溫度環(huán)境試驗及其標準綜述（二）典型溫度試驗程序

翟 波，蔡良續(xù)，李寶晗，祝耀昌

（1.中航工業(yè)洛陽光電所，洛陽 471009； 2.中國航空綜合技術研究所，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)境試驗及其標準綜述（二）典型溫度試驗程序

翟 波1，蔡良續(xù)2，李寶晗1，祝耀昌2

（1.中航工業(yè)洛陽光電所，洛陽 471009； 2.中國航空綜合技術研究所，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）

溫度試驗一般包括高、低溫貯存試驗，高、低溫工作和短時工作試驗，溫度沖擊試驗和溫度變化試驗。GJB 150/150A、HB 6167/6167A、GB/T 2423等系列環(huán)境試驗標準中的主要溫度試驗程序如表1所示。上述三個系列標準對應的國外標準是810C/810F，RTCA DO160B/160F和IEC 68號出版物。表1中還說明了各種試驗程序的目的和模擬的環(huán)境。

1 GJ B 150/150A的高低溫試驗程序

一般人認為，GJB 150等效采用了810C標準的相應部分，但GJB 150中的溫度試驗則不是這樣，810C的溫度試驗方法中有二個試驗程序。程序II模擬戶外直接暴露于太陽照射下的裝備遇到溫度循環(huán)變化環(huán)境，共有三個循環(huán)，一個循環(huán)的時間為12h，包括49℃，6h和71℃，4h和升降溫各2h，而后將試驗箱內溫度調到設計最高工作溫度，保持此溫度直至試件達到溫度穩(wěn)定，使試件工作直至溫度再次穩(wěn)定后進行中間檢測，最后試件停止工作，回到試驗室大氣條件達到溫度穩(wěn)定后進行最終檢測。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)境中的一個程序，因而將試件暴露于71℃貯存溫度，48h后，將溫度調節(jié)到試件設計最高工作溫度并使試件在此溫度下達到溫度穩(wěn)定，而后使試件工作直至再次溫度穩(wěn)定后，進行中間檢測，而后停止工作，回到試驗室大氣條件，達到溫度穩(wěn)定后進行最終檢測。可見GJB 150的溫度試驗與810C中程序I相似。

810C程序II是一個恒溫貯存和恒溫工作連續(xù)進行的組合試驗，GJB 150則將恒溫貯存和恒溫工作分開，成為二個獨立的試驗程序。其主要目的是更便于分清出現的故障是高溫貯存引起的還是高溫工作時引起的。GJB 150未采用810C中的循環(huán)試驗程序是因為該程序既模擬了最熱天氣下的無太陽照射誘發(fā)作用的最高空氣溫度49℃，又模擬了太陽輻射誘發(fā)引起的最高溫度71℃，這兩種情況不可能同時存在，但反映了其模擬日循環(huán)的思路，這種模擬不符合實際。

美國軍標810F則更強調真實模擬，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，這樣做確實達到了真實模擬的目的，但使試驗時間大大加長。GJB 150A作為等效標準全面采用810F的日循環(huán)試驗程序。810F考慮到有許多裝備會貯存或工作于不受太陽輻射影響，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程序。

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

GJB 150A/810F中的低溫貯存試驗和低溫工作試驗與GJB 150/810C基本相同，其增加的低溫裝拆試驗，主要是考核裝備設計，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 典型溫度試驗程序

2 HB 6167/6167A高低溫試驗程序

HB 6167/6167A中的溫度試驗程序分別等效采用美國航空無線電技術委員會(RTCA)的DO 160B/160F中的試驗程序。

從表1中可以看出，民用飛機機載設備環(huán)境試驗中的高低溫試驗包括地面高、低溫耐受試驗，高低溫工作試驗和高低溫短時工作試驗，以及冷卻能力損失試驗四種類型，分別模擬機載設備在飛機地面停放和啟動階段和飛行過程遇到的低溫環(huán)境。其中地面高、低溫耐受試驗相當于軍用飛機地面貯存試驗。軍用飛機地面貯存試驗，是模擬飛機在機場存放待機時遇到的高低溫環(huán)境，美軍標準這種狀態(tài)稱之為“soak”，即是飛機“浸泡”在地面高低溫極端環(huán)境中的意思，而民機試驗方法中稱為耐受試驗，是指飛機在機場上停放時，耐受會遇到高低溫環(huán)境，將其稱“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意思。可見這兩者模擬的是同類環(huán)境只是方法不同。

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

3 溫度沖擊試驗程序

GJB 150/150A和GB/T 2423，HB 6167/6167A中均設置有溫度沖擊試驗程序。溫度沖擊試驗通常用二箱法或一箱兩室法進行，受試產品快速放入或轉入溫度保持在設定的高、低溫溫度上的高溫箱或低溫箱或者一個試驗箱的高溫室或低溫室中，也有試驗樣品固定在一個試驗箱中，試驗箱內溫度快速地向高溫或低溫轉換，這種方法不容易產生上述的方法的效果，用得較少。因此一般應使用兩箱法和兩室法。GB/T 2423中規(guī)定，溫度沖擊試驗一般使用空氣作為介質。使用液體作為介質的兩液槽法，這種方法比空氣介質產生更為劇烈的熱沖擊，適用于玻璃－金屬組成的密封件或類似試驗樣品。

需要說明的是，GJB 150A/810F中提供了基于高溫日循環(huán)的溫度沖擊試驗程序，這一試驗程序的特點是在高溫階段要模擬受試產品從日循環(huán)的峰值溫度降到受試產品最高響應溫度這一段時間內的溫度日循環(huán)歷程，日循環(huán)中這一段過程時間一般要幾個小時，而后使受試產品在最高響應溫度下保持其達到溫度穩(wěn)定或規(guī)定時間，因此使溫度沖擊的高溫階段變得復雜和時間加長，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的沖擊試驗思路也有改變，不再是原來或通常的三個循環(huán)，每循環(huán)進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，熱到冷為一個方向，冷到熱為另一方向。

4 溫度變化試驗程序

HB 6167/6167A、DO 160B/160F及GB 2423中均有溫度變化試驗程序。溫度變化試驗應在一個試驗箱中進行，試驗樣品固定不動，試驗箱內的溫度按規(guī)定的速率在高低溫之間變化。溫度變化試驗更加注意在溫度變化期間檢測受試產品的功能和性能，確認其是否受溫度變化的影響。

HB 6167/6167A和DO 160B/160F中的溫度變化試驗可以單獨進行，也推薦了將溫度變化試驗與地面耐受試驗、工作試驗和短時工作試驗合并連續(xù)進行的程序，這種做法同樣是有利有弊的。HB 6167/6167A和GB/T 2423兩個標準中均包含有溫度沖擊和溫度變化兩種試驗程序。

5 溫度組合試驗程序

民用飛機環(huán)境試驗標準中還提出了溫度試驗的組合試驗，即將高低溫耐受試驗，高低溫工作試驗(包括短時工作試驗)，甚至與溫度變化試驗有機地結合起來序貫進行。這種試驗可以省去許多初始檢測和最終檢測操作，節(jié)省時間、經費和試驗量，但問題是一旦出現故障，難于準確分辨引起故障的應力。因此，不適用于研制階段，主要用于適航取證過程和鑒定試驗，此時只要不出故障均可通過，出了故障均不能通過，并不關注引起故障的原因和故障歸零。

翟波，中航工業(yè)洛陽光電所，生于1972年，男，河南濟源人，工程師，主要研究方向為環(huán)境和可靠性試驗。

（待續(xù)）

V416.6

A

1004-7204(2014)05-0089-04