民航空管通信設備環境可靠性測試方法討論

楊雨航 田良 張勇

摘要：環境試驗主要是為了模擬各類嚴酷環境對設備造成的影響，在設備投入使用前開展環境試驗也是為了將設備的各類問題能夠提前暴露出來。本文以民航空管甚高頻地空通信電臺為例，簡述該類設備依據標準開展各類環境試驗的方法以及建議補充試驗的項目。

關鍵詞：環境試驗;民航空管設備;甚高頻地空通信電臺;試驗方法

中圖分類號：TN915.06 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）07-0024-03

0 引言

空管通信設備主要用于管制員與飛行員之間進行陸空對話，指揮飛機按計劃起飛、巡航和降落，所以該類設備應用于飛機的整個飛行階段，由此可見，空管通信設備在民航飛機飛行過程中起著至關重要的作用。由于機場、空管站、管制中心等所處的地理環境不同，所以甚高頻通信設備也應用于不同環境，無論是酷熱的夏天還是冰冷的冬天，無論是腐蝕性較強的海邊還是空氣稀薄的高山或高原，都要確保其功能性能滿足使用需求。為保證甚高頻設備能應用于這些環境，需要在投入使用前或出廠前進行環境試驗，考慮各類環境對甚高頻通信設備的影響，確保設備功能性能在各類復雜環境下都能滿足使用需要。

環境試驗是將設備暴露在自然的或人工的環境條件下使其經受各種環境條件，以評價產品在實際儲存、運輸和使用的環境條件下的功能性能，并分析研究環境因素對其造成的影響程度。通過使用各種環境試驗設備模擬高低溫、濕度、氣壓、鹽霧、沖擊以及振動等情況，加速設備在使用環境中的狀況，驗證其是否達到在研發、設計、制造中所預期的質量目標，從而對產品進行整體評估，進而確定產品的可靠性。

1 民航空管通信設備介紹

依據民航局CCAR-87《民用航空空中交通通信導航監視設備使用許可管理辦法》規定，將民航空管設備分為通信、導航和監視設備三類[1]，設備分類情況見表1。

甚高頻地空通信電臺的設備安裝環境及基本工作原理見圖1。

如圖1所示，甚高頻地空通信電臺分為室內部分（主機、遙控盒、話筒等）和室外部分（天線）。為了保證通話覆蓋范圍以及通話質量，其室外部分的天線多數安裝山頂或周圍無遮擋物的地區，這樣就使天線長時間暴露在溫度過高或過低的環境下，沿海地區的設備還面臨鹽霧的腐蝕，各類嚴酷的天氣都將對天線的使用和壽命造成直接影響。所以，設備在投入使用前做各種環境試驗就顯得非常必要。

2 甚高頻電臺環境氣候測試方法介紹

MH 4001.1-2016《甚高頻地空通信地面系統 第1部分：話音通信系統技術規范》對設備的振動、沖擊、工作環境溫度、儲存環境溫度、相對濕度、最大海拔高度等進行了詳細要求[2]。其中振動、沖擊主要模擬設備在運輸、安裝過程中的振動以及后期可能會遇到的地震等環境因素，確保設備在這些條件下仍能正常工作，而工作環境溫度、儲存環境溫度、相對濕度、最大海拔高度就是考慮到設備的安裝環境面臨的各類氣候而進行的約束。以下就氣候環境試驗方法進行描述。

2.1 甚高頻地空通信電臺環境試驗要求

（1）正常條件工作溫度：0℃～+40℃;

（2）極限條件工作溫度：-20℃～+55℃;

（3）天線、饋線等室外設備工作溫度：-40℃～+55℃;

（4）儲存環境溫度：-40℃～+60℃;

（5）相對濕度：小于或等于95%;

（6）最大海拔高度：大于或等于3000m。

2.2 溫度試驗

標準制定的測試方法包含以下幾類試驗，以此來考驗設備在標準要求的極限溫度下是否能正常運行以及設備是否能經受極限溫度的變化造成的影響[3-4]。為保證設備的環境試驗結果可靠，其在試驗箱中的位置擺放應如圖2所示。

（1）-20℃條件下進行功能性能測試;

（2）+55℃條件下進行功能性能測試;

（3）-40℃設備儲存試驗;

（4）+60℃設備存儲試驗;

（5）-40～+60℃溫度循環試驗;

（6）-40～+60℃溫度沖擊試驗。

2.3 濕度試驗

依據標準要求，設備需在濕度不大于95%的環境下能夠正常運行，通常需要將被測設備在95%濕度下儲存至少96小時[5]。

2.4 氣壓試驗

依據標準要求設備需在最大海拔高度應不小于3000米的環境下能夠正常運行，依據海拔高度和氣壓的關系制定的測試方法包含70.957kPa氣壓下儲存至少4小時以及70.957kPa氣壓下開展功能性能測試[6]。

2.5 綜合分析

試驗前后需對設備的主要功能性能進行測試，并分析比較試驗前后的測試數據，以此判定當前試驗對設備是否造成影響，以及影響程度等。當試驗要求在極限氣候條件還需開展測試時，則需要分析三次測試的結果。同時，試驗前后也需要檢查設備的外觀否有明顯變化。

3 建議

通常，按照上述試驗方法就可以驗證甚高頻通信電臺能否在各類氣候條件下正常工作，但是，由于室外部分安裝室外，其環境因素相對更加惡劣，所以，也可適當增加其他方面的測試，以確保設備功能性能能夠滿足使用要求，保證設備運行安全：

（1）室外部分可增加鹽霧試驗。如果天線安裝地點位于海邊，那么天線將面臨長期的鹽水腐蝕，所以天線的抗腐蝕能力必須得到保證[7]。

（2）室外部分可增加溫度-濕度-高度綜合試驗。天線安裝在高海拔地區時，可能面臨溫度和濕度的同時變化，那么設備是否能經受住這些變化也需要得到驗證。

（3）室外部分可增加防水、防塵試驗。室外天線長期暴露于外界，雨水和沙塵對設備的影響也不能忽視。

（4）設備的高度試驗可將海拔高度可適當提升。以西藏為例，平均海拔高度超過4000米，天線的安裝位置又處于周圍較高點，那么在這種條件下，標準要求的3000米則根據需要進行適度調整。

4 結語

任何設備必然處于一定的環境之中，需要在一定的環境條件下使用，因此都擺脫不了環境對其造成的影響，尤其是民航空管設備，安裝條件相對惡劣，安全性要求更高，更應該在產品設計、研制、生產、測試、使用全過程得到重視，所以投入使用的設備需經過環境試驗，這也是非常重要的環節之一。

參考文獻

[1] 中國民用航空局.民用航空空中交通通信導航監視設備使用許可管理辦法[Z].2002-07-02.

[2] MH/T 4001.1-2016，甚高頻地空通信地面系統，第1部分：話音通信系統技術規范[S].

[3] GB/T 2423.1_2008，電工電子產品環境試驗，第2部分：試驗方法，試驗A：低溫[S].

[4] GB/T 2423.2-2008，電工電子產品環境試驗，第2部分：試驗方法，試驗B：高溫[S].

[5] GB/T 2423.3-2016，電工電子產品環境試驗，第2部分：試驗方法，試驗Cab：恒定濕熱試驗[S].

[6] GB/T 2423.21-2008，電工電子產品環境試驗，第2部分：試驗方法，試驗M：低氣壓[S].

[7] GB/T 2423.17-2008，電工電子產品環境試驗，第2部分：試驗方法，試驗Ka：鹽霧[S].