武器裝備環境試驗及靶場條件建設研究*

張 夢

（海軍大連艦艇學院作戰軟件與仿真研究所 大連 116018）

1 引言

環境適應性這一概念最早是在1997 年國防科工委組織召開的“GJB 150實施十周年研討會”上提出的［1］。作為武器裝備對環境的適應能力，是武器系統在實際環境下的性能、效益、可靠性達到理想環境下的程度，它由武器裝備作戰使用對實戰性能的要求和環境對武器裝備的影響程度來決定，是裝備不容忽視的質量特性。任何武器裝備壽命周期內都會受到各種氣候、力學環境的單獨、組合和綜合的作用。這些作用方式可能會使武器裝備的材料和結構受到腐蝕和破壞，造成電子器件、部件和裝備性能劣化和功能失常，從而影響其作戰效能，使軍事行動失敗［2］。武器裝備的進步和新軍事變革的發展，對武器裝備的環境適應性研究工作提出了不斷深化發展的要求。

2 環境適應性概念

GJB4239-2001《軍用環境工程通用要求》中，將環境適應性定義為：裝備在其壽命期預計可能遇到的各種環境的作用下能實現其所有預定功能和性能和（或）不被破壞的能力［3］。環境適應性是裝備的固有屬性，也是一種重要的質量特性。它的影響因素有很多，主要是選用環境適應性滿足要求的元器件和部件，減緩環境影響的設計，以及增強抗環境作用能力的設計和工藝，如圖1所示。

圖1 武器裝備環境適應性的決定因素

不難看出，如果武器裝備在最初設計時的材料、結構件、設計和工藝一旦確定，那其環境適應性也基本形成［4］。因此，我們從立項論證開始就要有明確的目標，將環境適應性作為一項戰技指標納入到工程研制和生產過程中，并在裝備研制要求及合同文件中予以明確［5～6］，這就需要靶場在試驗與鑒定時對環境適應性各項內容進行充分考核，通過試驗，分析環境對其作戰使用性能的影響，特別是裝備耐受最惡劣的運輸儲存環境而不被損壞的能力，以及在極端自然環境條件下正常工作的能力，確保武器裝備在多元化作戰任務條件下能有效發揮其綜合效能。

3 研究現狀

3.1 國外研究現狀

20世紀50年代以前，受氣候環境、貯存環境等因素綜合影響，一些軍用裝備還未使用就屢屢出現損壞和失效現象，可謂“兵未戰而先敗征”。德軍二戰失敗的重要因素之一就是軍隊的人員和武器裝備不能適應蘇聯冬季嚴寒的低溫環境，造成了大量非戰斗減員和武器裝備失效［7］。一些軍事發達的國家不得不防患于未然，開始了武器裝備環境適應性的研制工作。以美國為例，早已把環境試驗作為鑒定武器裝備定型的必經之路，1949 年就在佛羅里達州的空軍基地建立了“麥金萊氣候實驗室”，至今在全球各地建立了能滿足各類裝備的試驗場達50 多個，覆蓋了全世界各種典型的自然環境條件［8～9］。據有關資料統計，美國某試驗場在一個典型年份里要累計發射炮彈170000 發，出動飛機4000架次，履帶及輪式車輛行駛10000英里進行試驗，以便掌握作戰環境下最大可能發生的故障，使武器裝備獲得較高的使用環境適應性和可靠性水平。俄羅斯、日本、英國等國家也都建立了不同氣候類型、不同規模的暴露場站，有些國家甚至還建造了海上試驗場。

3.2 國內研究現狀

長期以來，我國環境試驗處于行業分割、站網零散、手段落后的狀態。經過一代代人的不懈努力，在國防科工委的領導下，進步喜人。目前國防科技工業已經建立了覆蓋我國7 大氣候區域、3 大海域的自然環境試驗站網［10］。擁有具備各種環境試驗能力的實驗室150 多個，比如北京環境與可靠性試驗中心、北京強度環境研究所等。北京環境與可靠性試驗中心是專門從事環境適應性及可靠性的專業試驗中心，試驗中心的環境試驗設備能夠進行低氣壓（高度）、快速減壓、高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱、吹砂、吹塵、淋雨、太陽輻射、霉菌、鹽霧、振動、飛機炮振、沖擊（碰撞）、加速度、積冰/凍雨、溫度-高度、溫度-濕度-高度、溫度-濕度-高度-振動等項目的環境適應性試驗，滿足GJB150、GJB150A、GB/T2423、MIL-STD-810F 等環境試驗標準的要求。同時，試驗中心的可靠性試驗系統，試驗箱容積從0.4m3～16m3，振動臺推力從1t～16t，能夠進行環境應力篩選、可靠性增長、可靠性鑒定等類型的可靠性試驗，滿足GJB1032、GJB1407、GJB899A 等標準的要求。北京強度環境研究所是中國航天系統結構強度和環境可靠性工程的專業中心研究所，亦是我們所熟知的702 研究所，其全箭振動塔、靜力試驗大廳等大型試驗設施堪稱國內之最。

由于國防工業基礎薄弱，我國武器裝備的環境適應性研究工作都在借鑒國外研究的基礎上進行，相對滯后，標準的制定主要是學習美軍，比如GJB 150 借鑒了MIL-STD-810C，GJB 4239 借鑒了MIL-STD-810F［11］。美國的裝備環境工程標準始終走在世界前列，制定及時、定期修訂，形成了較為系統和完整的標準體系［12］。

4 靶場條件建設的必要性

環境試驗場地設備是實驗室建設的核心，也是裝備環境工程發展的物質基礎。目前，武器裝備環境適應性試驗多采用組部件在陸上環境實驗室進行，部分主要環境性能指標的考核采用分析模擬等方法進行評估，存在不完善、不全面、不真實等問題，全彈（雷）實際作戰使用未能得到全面檢驗。造成這種現象的原因主要有兩個方面：一是基礎場所、設施設備等試驗保障能力有限；二是靶場從事研究基礎弱、重視性差，思想觀念還停留在武器裝備基本性能試驗的框架內。

以裝備形成戰斗力為標準，加強實戰背景條件下的考核，加大在惡劣氣候環境、復雜地理環境、電磁干擾環境和戰術對抗背景下試驗考核力度，充分暴露武器裝備在設計、研制和使用中存在的問題，不斷提高定型試驗考核效能和水平，是各級首長、機關提出的具體要求，是靶場必須考慮的重大發展問題。因此，成立一個論證團隊、進行持續研究、儲備更多的知識信息和建設方案，以適應武器裝備快速發展的需要，是當前必須面臨的問題。

5 環境試驗系統建設構想

逼真而充分的試驗與鑒定是武器裝備定型和生產的前提，不但要做模擬試驗，而且更重視自然環境試驗。環境適應性試驗是作戰試驗與鑒定的重要組成部分，加強環境試驗系統建設，是武器裝備環境試驗保障條件體系建設的需要。

立足實戰化條件，建立完善的水中兵器環境試驗系統，能夠著力解決環境適應性試驗的基本保障條件，解決目前國內無法完成整彈、整雷環境試驗的難題，解決高海況無法考核難題。例如，某型魚雷研制總要求規定“九級海況下不損壞”，該型魚雷雖然進行了戰雷裝載可靠度試驗、四級和五級海況發射試驗，但九級海況不損壞由于受試驗實施難度限制，短期內無法進行實際試驗考核。其他型號魚雷、某型深彈同樣面臨無法考核的難題。為實現這些要求，建立環境試驗系統，是必不可少的基本條件。

5.1 基本性能環境試驗系統

基本性能環境試驗系統主要包括氣候環境試驗系統、力學環境試驗系統、電磁環境試驗系統等。

基本性能環境試驗通常以試驗室試驗為主，國內科研院校建有各種類型的環境實驗室。過去進行的水中兵器環境試驗是借助工業部門的設施完成，使得試驗地點分散、試驗周期長、組織協調環節多、試驗進度難于控制等試驗不利因素。同時，武器及武器系統環境實驗室模擬試驗，只能進行功能檢查，不能夠進行武器實彈試驗，武器是否滿足極地或熱帶等區域的環境適應性要求，也還未知。

圖2 靶場環境適應性試驗系統結構示意圖

氣候環境和力學環境有兩種建設方案，一是實驗室固定方式，這種方式能夠滿足GJB150、GJB150A 等全部試驗內容，其缺點是建設規模大；二是綜合環境試驗方艙方案，將常用的高溫、低溫、溫度變化、交變濕熱、霉菌及鹽霧等試驗內容綜合為一體，在箱底部加裝振動裝置，可以進行一定程度的振動試驗，這種方案的缺點是只能完成部分試驗內容。

采用實驗室與綜合環境試驗方艙相結合的建設方案，實驗室主要完成淋雨、大型武器裝備振動、沖擊（碰撞）、跌落等試驗內容；環境試驗方艙為可移動式，滿足艦載使用要求，能夠遂軍艦形成海上環境試驗場的發射陣地，對全彈整體使用性能的溫濕度環境適應性進行考核。

電磁環境試驗系統包括磁場及電場輻射、磁場及電場測試等試驗內容，能夠滿足GJB152A等環境試驗標準的要求，主要解決水中兵器及武器系統電磁環境適應性試驗無保障條件的難題。

5.2 作戰適應性環境試驗系統

作戰適應性環境試驗系統主要包括自然環境試驗系統、高海況環境試驗系統等。

自然環境系統主要解決水中兵器自然環境戰斗有效期試驗，包括庫房及艦艇存放期（非密封）、庫房（密封）、艦上存放期（密封）。解決水雷抗自然干擾試驗、水雷引信抗流試驗、抗潮汐性能試驗、錨雷抓力試驗、浸漬試驗、抗生物性能試驗、抗臺風試驗等系統建設。

高海況環境試驗系統主要由海上試驗方艙、水平發射裝置、垂直發射裝置、傾斜和搖擺裝置、記錄設備、錨定設備及吊放設備組成。試驗方艙主要用于在規定極端溫度、時間條件下遂行水中兵器發射試驗、運輸試驗、綜合環境適應性試驗、裝載可靠度試驗等，檢驗兵器的裝載、發射及運輸安全性。這些極端溫度環境，靶場無條件進行。

6 結語

我國對武器裝備環境試驗及環境適應性的研究工作重視不夠、差距明顯［13～14］，總體而言，針對裝備用材料、工藝、部件開展的環境適應性工作開展較多，針對分系統、整機（雷、彈）開展的工作較少；開展的自然環境試驗和實驗室環境試驗較多，而使用環境試驗開展較少；對環境的短期影響考核較多，環境的長期慢作用考核較少。這一現狀是多方面的原因造成的，也與國家的經濟實力密切相關。未來我們必將走出實驗室，更多的走向外場，所以加強環境試驗場地的建設成為必然，特別是極端環境條件的試驗場。除此之外，一些新的試驗手段如仿真技術、虛擬試驗技術及相應的評價機制等也應開始廣泛研究，為后續的試驗考核與評價提供充分的技術支持。

世界各國都在進行環境適應性研究，美國、日本等國都在積極進行武器裝備海洋適應性研究和建立海洋環境資料數據庫等。從提高我國武器裝備的使用效能和未來軍事斗爭的準備需要，我們也應該盡快制訂環境適應性評價的指導性標準，明確環境適應性評價的內容和方法，實現從戰術技術性能考核向作戰適用性轉變，并為最終轉向實戰考核做準備，以適應武器裝備試驗與鑒定的需要，對打贏未來戰爭具有十分重大的意義。