提高武器裝備三防性能的思考

吳訓濤 孫 偉

（中國人民解放軍91550部隊41分隊，大連 116000）

隨著科學技術的發展，高新裝備不斷投入使用，在未來戰爭中將發揮重要作用。但是，裝備的三防性能往往會被忽略，或者試驗進行的不充分，導致裝備在使用中出現影響性能的問題。因此，關于三防的試驗及設計引起了世界各國的重視，對三防的相關要求也越來越嚴。特別是在武器裝備正向超精密、超靈敏、超集成方向發展的今天，三防的相關要求將直接影響武器裝備的戰斗力。先進的技術手段要能經受住環境的考驗，經受住濕熱、鹽霧和霉菌的考驗。美軍曾對交付使用的某電子產品進行故障統計，發現一半以上的故障與環境有直接關系，其中溫度、濕度和振動占主因。而在該型設備未使用時，僅處于存放狀態的損壞率高達60%。可見，不能適應當地的存放與使用條件，會造成元器件失效、設備故障，甚至完全喪失功能。

1 三防問題產生的危害

三防指標在設備設計、制作、生產、使用中，雖然與武器裝備的直接作戰效能關系不大，但將會對長期貯存的武器系統是否滿足使用要求起到關鍵性作用。因此，下面將分析霉菌、鹽霧、濕熱對武器裝備系統的危害，從而分析檢驗該指標的必要性。

1.1 霉菌

霉菌屬自然環境，對武器裝備的影響是長期效應，特別是在沿海地區，表現更為明顯。當裝備表面產生霉菌后，無論級別高低均會對其造成一定的破壞。

1.1.1 對材料的侵蝕

霉菌對材料的侵蝕主要包括直接侵蝕和間接侵蝕兩種。直接侵蝕是因為霉菌能分解非抗霉材料，使其發生變化，導致材料特性發生變化，進而失去本身的保護作用。間接侵蝕是指霉菌會在其表面沉積的灰塵、油漬、汗漬和其他污染物上生長，對材料造成損害。霉菌分泌的代謝產物有許多，其中有機酸類產物對裝備的損傷最大，會導致材料腐蝕、性能下降或喪失。此外，在對直接侵蝕敏感的材料上生長的霉菌，還會與其代謝產物、鄰近的抗霉材料接觸而產生侵蝕。例如，霉菌能使材料發生分解反應而老化，影響武器系統中非金屬材料（密封圈）的機械性能和外觀，破壞其氣密性，影響武器系統的使用。

1.1.2 物理影響

霉菌的物理影響主要是其會破壞電子類產品，使其失去原有的特性，出現短路、斷路或阻值變化等。例如，霉菌使絕緣材料發生變化，形成導電通路，或者使其阻值發生變化，直接影響設備的特性。此外，霉菌對光學系統的損害也十分常見，主要由間接侵蝕引起。產生的霉菌會附著在精密活動部件上，進而影響光的傳播，或使其表面變潮濕，導致性能下降。

1.2 鹽霧

鹽霧的危害主要分為兩種：一種是對金屬及各種金屬鍍層的強烈腐蝕；另一種是對電子設備的加速腐蝕。沿海地區的鹽霧含量高，腐蝕性強。

（1）腐蝕效應。在鹽霧作用下，設備容易生銹，大幅縮短設備的使用壽命。

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（2）電氣效應。鹽霧會滲入設備內部，使電子產品內的零部件表面上出現固體結晶鹽粒，嚴重情況下還會引起絕緣度下降，造成短路、漏電等嚴重后果。

（3）物理效應。鹽霧對金屬的腐蝕本質,是含氯化鈉的微小水滴凝聚在金屬表面形成一層含有氯離子和鈉離子的水膜。這是一層中性的強電介質，能腐蝕許多較緊密的在普通情況下相當穩定的金屬氧化膜。

1.3 濕熱

潮濕產生的危害主要表現在以下兩個方面[1]。一方面，材料特性下降。例如，復合材料或非金屬材料內部結構發生變化，導致材料本性發生變化；火藥因潮濕致使點火性能發生變化，極易發生安全事故；潤滑劑類產品本質發生變化，導致潤滑性能下降，最終致使裝備系統整體性能下降。另一方面，產生凝露或游離水，致使電氣短路、熱量傳導特性變差。試驗研究表明，濕熱環境對武器性能的綜合影響比單獨的高溫、高濕環境更加嚴重。濕熱環境中，相對濕度對復合材料的性能影響起主要作用。

可見，三防要求對武器系統的重要性將直接影響全系統的使用壽命，因此必須在裝備的研制過程中重視三防性能，力爭對其進行全面檢驗。

2 提高武器裝備三防性能的設計原則

對于配置在沿海地區的武器裝備，高濕、高熱、鹽霧、霉菌等氣候特征是必須面臨的嚴峻問題。解決不好將會造成武器系統性能和功能的劣化，從而降低武器系統的整體作戰使用效能。為了能夠充分發揮武器系統在沿海環境下的作戰效能，保證武器系統裝備平時保持戰備的良好狀態，戰時充分發揮戰斗力，要求常規武器系統能夠適應沿海氣候環境。

2.1 材料選擇

（1）優先選用抗腐蝕性能優良的材料，如裝備殼體、舵翼面采用鈦合金，舵軸采用不銹鋼等。

（2）選用材料時應重點考慮材料的相容性問題。同一結構體應選用同一金屬材料，避免電偶腐蝕。如果無法選用同一材料，應控制電位差不大于0.5 V。超過時，可以選擇一種過渡金屬，以降低原來兩種金屬的接觸腐蝕。

（3）裝備中非金屬材料的使用應注意耐老化問題，應與整個系統保持一致的使用有效期。

（4）惡劣環境中使用的裝備，應綜合考慮各種因素，采取防護措施。

2.2 結構設計

設備結構設計的優劣將直接影響三防性能，與材料的選用同樣重要。特別是電子設備的結構設計是否合理，對環境適應能力影響最大。設計中，熱應力、機械應力、積水等引起的腐蝕應該重點考慮。對于重點裝備的設計，應采取半密封或密封措施，使其內部設備與外界環境形成物理隔離。

2.3 工藝防護

工藝防護也是三防技術的關鍵環節。在做好材料選用和結構設計的基礎上，應進一步研究工藝防護，以進一步提高產品的三防性能。對整機設備來說，工藝防護措施應在整機氣密設計的基礎上增加表面涂覆，依據裝備性能，綜合考慮材料特性、功能、相容性等要求，使之與周圍介質物理隔離。涂層主要分為金屬覆蓋層、非金屬覆蓋層和化學覆蓋層。

3 提高武器裝備三防性能的思考

三防要求的相關檢驗為一項長期工程，無法通過短期或單獨的試驗得到完全考核，也無法通過綜合試驗得到相關指標的驗證。因此，在平時試驗與工作中，應該注重以下幾個方面。

3.1 制定供選材料目錄，確保來源可靠

武器系統涉及的設計及生產單位較多，因此在各系統進行材料選擇時存在較大的隨意性，不能完全保證所選用材料都是經過專項三防試驗合格后的產品。所以，在武器系統方案論證階段，應梳理系統所用的原材料并形成被選目錄，統一對這些材料進行三防試驗，以確保原材料的來源可靠。

3.2 注重整體的氣密性設計，是有效提升裝備性能的有效途徑

三防設計中，密封設計的重要性不言而喻。優良的密封設計能為內部設備創造好的安裝空間及工作環境，阻止或延緩霉菌、潮氣、鹽霧侵入彈體內部，從而為安裝在彈體內部的儀器設備及電纜提供一個良好的工作環境。

全系統的密封設計包括部段密封設計和接口密封設計。設計中，各部段均為一個整體，可以保證氣密性。部段的對接是保證全系統氣密性的關鍵。在部段對接中，通常使用如圖1所示的密封圈結構。設計時應充分考慮密封圈與密封槽的尺寸，部段結構尺寸較大時還應重點考慮密封圈的固定方式，如使用潤滑脂。此外，需注意潤滑脂與密封圈的相容性[3]。

圖1 部段對接結構示意圖

縫隙腐蝕在武器類產品上也較為常見，且傷害性極強，一旦形成很難根治。實際上，一般工藝中如鉚、焊、螺釘等方法連接都會存在縫隙，若寬度足以使水等介質滯留，就會加劇腐蝕。但在結構設計中，如需在部段殼體上開孔，安裝設備或傳感器需采用密封劑進行螺釘孔位的密封，如圖2所示。

3.3 增加工藝環節，確保密封性

在設計可靠、確保全系統密封性的前提下，應該注重平時的技術準備環節，在允許的條件下，適當增加產品的內壓和外壓氣密試驗項目，依據產品的使用條件制定氣密試驗的條件，待氣密試驗合格后再進入長期貯存。當產品對環境要求較高時，在進入長期貯存前，可適當考慮增加氣體置換環節，使封存在內部的氣體為理想狀態，以滿足使用要求。此外，應對設備研制專用包裝箱。包裝箱應具有氣密作用，在產品裝入包裝箱后定期進行氣密檢查，確保產品與外界環境隔離，具有良好的貯存環境。

圖2 部段開孔密封示意圖

3.4 注重武器裝備的使用和維護，并收集好相關數據

使用單位要注重科學使用和維護武器裝備，按照武器裝備環境要求貯存、維護、使用武器。對已交付定型并處于使用中的產品，應詳細記錄所處的真實環境條件下的存放、測試、裝載等工作信息，特別是與環境相關的專項試驗信息，從而為后續開展相關的三防研究提供基礎數據。同時，要為武器提供最佳的貯存環境，如使用隔離措施、包裝箱等專用防護設備，減少環境對裝備的影響。武器裝備在轉階段，從沿海環境返回后應及時清除表面水分、鹽霧等，經過嚴格保養后才能貯存，力爭能將環境對裝備的影響降到最低[4]。

3.5 加強基礎性研究，重視試驗條件的制定

當前，我國已對武器系統的三防問題進行了梳理，總結其相關經驗，制定了相應的標準，以約束試驗的考核條件。現行的標準有《裝備環境工程通用要求》（GJB 4239—2001）和《軍用裝備實驗室環境試驗方法》（GJB 150A—2009）。各研制單位均以此為基礎進行相關的考核試驗，但標準中的相關試驗項目及條件并不能完全反映真實的惡劣環境，特別是沒有針對沿海地區所特有和極端環境的試驗。因此，研制和使用單位要進一步制定和完善武器系統的環境試驗標準，在現有標準的基礎上，充分利用好武器系統現有的三防相關試驗數據與真實采集數據，綜合分析后制定更加嚴格的試驗條件與考核標準，以能完全檢驗武器系統全壽命的環境要求[5]。

4 結語

武器裝備的整體能力與環境密切相關，而世界軍事史上的無數戰例都證明了這點。隨著武器的廣泛應用和現代戰爭的日益復雜，面臨的作戰使用環境將更加惡劣，各種復雜、極端環境均有可能出現，甚至會出現超出預定的環境，將會嚴重影響武器戰斗力，因此武器必須能夠適應全天候、全地域作戰。