艦船裝備可靠性鑒定試驗(yàn)中振動應(yīng)力施加問題的探討

陳中青，朱宜生，劉玉石，王超

（1.中國船舶重工集團(tuán)第七二三研究所，揚(yáng)州 225001；2.中國船舶工業(yè)電工電設(shè)備環(huán)境與可靠性試驗(yàn)檢測中心，揚(yáng)州 225001）

引言

隨著部隊(duì)對裝備可靠性水平的要求越來越高，對于新研和有重大改進(jìn)的裝備軍方均要求進(jìn)行可靠性鑒定試驗(yàn)，以驗(yàn)證其可靠性指標(biāo)是否滿足研制總要求中的規(guī)定?？煽啃澡b定試驗(yàn)一般是在溫度/濕度/振動/電應(yīng)力等多種綜合環(huán)境應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。GJB 899A-2009中對水面艦船和潛艇的裝備如何進(jìn)行施加溫度、濕度、電和振動應(yīng)力進(jìn)行了文字說明，其中溫度應(yīng)力、濕度應(yīng)力和電應(yīng)力的施加在循環(huán)剖面圖和文字說明中均給出了詳細(xì)的描述，但是振動應(yīng)力具體施加的描述則不是很明確。隨著軍隊(duì)和研制單位對裝備的可靠性水平越來越關(guān)注，在可靠性鑒定試驗(yàn)大綱評審和試驗(yàn)實(shí)施過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)對振動應(yīng)力如何施加、何時施加等問題的分歧。本文結(jié)合筆者對標(biāo)準(zhǔn)的理解和工作中經(jīng)驗(yàn)的積累，對艦船裝備可靠性鑒定試驗(yàn)中振動應(yīng)力如何施加、何時施加等問題進(jìn)行分析，為可靠性鑒定試驗(yàn)的順利實(shí)施提供指導(dǎo)和幫助。

1 試驗(yàn)中如何施加振動應(yīng)力

GJB 899A-2009是由美軍標(biāo)MIL-HDBK-781A譯制過來，并根據(jù)中國的基本國情做了稍許修改。根據(jù)GJB 899A-2009的規(guī)定，對于水面艦船裝備，每24 h隨機(jī)抽取25 %的時間（即6 h）施加振動應(yīng)力，并以3 h為一個振動循環(huán)[1]。在3 h的振動循環(huán)中，先施加10 min的戰(zhàn)斗損壞頻譜，在其余的時間內(nèi)施加運(yùn)輸隨機(jī)頻譜，每20 min停機(jī)10 min，并以此重復(fù)進(jìn)行。但是在施加運(yùn)輸隨機(jī)頻譜時，則規(guī)定持續(xù)時間為22 min，與前述每20 min停機(jī)10 min時間不一致。因此在試驗(yàn)實(shí)施過程中，經(jīng)常會存在是施加20 min運(yùn)輸隨機(jī)頻譜后停振10 min還是施加22 min后再停振10 min的疑惑。

在美軍標(biāo)MIL-HDBK-781A中，對艦船裝備振動應(yīng)力施加的描述為：在3 h的振動循環(huán)中，施加戰(zhàn)斗損壞頻譜10 min，在3 h的其余時間內(nèi)施加運(yùn)輸隨機(jī)頻譜，每振動20 min中間間隔10 min[2]。由此可以看出，美軍標(biāo)MIL-HDBK-781A對運(yùn)輸隨機(jī)頻譜施加時間的描述與GJB 899A-2009中每20 min停機(jī)10 min是一致的。即都為每施加20 min運(yùn)輸隨機(jī)頻譜后停機(jī)10 min，依此重復(fù)進(jìn)行。

因此，根據(jù)MIL-HDBK-781A的規(guī)定和從保證試驗(yàn)的連續(xù)性和試驗(yàn)實(shí)施的簡便性考慮，我認(rèn)為在進(jìn)行艦船裝備可靠性鑒定試驗(yàn)實(shí)施過程中，應(yīng)按照如下規(guī)定施加振動應(yīng)力：

1）以3 h為一個振動循環(huán)；

2）在3 h的振動循環(huán)中，先施加10 min的戰(zhàn)斗損壞頻譜，在其余的時間內(nèi)施加運(yùn)輸隨機(jī)頻譜；

3）運(yùn)輸隨機(jī)頻譜每施加20 min停機(jī)10 min，并以此重復(fù)進(jìn)行。

2 振動應(yīng)力施加時機(jī)的選擇

對于振動應(yīng)力在試驗(yàn)剖面的何時施加，GJB899A-2009中并未給出明確的規(guī)定，只是籠統(tǒng)的說明在隨機(jī)抽取的25 %工作循環(huán)內(nèi)施加振動應(yīng)力。因此，在編制可靠性鑒定試驗(yàn)大綱和試驗(yàn)試驗(yàn)程序時，試驗(yàn)單位和研制單位技術(shù)人員經(jīng)常因?yàn)檎駝討?yīng)力應(yīng)該在試驗(yàn)剖面的何時施加而爭論。研制方一般在10～45 ℃之間隨機(jī)選取振動起始點(diǎn)，且避開中間檢測點(diǎn)。試驗(yàn)單位一般選取在中間檢測點(diǎn)處開始施加振動應(yīng)力。

本人認(rèn)為，試驗(yàn)單位和研制單位選取的振動應(yīng)力施加時機(jī)均有一定的合理性，都符合GJB 899A-2009的規(guī)定。但是從對裝備從嚴(yán)考核的目的出發(fā)，本人認(rèn)為，振動應(yīng)力的施加時機(jī)應(yīng)該從以下三個方面考慮：①振動應(yīng)力應(yīng)分別施加在受試裝備低溫工作溫度和高溫工作溫度時間段；②振動應(yīng)力的施加區(qū)間應(yīng)有中間檢測點(diǎn)；③振動應(yīng)力應(yīng)在上限電壓或下限電壓條件下施加。

因此，振動應(yīng)力施加的時機(jī)應(yīng)首先選擇能同時具備上述三個條件的時間段，如上述三個條件不能同時滿足，則優(yōu)先選擇能同時滿足①和②兩個條件的時間段。

3 振動應(yīng)力施加時間長短的選擇

對受試裝備的可靠性指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證一般有兩種方式，一是在實(shí)驗(yàn)室極限應(yīng)力環(huán)境條件下進(jìn)行考核，二是采用內(nèi)外場（即實(shí)驗(yàn)室極限應(yīng)力+外場常溫或?qū)嶋H使用環(huán)境）相結(jié)合的方法對受試裝備進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。對于可在綜合試驗(yàn)箱進(jìn)行功能性能檢測的受試裝備，一般在實(shí)驗(yàn)室極限應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。對于功能復(fù)雜、性能指標(biāo)較多，在綜合試驗(yàn)箱內(nèi)只能測試主要功能和部分性能的受試裝備，一般選取內(nèi)外場相結(jié)合的方式進(jìn)行考核驗(yàn)證，即在內(nèi)場實(shí)驗(yàn)室極限應(yīng)力環(huán)境條件下考核受試裝備的主要功能和部分性能指標(biāo)，在外場環(huán)境條件下對受試裝備的全部功能和主要性能指標(biāo)進(jìn)行考核。

眾所周知，當(dāng)受試裝備采用第一種試驗(yàn)方式——實(shí)驗(yàn)室極限環(huán)境條件下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時，施加振動應(yīng)力時間占總有效試驗(yàn)時間的25 %。但是，對于采用內(nèi)外場相結(jié)合的方式對裝備進(jìn)行可靠性試驗(yàn)考核的情況，振動試驗(yàn)時間如何施加？是按照全部試驗(yàn)時間的25 %施加還是按照內(nèi)場試驗(yàn)時間的25 %施加，標(biāo)準(zhǔn)中并未給出明確答案。

本人認(rèn)為，具體按照哪個試驗(yàn)時間的25 %施加，應(yīng)根據(jù)外場試驗(yàn)的性質(zhì)和條件來確定。

①對于安裝在試驗(yàn)船上進(jìn)行航行試驗(yàn)、設(shè)計(jì)鑒定等外場試驗(yàn)，振動試驗(yàn)時間應(yīng)按照內(nèi)場試驗(yàn)時間的25 %進(jìn)行施加。因?yàn)槭茉囇b備外場試驗(yàn)的狀態(tài)與實(shí)際使用的狀態(tài)一致，外場試驗(yàn)過程中經(jīng)受的振動應(yīng)力即是實(shí)際使用環(huán)境下的振動應(yīng)力，不需要將外場試驗(yàn)時間25 %的振動時間補(bǔ)充到內(nèi)場試驗(yàn)中。②對于陸上聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等外場試驗(yàn)，試驗(yàn)中受試裝備未經(jīng)受振動應(yīng)力，需要將外場試驗(yàn)時間25 %的振動時間補(bǔ)充到內(nèi)場試驗(yàn)中。

4 結(jié)論

上述幾個問題，是本人結(jié)合實(shí)際工作和對GJB899A-2009等標(biāo)準(zhǔn)的理解，對可靠性鑒定試驗(yàn)中大家經(jīng)常感到疑惑的幾個問題的解答，希望能為可靠性鑒定試驗(yàn)的具體實(shí)施提供一定的幫助。