试论环境试验的分类

徐辉

（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西南昌 330024）

试论环境试验的分类

徐辉

（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西南昌 330024）

环境试验在装备研制生产过程中不可或缺。环境试验技术是充分考虑装备在其使用寿命周期内所经受的各种环境条件，通过将装备暴露在人工模拟或自然环境条件下，考核其环境适应能力的试验方法。

环境适应性；人工模拟；自然环境

0 引 言

环境适应性指装备在其寿命期内预计可能遇到的各种环境条件的作用下，实现其所有预定功能、性能和（或）不被破坏的能力，是应用于户内外或各类严酷环境条件下的装备的重要质量特性。随着装备从低空向高空、亚音速向超音速快速发展，使用环境越来越恶劣，装备的环境适应性也越来越重要。

评价装备的环境适应性能力关键在于环境试验[1]。环境试验所采用的试验方法和试验手段是否能准确地反映装备在实际运输、贮存和使用过程中的真实情况，直接影响了对装备环境适应性能力的判断。因此，装备环境适应性试验技术与试验设备的研究一直以来成为世界各国着重关注的问题。

1 环境试验的重要性

第二次世界大战期间，装备受环境影响的事例就更多了[2]。如德国的V2导弹本来是他们的杀手锏，由于长期储存，受环境因素影响，造成发射的成功率和准确度大大降低。二战期间著名的斯大林格勒大雪战，在寒冷的冬天，德国的机械化部队的机械故障率成倍地增加，严重地影响了其效能。这是在该战役中德国失败的重要原因之一。在二战期间及以后，环境适应性就更加引起人们重视，各国纷纷开展研究，制订各种有关标准。

国内外的部分统计资料表明，装备发生故障或损坏的原因一半以上是由于使用该装备的环境因素引起的，如表1[3]。

可见，环境因素对装备非常重要，有不可忽视的影响,为了使装备有很好的环境适应性,从而提高其使用可靠性,在开发研制阶段,就应进行环境试验。

2 环境试验的目的

环境试验提供了一种确定的、验证环境影响的手段，目的在于发现装备在结构设计、元器件、材料选择以及工艺方面的缺陷，以便采取适当的措施，改进装备预期使用环境的适应性；其次是鉴定、考核装备的环境适应性，验证是否满足标准、技术规范或用户的要求，并作为投产或批生产接收或拒收决策的依据；再者就是为使用、维修和后勤保障提供有用的数据信息。

表1 中、美部分军用航空装备故障情况

3 环境试验的分类

环境试验的分类取决于采用的分类原则。按试验场所和提供环境条件的方法分类，可分为试验室试验、使用环境试验和自然环境试验 （天然暴露试验）按环境因素的特性分类（图1），可分为气候试验、动力学试验和综合环境试验，按其在装备采办的过程中的应用阶段分类（图2），可分为环境适应性研制试验、飞行器安全试验、环境鉴定试验、环境验收试验和环境例行试验。

应当指出，进行环境试验时，施加环境应力的方式有三种，第一种是各环境应力单一施加，称之为单因素环境试验，如高温试验，每次试验只涉及一个环境因素；第二种是两个或两个以上的环境应力同时施加,称之为综合环境试验,综合环境可以是两个气候环境因素的综合，如温度—高度试验；也可以是气候环境因素与动力学环境综合,如振动—温度试验；第三种是各种环境应力以一定次序序贯地施加，称之为组合环境试验。

图2 试验室试验主要项目

3.1 试验室试验

3.1.1 试验室试验的目的及其用途

试验室试验用于验证研制或生产的装备在极端环境条件下是否会被损坏或能否正常工作,为采取改进措施提供信息,或者为研制阶段定型和生产阶段验收决策提供依据。装备在其研制和生产的不同阶段进行的环境试验的目的和用途、采用的试验项目和环境条件的严酷度等是各不相同的（表2）。一些常用环境试验对装备产生的影响见表3。

表2 武器装备研制生产各阶段的环境试验

表3 一些常用环境试验对装备产生的影响

3.1.2 试验室环境试验的优缺点

试验室环境试验的优点是其环境应力、负载条件和电应力的施加都可以严格地控制在规定容差范围内,保证整个试验在受控的条件下进行,从而保证试验的重现性和试验结果的可比性。正因为具备这些优点,可以进行适当剪裁并将其应用于表2所述的各个阶段的不同目的试验。特别是研制阶段早期,应用加速或加剧应力进行试验室内环境试验,这对于迅速提高研制的武器装备的环境适应性是十分重要的。而缺点是由于受到试验设备能力和费用的限制,其试验对象仅限于一些体积、重量较小的装备,且不可能进行非常真实的综合环境模拟和装备间接口的模拟,使试验效果受到限制。此外,有些环境如生物环境也很难进行模拟。

3.2 使用环境试验

3.2.1 使用环境试验的目的及其用途

使用环境试验是在规定的实际使用环境条件下考核评定装备环境适应性水平的试验。由于试验室试验设备能力和资源等的限制,许多装备不可能在试验中进行环境试验,即使是试验室试验设备能够提供必要的环境应力,试验室试验也不可能完全模拟真实的使用环境、负载循环和各种接口条件,因此不可能进行全面的考核。所以不仅一些无法在试验室内进行试验的大系统和设备需要进行使用环境试验,而且一些能在试验室内安排环境试验的设备也需要进行使用环境试验,以补充试验室试验的不足。

3.2.2 使用环境试验的优缺点

使用环境试验的优点是将装备置于真实的使用环境中使其经受各种环境条件的综合作用，并模拟了实际的负载条件和接口界面,因而试验的真实性高,能够起到试验室试验难以完全起到的作用。而缺点是不可能保证试验完全在受控的条件下进行,因此试验条件和试验结果的重现性差。特别是一些受自然环境影响的气候环境条件如温度、湿度和淋雨等,使用环境条件往往不可能在短时间内全部提供,例如由于极冷和极热的环境往往几十年出现一次,要使其在研制期内经受极冷和极热的温度环境,往往是不现实的,不是人为能控制的。因而一些使用环境试验往往不能经受到所有真实环境条件,从而影响了其效果。使用环境条件的不可控制性和重现性差,使其更多地用于一些试验室无法进行试验的装备和用作研制过程中的使用验证试验,而不适用于早期的环境工程研制试验。

3.3 自然环境试验

自然环境试验（天然暴露试验）是指将装备存放在自然暴露场中(包括户内、户外),使其长期经受自然气候环境各种侵蚀作用,以考核自然环境的影响。自然环境试验时,试验样品处于不工作状态,由于不是加速试验,暴露时间很长,往往是经受多少年后才能评估其结果。

4 结 语

环境试验是装备环境工程工作重要的组成部分，贯穿于装备设计、研制、生产和采购各个阶段，已经成为提高装备环境适应性、可靠性、安全性和维修性的重要技术手段[4]。为适应装备建设发展，需要为新研装备提供环境基础数据和环境适应性设计技术，对环境工程工作及其环境试验技术提出了更高更新的要求，试验及评价技术将发挥越来越重要的作用，环境试验及评价技术更具广阔的发展前景。

[1]周修源,江鲁.环境试验技术与设备发展概述.中国仪器仪表，2008,6.

[2]王德言，张建国等.环境试验与可靠性试验技术的发展.装备环境工程，2005,10.

[3]陈谋义.环境试验的重要性及环境试验设备的有关问题.环境技术，1999,2.

[4]信息产业部电子第五研究所环境工程研究中心.环境试验研究.电子产品可靠性与环境试验，2005,12.

>>>作者简介

徐辉，男，1982年1月出生，2005年毕业于南昌大学，工程师，主要从事装备质量技术工作。

Discussion on Classification for Environmental Testing

Xu Hui
(Nanchang Navy Representation Office,Nanchang,Jiangxi 330024)

Environmental testing is indispensable during the development and production process of the electronic equipment.Environmental testing technology is test ways which assesses the ability of environmental adaptability to give full consideration to a variety of environmental conditions experienced by the equipment in its life cycle by putting products exposed under the artificial or natural condition.

environmental applicability;artificial condition;natural condition

2014-10-11）