空空导弹高温试验实施研究

刘新佳 郭强岭

（中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）

高温环境是空空导弹贮存、运输和使用过程中不可避免的环境。高温环境与其他环境因素的综合作用，直接或间接地影响空空导弹的性能。如高温能引起空空导弹局部尺寸发生变化、导引头罩和光学引信等破坏、电子部件性能劣化、发动机药柱产生裂纹、密封部件泄露、零部件和表面涂层破裂、有机材料褪色裂开或出现裂纹、工作寿命缩短等［1·］。

因此，为了提高产品对高温环境的适应能力，保证产品在未来寿命期环境下能够正常工作，在产品的研制、定型和批生产各个阶段均应开展高温试验。

1 试验程序的选择

GJB150.3A-2009《高温试验》规定了高温试验的两大类试验程序：程序I——贮存，程序II——工作。装备在选取试验程序时，应根据装备实际工作环境和使用情况，选择其中一个或同时选取两个［2-3］。

1.1 程序I——贮存

程序I主要用于考核装备贮存期间高温对其安全性、完整性和性能的影响。根据适用对象不同，此程序又细分为恒温贮存和循环贮存。

当装备贮存场合不受太阳光直接照射，完全取决于其附近的发热设备或有关热源（电动机、发动机、电源、高密度电子封装件等）时，应以测得的实际环境温度作为贮存试验温度，此时由于不受太阳辐射影响，温度不会按日循环变化，此时应选择恒定温度贮存试验。

当装备贮存于直接受太阳照射的环境时，应选择循环贮存试验程序。在确定循环贮存温度时，不仅要考虑贮存区域的自然环境温度，还应考虑由于遮蔽、密封、太阳辐射等因素可能引起的环境温度升高，即“诱发温度”。为真实模拟实际环境温度对产品的影响，实际使用中，通常选用“诱发温度”作为高温贮存试验的考核温度［4］。

1.2 程序II——工作

程序II主要用于考核装备工作期间高温对其性能的影响。与程序I 类似，根据适用的对象不同，也细分为循环工作和恒温工作。

高温工作日循环试验强调工作环境温度模拟日循环变化，这种环境通常在地面、野外使用的固定安装设备才可能遇到。装在飞机、导弹、车辆、舰船上/内的设备在工作时不会遇到这种环境，应选择恒温工作试验程序。

2 试验持续时间

2.1 贮存试验持续时间

贮存试验持续时间主要取决于装备在贮存温度下的停留时间。对于恒温贮存试验时间，规定试验样品温度达到稳定后，再继续保持该试验温度至少2h，以确保试验样品内部元（部）件温度真正达到稳定。假设认为2h不能满足要求，则应根据实际情况额外增加热浸时间，以确保试验样品的所有部位真正达到温度稳定。

对循环贮存试验时间规定为至少7个日循环，主要用于模拟正常年份在最严酷地区、最严酷月份内极端温度出现频率为1%的小时数。每个循环中最高温度持续时间大约1h。若受试产品中关键材料对高温非常敏感时，应增加试验循环数以保证其满足设计要求［5］。

2.2 工作试验持续时间

工作试验持续时间主要取决于装备在工作温度下的停留时间。对恒温工作来说，试验时间规定为以下3部分所用试验时间之和。

试验样品温度达到稳定后，再继续保持该试验温度至少2h，以确保试验样品内部元（部）件温度真正达到稳定。

使试验样品在第1 条规定的温度条件下工作，直至试验样品温度再次达到稳定。

为工程化起见，规定受试产品内部热容量最大的功能部件或关键部件每小时温度变换不超过2℃就认为受试产品本身达到了温度稳定。

对循环工作试验时间规定为至少3个循环。一般情况下，3个循环足以使受试产品达到其最高响应温度。如果不能，则最多采用7个循环，这种情况往往出现在热惯性大，温度响应很慢的产品。在循环工作试验中，受试产品的峰值响应温度及试验循环温度与试验样品本身的特性有关，不是一个恒定值。实际操作中，为确保受试产品达到峰值响应温度，将后一循环峰值响应温度与前一循环峰值响应温度进行比较，彼此相差2℃以内，就认为受试产品达到其峰值响应温度，试验即可在该循环完成后结束，但循环数必须保证不得少于3个，多于7个［6］。

3 空空导弹高温试验

空空导弹在实际贮存、运输和工作过程中，不可避免的经历各种高温环境，因此在研制生产过程中，均安排高温试验来考核其高温下的工作能力。

3.1 高温贮存

通常情况下，空空导弹贮存在战备仓库或导弹库房内。在该条件下，导弹周围一般不会存在持续发热的装置，此时，导弹承受的高温贮存环境更接近于日循环环境。因此，可选用高温循环贮存试验程序。

考虑空空导弹的全球部署需要，选取GJB150.3A 中世界范围内“气候类型—热”中诱发条件温度作为高温贮存试验温度；具体时间序列表见表1，试验时间为7个循环。

表1 高温贮存试验日循环温度时间序列表

3.2 高温工作

空空导弹实际使用过程中，通电工作一般发生在导弹地面自检、随载机升空进行挂机飞行及离机后自主飞行阶段。这几种情况下，导弹持续工作时间较短（挂机飞行约为1～2h，自主飞不超过5min），不会出现长时间连续通电工作的情况，用模拟高温日循环的循环工作试验程序显然不合适。因此，通常采用恒温工作作为该导弹的高温工作试验程序。

从表1 可以看到，导弹挂装在飞机上在停机坪做战斗值班时承受的最高环境诱发温度为71℃；而在导弹随载机进行挂机飞行过程中，其环境温度是由载机飞行引起的诱发环境，它与载机飞行任务剖面紧密相关。按环境温度取GJB1172.12-91《军用设备气候极值 空中气温》［7］时间风险率1%的温度值，计算相应的导弹表面恢复温度，此时导弹表面恢复温度多数条件下不高于70℃，仅在随载机进行低空高速飞行和高空超音速飞行条件下，有可能超过70℃，但持续时间较短（一般不超过5min），通常条件下不用高温工作进行考核。

在自主飞行期间，由于气动加热作用，空空导弹表面温度非常高，可达450℃，但其持续时间较短，一般为10～120s，而且弹身结构都会采取热防护措施，短时间内导弹不会达到热平衡。因此，一般情况下，不把空空导弹自由飞行状态的高温工作环境看作温度环境的一部分，而是把它看作导弹的性能［8］。

因此，应选用极端热71℃（圆整为70℃）作为导弹高温工作试验温度。

为确定导弹温度稳定时间，特安排恒温70℃摸底试验，监测并记录弹体内部温度变化情况。经实际测量，某型空空导弹在70℃条件下全弹最大热容量部位温度稳定时间小于3h，为确保导弹内部元（部）件达到温度稳定，应继续保持该温度2h。因此，空空导弹高温工作保持时间为5h。

GJB150.3A恒温工作试验程序中还规定：将试件暴露在恒定温度下达到温度稳定后使试件工作，并使其温度重新稳定，即“二次温度稳定”，随后对试件进行工作性能检测。

但对空空导弹来说，“二次温度稳定”很难达到。在实际工作过程中，通常情况下，导弹的高温环境主要是由气动加热和导弹内部发热组件共同作用产生。在飞机巡航飞行阶段，由于其飞行速度较低，气动加热对导弹的加热效应不明显，此时外界较低的环境温度将造成导弹表面温度快速下降。如对某型空空导弹来说，其持续时间超过60min 的典型飞行任务主要为11km、0.75-0.8Ma 巡航飞行和巡航待机阶段，按环境温度取GJB1172.12-91《军用设备气候极值 空中气温》时间风险率1%的温度值计算相应的导弹表面恢复温度，此时导弹表面恢复温度仅为-2.91-1.21℃，远小于高温工作温度70℃；而在空空导弹随战斗机低空大马赫作战期间，虽然此时空中高温环境可能会超过地面工作温度70℃，但最长持续时间很短（通常情况下仅为5min 左右），因此，该型导弹空中挂飞期间不存在超过在70℃环境温度下长时间工作的可能性，因此也不可能达到“二次温度稳定”。

另外，经与相关研究机构和产品研制单位交流，目前尚无导弹类产品在环境试验实施中严格按标准规定进行“二次温度稳定”，而是在非工作状态达到温度稳定后立即进行性能检测，检测完毕试验结束。因此，空空导弹高温试验程序为：在70℃条件下使其达到温度稳定，随后保温2h 后对产品进行通电工作，并进行性能检测，从而对其高温工作性能进行评价。

4 结束语

GJB150A-2009因其科学性和合理性，已受到越来越多的军工科研生产单位的重视，并被不断深入研究和广泛采用。本文首先分析了GJB150.3A试验程序的选用标准和剪裁方法，随后，重点对空空导弹高温试验程序的选择和试验方法的剪裁进行了重点分析研究，提出了一套合理可行的试验方法，为后续型号研制提供了参考。

［1］樊会涛，杨晨，周颐，等.空空导弹系统试验与鉴定［M］.北京：国防工业出版社，2007.

［2］GJB150.3-1986，军用设备环境试验方法 高温试验［S］.

［3］GJB150.3A-2009，军用装备实验室环境试验方法 第三部分：高温试验［S］.

［4］祝耀昌，薛振夷.GJB150《军用设备环境试验方法》实施指南［M］.北京：中国航空综合技术研究所.

［5］傅耘.温度试验中产品温度稳定的研究［J］.环境试验，2010（3）：8-12.

［6］陈从高.GJB150.3A高温试验方法的应用及分析［J］.装备环境工程，2012，9（6）：91-96.

［7］GJB1172.12-91，军用设备气候极值 空中气温［S］.

［8］张艳辉.空空导弹工作温度分析［J］.装备环境工程，2015，4（2）：99-103.