民用飛機雷達罩濕熱環境適航符合性驗證方法探討

馮斯棟 中航西飛民用飛機有限責任公司

一、引言

雷達罩位于飛機機頭前端，處于非氣密區域，用以保護雷達天線免受氣動載荷、淋雨、靜電、雷電、冰雹或其他沖擊等外界環境的影響。本文就民機雷達罩濕熱環境適航符合性驗證方法進行探討。

二、適航規章要求

中國民用航空規章第25 部CCAR 25.1309（a）款是對設備、系統及安裝設計的總要求，內容為：“凡航空器適航標準對其功能有要求的設備、系統及安裝，其設計必須保證在各種可預期的運行條件下能完成預定功能。”

雷達罩作為具有一定功能的機載設備，必須保證在飛機可預期運行的各種環境下均能可靠穩定的實現其各項功能。雷達罩必須保證在各種自然環境及機械環境條件下雷達罩的電性能及力學性能均不會發生影響其功能的顯著變化。

對于CCAR25.1309a 的要求，在雷達罩的設計中，所選擇的材料及結構形式均應考慮到是否滿足飛機運營的各種環境的要求。通過試驗的方法驗證雷達罩在溫度-高度、溫度變化、濕熱、防水、流體敏感、沙塵、霉菌、鹽霧、雹擊等自然環境下是否會影響其功能。本文僅針對濕熱環境適航符合性驗證方法進行敘述。

三、驗證方法

對于CCAR 25.1309a 條款，采用MC1 設計說明、MC4 試驗室試驗的方法進行驗證。

RTCA/DO-160《機載設備環境條件和試驗程序》是美國FAA 規定的近200 項機載設備TSO 標準中大量引用的環境試驗標準，也是歐洲聯合航空局（JAA）及世界各國適航性當局認可的機載設備環境試驗標準。其歷次版本均是機載設備適航取證過程中進行環境試驗考核主要依據的標準。

根據RTCA/DO-160G，機載設備應根據其安裝位置、功能、使用特性等差異通過不同的試驗類別來驗證其性能。由于雷達罩在直接接觸外界空氣的條件下工作，為了確定雷達罩對高溫及高濕試驗條件的適應性，根據RTCA/DO-160G 中第6 章濕熱試驗的C 類——外部濕熱環境進行試驗。

（一）驗證思路

試驗件采用代表雷達罩結構和材料特點的結構樣件和介電性能試驗件。

結構樣件用于試驗前后外觀檢查，尺寸為300mm×300mm, 為按照雷達罩的成型工藝及鋪層要求制作的夾層結構平板（周邊為實芯結構）。結構樣件的蜂窩夾層區域厚度和雷達罩裝機狀態一致，蒙皮選用同牌號的復合材料體系，蜂窩芯層選用芳綸紙蜂窩和柔性蜂窩。

在結構樣件涂有白色面漆的一側安裝防雷擊分流條模擬件和螺母組件模擬件。防雷擊分流條模擬件通過螺釘和螺母組件模擬件安裝在復合材料上，安裝要求與裝機狀態相同，但不要求防雷擊分流條長度與裝機狀態相同。結構樣件所用密封劑、涂層等材料與雷達罩裝機狀態相同。

介電性能試驗件用來測試干態和濕態下試驗件的介電性能（介電損耗tgδ 和介電常數ε），試驗件尺寸為22.76mm×10.06mm×4.73mm，材料同雷達罩復合材料。室溫條件下測試介電性能的試驗件3件，濕熱試驗后測試介電性能的試驗件3件，共6 件。

（二）試驗設備

濕熱試驗選用的設備為高低溫濕熱試驗箱。試驗箱設有排氣孔，以防氣壓升高，并采取措施防止水滴到設備上。流過暴露區的空氣速度應在0.5m/s～1.7m/s 之間。試驗箱采用蒸汽的方法加濕試驗樣品周圍的空氣，所用的水在25℃條件下測得的pH 值在6.5～7.5 之間或電阻率不低于250,000 歐姆·厘米。

除水之外，試驗過程中無其他物質與試驗樣品直接接觸，以防止引起試驗件的劣化或影響試驗結果，無任何銹蝕或腐蝕性污染物及其他物質引入試驗箱內，試驗樣品周圍空氣的除濕、加濕、加熱、冷卻所用的方法不會改變試驗箱內的空氣、水或水蒸氣的化學成分，試驗件在試驗箱的擺放位置與試驗箱壁至少保持10cm 距離。

（三）試驗方法

a.濕熱試驗

根據RTCA/DO-160G，試驗程序按下列步驟進行：

步驟1：將受試樣品按實際使用狀態安裝在試驗箱內。步驟2：受試樣品在38±2℃和相對濕度85±4%條件下保持穩定。步驟3：在2h±10min 內，將試驗箱溫度升到55±2℃，相對濕度升到95±4%。步驟4：保持試驗箱溫度55 ℃和相對濕度95±4%，時間至少為6h。步驟5：在以后的16h±15min 內，將溫度逐漸降到38±2℃。在此期間，保持盡可能高的相對濕度，且不允許其低于85%。步驟6：步驟3，4 和5 構成一個循環，重復這些步驟直到共完成6 個循環。步驟7：試驗結束后，將試驗件從試驗箱內取出，用干燥的壓縮空氣吹干試驗件表面凝露，去除后立即對試驗件進行檢測。步驟8：最后檢測。恢復至常溫后對結構樣件進行外觀檢查，對介電性能試驗件按照波導短路法開展介電性能測試，與室溫檢測結果進行對比分析并記錄。

b.介電性能測試

試驗程序按下列步驟進行：

步驟1：開機預熱1h，使系統進入正常工作狀態。步驟2：測定信號源工作頻率。步驟3：標量網絡分析儀反射測試單元誤差網絡校正。步驟4：在傳感器終端緊貼被測介質試樣，測定置有介質試樣時的復反射系數。步驟5：記錄數據及介電性能參數。

（四）試驗判據

試驗后，對結構樣件進行外觀檢查，結構樣件不能出現分層和永久變形，表面涂層不出現褪色、開裂、鼓包、脫落，金屬表面不銹蝕。

采用波導短路法測試介電性能試驗件的介電損耗角正切tgδ 和介電常數ε，介電損耗角正切tgδ 不得大于0.023，要求試驗件介電常數ε 的變化不得大于±0.1。

四、總結

本文對民用飛機雷達罩如何滿足CCAR 25.1309（a）條款要求進行了探討，并依據要求提出了雷達罩濕熱環境適航驗證的試驗思路和方法，并對試驗程序進行了詳細闡述。