航天電子產品的熱環境試驗研究

汪超

摘 要：為了保證航天電子產品的穩定性，本文基于航天電子產品的熱環境試驗概述，對航天電子產品的熱環境試驗策略進行了深入分析，以期為電子產品運行的安全性提供重要保障。

關鍵詞：航天電子產品；熱環境試驗；試驗中斷處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.148

0 前言

熱環境試驗，是航天電子產品熱設計的重要環節。而航天電子產品的環境適應性設計直接影響著電子產品的質量。科學、有效的熱環境試驗策略，不僅可以全面提升試驗的有效性，而且還能夠對電子產品設計的正確性進行驗證，進而提高產品可靠性。基于此，對航天電子產品的熱環境試驗進行研究，具有重要的現實意義。

1 航天電子產品的熱環境試驗概述

航天電子產品熱試驗種類主要包括四種，分別為研制試驗、驗收試驗、準鑒定試驗以及鑒定試驗。而航天電子產品的熱環境試驗項目主要包括，熱循環試驗，老練試驗以及熱真空試驗，在必要時，需要進行熱平衡試驗。其中，研制試驗屬于非正式試驗，通常情況下在對新產品類型或者繼承性產品性能存在大型修改時，進行研制試驗，用來驗證組件設計方案與工藝加工方案的合理性；驗收試驗則用來驗證飛行組件自身的性能與預計要求的契合性，同時檢查組件是否存在潛在的質量隱患；準鑒定試驗的主要作用為，對準鑒定組件自身的性能是否符合設計要求進行檢查，同時判定其是否具有適飛能力，主要包括熱循環試驗以及熱真空試驗；而鑒定試驗則是對組件自身環境適應性與可靠性進行評價的主要試驗策略，同樣包括熱循環試驗與熱真空試驗。

2 航天電子產品的熱環境試驗策略分析

2.1 試驗流程

通常情況下，在力學環境試驗之后，才會進行熱環境試驗。熱環境試驗流程主要包括兩種，一種是熱循環試驗—熱真空試驗—老練試驗；另一種為熱真空試驗—熱循環試驗—老練試驗。根據航天電子產品的型號，選擇其中一種適合的試驗流程。需要注意的是，若試驗開始后的第一個循環，為高溫半循環，則最后一個循環需要增加半個循環，并且以高溫半循環作為結束。

航天電子產品的試驗組件在進出實驗容器的前后，均需要對其進行外表面清潔，并去除表面多余物。同時，還要在試驗前后，對其進行詳細的功能測試以及電性能測試，并將實驗前的測試結果，當做試驗中、后期測試結果的對照基準。

2.2 溫度保持時間的控制與溫度控制點的選擇

熱環境試驗溫度控制點的選擇需要遵循以下幾點原則：

（1）盡可能的選擇電子產品的背風面作為溫度控制點，并保證不會被外加熱源不會直接輻射到。

（2）將試驗的電子產品上典型的非熱源處作為溫度控制點。

（3）溫度控制點的選擇應盡可能為最少，比較復雜的航天電子產品可考慮選擇多個溫度控制點。

（4）溫度控制點要盡可能和航天電子產品規定的遙測溫度控制點保持一致。

由于航天電子產品類型的不同，其自身質量是不同的，故其熱慣性也存在一定差異。所以，為了滿足內部熱平衡的溫度需求，在熱環境試驗中，不同產品的溫度保持時間也是不同的。按照一般規律，質量不超過2kg的產品，溫度保持時間為0.5h；質量在2kg至8kg之間，溫度保持時間為1h。具體時間，需要根據溫度穩定判據進行確定。

2.3 熱環境試驗策略

航天電子產品的熱環境試驗需要滿足以下幾點條件：首先，試驗環境的壓力為正常情況下的環境壓力；其次，按照具體任務要求，明確高、低溫熱環境試驗的溫度；再次，驗收試驗的循環次數是12.5次，鑒定試驗的循環次數則是25.5次；最后，變溫速率為3至5℃/min。同時，還要注意熱環境試驗最后四個階段的循環，是無故障循環；并且，參與試驗的航天電子產品需要帶正式負載進行試驗，必要情況下，可以通過模擬負載代替。

2.4 熱真空試驗策略

航天電子產品的熱真空試驗，需要保證以下幾點試驗條件：（1）試驗的壓力不超過6.65×10-3Pa；（2）按照具體任務要求，明確高、低溫熱環境試驗的溫度；（3）驗收試驗的循環次數是3.5次，鑒定試驗的循環次數則是6.5次；（4）變溫速率不小于1℃/min；（5）第一個與最后一個循環的溫度剖面是一致的，而壓力剖面是不同的。熱真空試驗同樣需要在電子產品具有負載的情況下進行。

2.5 老煉試驗策略

航天電子產品進行老練試驗時，同樣具有幾下幾點條件：第一，試驗環境的壓力為正常情況下的環境壓力；第二，試驗溫度是驗收高溫試驗與驗收低溫試驗所要求的溫度；第三，循環累積時間是300h；第四，變溫速率不小于3至5℃/min；第五，第一個與最后一個循環的溫度剖面是一致的，而壓力剖面是不同的。

3 結論

航天電子產品經過熱環境試驗，不僅能夠保證電子產品的安全性與可靠性，同時還能去除電子產品在設計、加工工藝以及元器件等方面的缺陷，進而提高電子產品早期失效的發現幾率，為型號任務在軌運行的可靠性與長久性提供重要保障。本文通過對航天電子產品熱環境試驗的概述，深入分析了航天電子產品的熱環境試驗策略，即試驗流程、溫度保持時間的控制與溫度控制點的選擇、熱環境試驗策略、熱真空試驗策略以及老煉試驗策略。總而言之，對航天電子產品而言，環境適應性的設計是設計階段的主要部分，更是產品熱設計的主要依據。

參考文獻：

[1]李海濤，謝書凱，王久東等.增材制造技術在航天制造領域的應用及發展[J].中國航天，2017，25（01）：28-32.

[2]繆依展，辛峰，沈伊慧.航天電子產品時鐘信號匹配與濾波設計方法[J].電腦知識與技術，2015，11（12）：225-227.

[3]姜東升，張沛，劉震.航天電子產品金屬晶須形成機理、危害及抑制措施分析[J].導航與控制，2015，14（01）：27-31.endprint