航空装备环境适应性研究与维护分析

苏 涛，曹文静，赵 敏

（1.海军航空工程学院 控制工程系，山东 烟台 264001；2.海军航空工程学院 研究生管理大队，山东 烟台 264001）

航空装备环境适应性研究与维护分析

苏 涛1，曹文静1，赵 敏2

（1.海军航空工程学院 控制工程系，山东 烟台 264001；2.海军航空工程学院 研究生管理大队，山东 烟台 264001）

笔者分析了不同环境对航空装备的影响，通过目前航空装备遇到的各种气候和力学环境要求进行研究，阐述了造成装备环境适应性差的原因，并提出了维护改进的建议，进一步强调了开展装备环境适应性研究的重要性。

航空装备；环境适应性；气候环境；力学环境

航空装备的质量是在研制和生产过程赋予装备的固有特性，在服役期间需要通过合理使用和精心维护加以保持和恢复。对海军航空兵的作战、训练和飞行安全来说，航空装备质量是关系作战胜利、飞行人员生命和国家财产的大事。海军航空机务人员必须熟悉航空装备的质量特性。

环境适应性是装备的重要质量特性，直接关系到装备在作战环境条件下的生存能力，装备的环境适应性是制约装备性能发挥的重要因素之一。

随着我军军事技术的进步和装备实力的加强，航空武器新装备在数量上不断增加。因此，航空装备对环境适应性的要求也更高，所以，提高装备环境适应性，是一项十分迫切而又艰巨的战略任务，应引起研制和生产单位充分重视，把对其研究放到与可靠性同等重要的位置。

1　航空装备的自然环境影响

我国幅员辽阔，气候复杂，不同地区不同季节，外界自然条件差别很大，而飞机通常在露天停放和保管，经常会受到大气湿度、大气温度、日光、雨雪、盐雾、冰雹、风沙等自然条件的有害影响，使航空技术装备的战术、技术性能发生变化，航空材料、油料等的物流、化学性质发生改变，引起故障和缺陷，严重影响了新装备的正常使用和维护。

1.1严寒导致部分装备部件冰冻堵塞，故障率高

严冬季节自然条件使大气温度低，常下雪霜。严冬对装备的主要影响有:有机玻璃、塑料会变脆，橡胶制品变硬，弹性减弱；机件之间间隙发生变化导致密封性变差，连接处的紧度变松或紧；燃料系统内部结冰；座舱内存在冰雪和积水等。各种不良的影响都会引起灾难性后果。

1.2炎热导致部分零部件变质或加速老化

炎热环境对装备的不良影响有:因散热困难，工作温度容易超过规定；润滑脂变质，润滑性能变差；电子、电路稳定性下降，仪表灵敏度下降，指示失灵；高分子材料和绝缘材料老化，性能降低；各种昆虫繁殖旺盛，可能进入飞机内到处结巢，造成飞机通气管、漏油管及空速管堵塞。经验证明，随温度升高，大多数电子元件性能会逐渐恶化。

装备中所使用的各种元器件不同程度地损耗电脑，导致元器件温度上升，并使元器件电子参数发生变化，最终影响装备的电性能。以机载电子设备为例，其工作环境温度要求不高于60℃，短期工作运行极限温度不高于80℃，这样才能保证电子、电气设备工作性能具有可靠性和延长它的使用寿命。而我国南方一些地区，夏季气温一般在35℃以上，有些地区如海南岛、南京、武汉等地，甚至中午气温高达40℃以上，而飞机上温度更可达50℃以上。机载电子设备在非工作状态下，就已处于开始老化的环境条件下，通电工作时，若冷却措施不合适的话，短时间内会很快就处于失效状态，并发生故障。因此，环境高温是引发电子设备现场失效、造成新装备故障高的一个主要的原因。

1.3高湿度和盐雾导致装备故障率高，腐蚀严重

对航空技术装备来说，潮湿空气和雨雾的现象有很大危害影响，它使得材料的外观和物理化学性能都可能发生恶化，设备的性能下降甚至发生损坏，如湿空气对继电器金属接触片腐蚀后，其导电性能开始下降，从而引发设备故障造成损失；绝缘材料在潮湿的环境条件下吸湿后绝缘性能明显降低。

一般用相对湿度这个指标来表示空气的潮湿程度，相对湿度是指空气中水蒸气分压力和同温度下饱和水蒸气分压力之比，也就是空气接近饱和的程度。一定温度下，空气的相对湿度越大，空气越潮湿。潮湿空气对机械电子设备的电阻阻值的变化上有显著影响。机械电子设备所采用的绝缘材料，其绝缘性能对环境温度并不敏感，而对环境的相对湿度却特别敏感，当相对湿度超过一定值时，电子设备的精度和灵敏度明显开始下降，直至失效，甚至烧毁设备。

湿空气和盐雾除了加大了机械电子设备故障率，还对机械设备造成严重腐蚀，尤其南方梅雨季节时，经常因为连续数日乃至数周阴雨连绵，机舱内密封性不足，湿空气和盐雾不仅腐蚀电子设备，舱内其他零部件和机件表面也被腐蚀而生锈，给飞机的维护工作带来很大困难。

2　存在的问题

2.1装备环境适应性研究重视程度不够

长期以来，对装备环境适应性的研究我们也只是停留在环境试验上。在确定试验条件、试验项目、试验等级和试验程序上没有系统研究，没有将环境适应性研究纳入产品的早期研制阶段。而是将重点放在产品定性阶段的鉴定试验的例行试验上。所以引发航空设备被交付部队使用时，有些电子产品绝缘性能下降，带来不安全隐患；即便一些产品已定型，在后期交付使用中仍频频出现问题。

环境适应性设计包括两个方面:一方面，从结构设计考虑，采取减缓其所在局部环境的严酷度；另一方面，则是从元器件、材料、外购设备、结构件或装备和结构设计上预定环境的抵抗能力进行提高。因此，我们必须改变这种陈旧观念:把环境试验只作为一些极端情况或特殊环境的考核，没有把研制产品全寿命期预计可能遇到的各种环境作为研究对象，应把装备的环境适应性研究纳入整个研制过程中去。

2.2试验问题

产品的性能和可靠性、维修性是在试验—分析—改进过程，即TAAF的循环过程中逐步完善的。这个循环中试验是暴露设计缺陷的关键手段。试验越是接近真实的使用环境，就越能有效地激发出产品中存在的固有缺陷，有目的地加以改进。

2.3陆基保障问题

军用飞机在其服役期间，地面停放时间占有很大比例，虽然某型飞机的年飞机强度较大，但是停放时间仍占到服役时间的95%以上。因此，地方环境的影响是飞机结构腐蚀的主要原因，所以陆地维护问题显得尤其重要。目前，我军保障设备的建设落后于装备的发展。例如，陆地上没有遮阳设施，飞机长时间处于暴晒的状态，使表面材料老化，影响性能的发挥，降低使用寿命。

3　自然环境的应对措施

针对以上几种主要环境因素对装备质量的影响，在装备研制中应采取如下几项质量控制措施和可靠性设计措施，以保证装备质量。

3.1可靠性设计与分析

装备可靠性工作包括可靠性分析和可靠性设计两部分。可靠性设计是保证航空装备可靠性的关键步骤，它基本确定了航空装备的固有可靠性。机件、元器件的可靠性是航空装备可靠性的基础，在设计中通过制定可靠性大纲来控制机件、元器件的选择和应用，以保证航空装备的可靠性。

可靠性分析工作是在装备功能设计及功能需求分析的基础上，通过对功能设计和装备功能需求进行可靠性分析。若总体功能和功能设计上装备存在着一定质量问题，可根据此分析进行装备总体功能和功能设计的改进设计。装备功能设计和可靠性分析是往复循环的过程，所以，在装备研制的各个阶段均开展可靠性分析和指导装备功能设计的改进是必要性工作。

3.2抗温度环境的应对措施

降额设计是适当降低功能部件和元器件的使用应力值，以使功能部件和元器件在高温、常温和低温不同环境下，参数特性发生漂移后的输出特性不超出自身的应力范围和不被破坏，从而确保该装备能够正常地运行，例如装备中使用的电阻器件应对其功率进行降额设计，电容器件应对其耐压能力进行降额设计，晶体管应对其功能及耐压进行降额设计，电源模块输出的功率应该大于装备常温情况下使用功率的40%（在低温情况下，装备实际使用功率大于常温使用功率的20%）。

4　改进和提高装备环境适应性的对策

针对目前军用飞机的环境适应性较差的问题，建议从以下几个方面加强工作:进一步重视装备环境适应性研究的重要性，要把它作为武器装备的一个重要特性来对待，纳入研制生产的各阶段；开展环境条件对装备的影响的定量分析和研究工作，尤其要重点研究气候环境和力学环境对航空装备的综合影响研究，注意环境数据信息的搜集和管理，制定标准和要求，为型号研制提供技术支持和保证要求；强化研制生产过程中元器件筛选试验和产品的环境应力筛选的范围和力度，激发早期故障，剔除潜在缺陷，使装备的使用可靠性大大提高；部队在使用过程中应严格按操作规程，及时维护和保养装备，以减弱环境条件的影响；应加强飞机的陆基保障建设。

主要参考文献

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［2］王玉麟.动力装置控制系统可靠性［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1998.

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［4］王衍华.武器装备环境适应性论证［M］.北京：国防工业出版社，2007.

［5］吕进，黄拥元，胡江华.高技术侦察监视与伪装［M］.北京：解放军出版社，2002.

［6］王云渤.飞机装配工艺学［M］.北京：国防工业出版社，1990.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.04.0107

E917

A

1673-0194（2015）04-0140-02

2015-01-17

国家自然科学基金资助项目（61203168）。