中給出的條件較為明確，但GJB150A作為一個(gè)剪裁標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)程序中有些試驗(yàn)條件不是一成不變的，在情況允許的條件下允許使用者根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境和本身的特點(diǎn)調(diào)整試驗(yàn)條件。

不同標(biāo)準(zhǔn)對砂塵試驗(yàn)的條件控制要求見表4。

備注：①若正常使用中不會遇到18～29 m/s風(fēng)速的設(shè)備，其吹砂試驗(yàn)的風(fēng)速應(yīng)為0.5～2.4 m/s。

砂塵試驗(yàn)的順序：若要用同一個(gè)試件既進(jìn)行吹塵、降塵程序又進(jìn)行吹砂程序的試驗(yàn)，通常首先進(jìn)行損害較小的程序更為恰當(dāng)，即先進(jìn)行降塵、再進(jìn)行吹塵，最后是吹砂試驗(yàn)。

1.3.1 溫度

GJB 150.12-1986、RTCA/DO-160E均規(guī)定了砂塵試驗(yàn)溫度確定值，可在委托方?jīng)]有明確提出的情況下直接采用。GJB 150A作為一個(gè)剪裁標(biāo)準(zhǔn)，并沒有明確提出。由于在受熱時(shí)各種材料的膨脹程度不同，所以砂塵對可能存在的縫隙滲透程度也不一樣。根據(jù)我國熱干氣候情況，試驗(yàn)程序中的最高工作溫度為60 ℃，如果產(chǎn)品要在世界范圍內(nèi)使用則推薦使用71 ℃的貯存溫度。

表4 不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)條件

在實(shí)際試驗(yàn)過程中，應(yīng)優(yōu)先采用產(chǎn)品技術(shù)條件中規(guī)定和現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，如沒有現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，應(yīng)采用產(chǎn)品使用中的最高工作溫度或最高貯存溫度。

1.3.2 風(fēng)速

吹塵試驗(yàn)所用風(fēng)速規(guī)定為1.5 m/s和8.9 m/s，其中1.5 m/s是可以吹動(dòng)塵粒的最小風(fēng)速，8.9 m/s是比較典型的沙漠風(fēng)速。如果已知待試產(chǎn)品在使用或貯存現(xiàn)場的風(fēng)速或其他技術(shù)條件要求的風(fēng)速，在試驗(yàn)箱風(fēng)速能力范圍之內(nèi)，可以使用已知值。

吹砂試驗(yàn)要求采用18-29 m/s的風(fēng)速，一般常用18 m/s的風(fēng)速，達(dá)到29 m/s的風(fēng)速不常用。

1.3.3 砂塵濃度

RTCA/DO-160E中吹塵濃度給定為3.5～8.8 g/m3，吹砂濃度并沒有給出確定值。

GJB 150.12-1986、GJB 150.12A-2009中吹砂試驗(yàn)和吹塵試驗(yàn)所規(guī)定的砂塵濃度值，都是實(shí)測得到的，具有實(shí)際使用意義。因此砂塵試驗(yàn)中，砂塵濃度一般采用標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值，具體砂塵濃度規(guī)定值見表5。

1.3.4 試驗(yàn)時(shí)間

GJB 150.12-1986、GJB 150.12A-2009中吹塵試驗(yàn)時(shí)間較為相似，不同的是高溫不吹塵條件下的保持時(shí)間，而RTCA/DO-160E并沒有此段保持時(shí)間，吹塵時(shí)間也相對GJB 150.12-1986、GJB 150.12A-2009較短。

GJB 150.12-1986、GJB 150.12A-2009中吹砂試驗(yàn)時(shí)間基本相同，RTCA/DO-160E中相對較短。

1.3.5 濕度影響

砂塵試驗(yàn)的試驗(yàn)方法不是用來考核潮濕作用可能對試驗(yàn)件發(fā)生的化學(xué)效應(yīng)的影響，而是用來考核干熱條件下砂塵對產(chǎn)品的影響；同時(shí)由于若相對濕度較高，可能會引起塵粒結(jié)塊，因此三個(gè)軍用標(biāo)準(zhǔn)對于相對濕度規(guī)定一致，均為≯30 %RH。

2 砂塵試驗(yàn)機(jī)理分析及目的意義

砂塵對裝備的危害主要取決于砂塵作用于裝備的方式。風(fēng)引起的砂擦傷金屬表面并滲入縫隙，使設(shè)備活動(dòng)部件受腐蝕或卡死；使電線桿剝蝕，汽車擋風(fēng)玻璃點(diǎn)狀腐蝕，電絕緣及裝備外露部件出現(xiàn)污斑。在潮濕情況下，砂塵會引起酸性或堿性反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，含沙空氣中直升機(jī)飛行20 h后前緣的旋翼即嚴(yán)重磨損，汽輪機(jī)在含沙地區(qū)工作15 h后就損壞等都是砂塵影響的例子。砂塵引起的失效模式和機(jī)理見表6。

砂塵試驗(yàn)的每個(gè)試驗(yàn)程序（吹塵、吹砂、降塵）的目的也不相同：

吹塵試驗(yàn)和降塵試驗(yàn)的目的在于評價(jià)裝備對可能阻塞開口，滲入裂縫、軸承和接頭的灰塵的抵御能力；也可用來評價(jià)過濾裝置的工作效能。

吹砂試驗(yàn)的目的在于評價(jià)裝備能否在吹砂條件下貯存和工作。

因此，砂塵試驗(yàn)的不同標(biāo)準(zhǔn)或不同試驗(yàn)程序的結(jié)果不能進(jìn)行比較。

3 結(jié)束語

本文針對砂塵試驗(yàn)的三個(gè)軍用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件進(jìn)行了較詳盡的分析和對比，同時(shí)分析了砂塵試驗(yàn)機(jī)理和試驗(yàn)?zāi)康?，提出了砂塵試驗(yàn)的不同標(biāo)準(zhǔn)或不同試驗(yàn)程序的結(jié)果不能進(jìn)行比較的觀點(diǎn)。

表5 GJB 150.12-1986、GJB 150.12A-2009砂塵試驗(yàn)中規(guī)定的砂塵濃度

表6 砂塵引起的失效模式及機(jī)理

[1] GJB150.12-1986,軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法.砂塵試驗(yàn)[S].

[2] GJB150.12A-2009,軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法.第12部分：砂塵試驗(yàn)[S].

[3] RTCA/DO-160E,機(jī)載設(shè)備的環(huán)境條件和測試過程[S].

[4]馬志宏,李金國,張景飛.軍用裝備砂塵環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)[J], 2007,4(6).

Discussion on Sand and Dust Test Method

ZHANGNing-ning，SUN Li-ming，LIU Zhao-xu
(Tianjin aerospace Reliability Technology Co ,Ltd, Tianjin 300462)

This paper carried on detailed analysis and comparison between GJB150.12-1986 Environmental Test methods for military equipments Sand and dust test, GJB150.12A-2009 Laboratory environment test methods for military materiel —Part12: Sand and dust test and RTCA/DO-160E Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne EquipmentSection 12Sand and Dust, analyzing the operation technique of different sand and dust test. It was suggested that test process should be controlled strictly. It was put forward that the results of Sand and dust test under different standards or different procedures should not be compared.

sand and dust test；standard contrast；process control

TB24

A

1004-7204(2017)04-0147-04

張寧寧（1988-），女，本科，助理工程師，研究方向：氣候環(huán)境與可靠性。