引言
随着20 世纪50 年代与前苏联的项目合作引入我国。当时限于人们认识上可供使用的试验设备的限制,产品研制阶段开展的试验项目较少。致使生产出的产品环境适应性和可靠性差。为了保证交付产品的质量,采用环境例行试验的检验交付模式。随着人们对武器装备功能和性能要求的不断提高,装备组成日趋复杂,环境适应性和可靠性问题日益突出。
1 环境例行试验设备分类及简介
环境例行试验设备一般分为气候、生化环境试验设备,力学环境试验设备,综合环境试验设备等。目前普遍应用的环境试验设备主要包括:各种模拟温湿度环境条件的试验设备,高低气压试验设备,化工气体腐蚀试验设备,海洋气候盐雾试验设备,太阳光老化试验设备,冰雪、风、淋雨试验设备以及产品在运输、贮存、使用过程中存在的振动、跌落、电辐射与干扰等机械、电磁试验设备等。
1) 气候环境试验设备
典型的常用气候环境试验设备包括高温试验箱、低温试验箱、高低温试验箱、温度冲击试验箱、低气压试验箱、快速减压和爆炸减压试验箱、湿热试验箱、恒定湿热试验箱、交变湿热试验箱、霉菌试验箱、盐雾试验箱、吹沙试验箱、吹尘试验箱、降尘试验箱、有风源淋雨箱和防水试验装置、滴雨试验装置、太阳辐射试验箱、爆炸大气试验箱等。
2) 力学环境试验设备
常用的动力学环境试验设备主要包括电动振动台、机械振动台、液压振动台、水平滑台、随机振动控制系统、碰接试验台、跌落式冲击试验台、随机振动试验系统、旋转式加速度试验台、直线式加速度试验台、噪声(声振)试验箱等。
3) 综合环境试验设备
一般来说只有能同时产生和控制某些气候环境和力学环境因素的试验设备才称为综合环境试验设备。典型的综合环境试验设备如表3所示[1]。
表3 综合试验环境设备
2 例行试验类设备的国内外现状及差距
2.1国外环境试验设备的技术发展状况
国外环境试验设备的发展大致可分为三个阶段:
· 从二十世纪二十年代初期到五十年代中期为环境技术的探索阶段。
· 从五十年代中后期到70年代中期为环境技术的发展阶段。
· 从七十年代中后期到现在为环境技术的飞跃发展阶段。
2.2 国内环境试验设备的技术发展状况
我国的环境试验设备起步较晚,二十世纪六十年代开始建立和发展环境试验设备行业。八十年代以前环境试验设备行业普遍采用前苏联的环境技术,总体技术水平还比较落后。进入90年代后,通过自行设计和更新设计,我国的环境试验设备的设计和制作水平有了长足的进步。目前我国在通用、中小型环境试验设备方面已经接近国际水平,不但能做单因素的环境试验设备,而且能做多因素综合性的环境试验设备,自动化控制水平及产品的外观与国外产品相比已经相差无几。同时,在我国家电、汽车、航空航天等行业也自主研发生产了大型步入式的综合性环境试验设备。
2.3环境例行试验设备主要技术差距
· 目前国内的环境试验设备品种及规格不能满足机载产品研发生产的需求 [2]。
· 目前国内环境试验设备的研发水平不高。
· 目前国内环境试验设备设计制作厂家规模多数较小。
· 关键配套设备、元器件及高精度控制、测试仪器设备的开发、制造能力不高,依赖进口为主[3]。
3 环境例行试验设备未来发展趋势
环境试验设备经历了由单一环境因素模拟向多环境因素模拟,从静态模拟到动态模拟,由简单控制到微机全自动控制的发展过程。目前的发展方向是“更快、更好、更省”,并呈现以下特点:
(1) 试验设备趋于多样化、大型化、综合化和计算机自动化
随着科学向高精尖方向发展和高新技术产业蓬勃兴起,如卫星、通讯、宇宙飞船、装备先进高新技术武器等,环境试验设备也迅速向多样化发展,以满足各种军民品试验的需要,从地面、海洋到空间环境,从装卸、运输到使用的人为诱导环境,都有相应的模拟试验设备。
(2) 试验方法标准化和规范化
试验方法标准非常受到重视,形成了一整套技术文件。如《试验与鉴定》、《美国陆军试验操作规程》、《环境试验方法和工程导则》等,数量近千篇,涉及范围广,齐全,更新速度快。
(3) 剪裁原理广泛应用,试验条件更加真实
自MLI-STD-810D提出剪裁原理以来,使环境试验产生了质的飞跃。剪裁原理现已广泛应用于各类试验和规范中,尤其在武器和军用设施的研制中用得最 为广泛,有效地提高了材料和产品的环境适应性和可靠性。
(4)重视同自然环境试验相结合
自然环境试验是发展人工模拟加速试验的基础,加速试验方法和试验的结果,仍需依靠自然环境试验来验证。两种试验方法在产品研制、生产中,也是相辅相成,互为补充的,共同为提高产品质量发挥应有的作用。
(5)我国环境试验设备将在以下方面将会取得较大发展
a.环境试验技术将向高新化发展
b. 形成自然环境试验与人工模拟加速试验相辅相成,共同发展的格局
两种试验方法会以相关性为桥梁,相共同发展,同为提高武器装备环境适应性和可靠性服务。加速试验主要用来对产品和材料的优劣作相对比较,淘汰劣品,帮助选材和用材。而自然环境试验主要作为产品定型后的验证试验,并再积累基本的环境试验数据,为今后更新研制新型号前期设计提供相关环境适应性数据。
c.形成环境试验与可靠性试验互为补充,共同提高的格局
环境试验是可靠性试验的基础和前提,只有经环境试验考核通过的产品,才有 良好的可靠性,有可靠的环境试验数据作指导,才能正确提出可靠性试验方案,环境试验的结果可告诉新产品在整个寿命历程可能遇到的故障,有利于在设计中加以克服,环境试验的方法和设备都可以提供可靠性试验的参考和借用。显然,环境试验与可靠性试验是既有紧密的联系又有区别的两种不同的试验,不能相互取代,只能互为补充共同提高。
d.建成有中国特色的环境试验标准化体系、网站体系、技术体系和服务体系
开创符合我国国情,具有中国特色的把自然环境试验与人工加速模拟试验有机结合的环境试验标准体系、网站体系、技术体系和服务体系。在军品研制过程中,把自然环境试验和人工模拟加速试验都同时纳入到总体方案中,形成完整的质量控制体系。
结论
随着现代科学技术的迅猛发展,国力的不断增强,对航空航天等高精尖领域的日益重视,环境试验也迎来了有史以来的高速发展时期,在发展过程中,应该基于我国的具体国情,逐步建立完善的环境试验标准体系,提高环境设备的综合能力,建立先进的环境试验系统,形成自然与人工模拟加速试验相结合,环境试验与可靠性试验互为补充向高新尖发展的模式,不断缩小与欧美等发达国家的差距,建设有中国特色的环境试验领域,这对于提高我国的航空航天技术水平,提高军事装备的环境适应性,进而提高作战能力,更好地保家卫国均有着重要意义。
参考文献
[1] 任占勇.装备环境工程及其标准化[M].北京:中国标准出版社,2015.236-238
[2] 陈循,温熙森. 环境试验技术的现状综述与集成环境应力试验分析系统. 国防科技大学学报,1998,6(20):78-82
[3] 徐庆仁. 国外机载设备可靠性与环境试验技术发展一瞥. 航空标准化与质量,1997,5:45-48