机载设备气候类环境试验标准分析

魏艳娟，明志茂（广州广电计量检测股份有限公司，广州 50656）

机载设备气候类环境试验标准分析

魏艳娟1，明志茂2
（广州广电计量检测股份有限公司，广州 510656）

基于机载设备在运输、存贮和使用工作中的环境条件，军用标准GJB 150和民用标准DO-160、HB 6167和HB 5830均对其给出了试验规范和要求，试验项目主要分为力学类、气候类、电磁类和综合环境类。针对气候类试验，从军用标准和民用标准两个角度对其进行对比分析，最后针对分析结果进行了归纳总结，得出各个标准之间的差别和共同点，为机载设备气候类试验标准及测试方法的选取提供参考意见。

机载设备；气候类；环境试验；标准分析

随着我国科学技术的发展和经济实力的增强，对航空机载设备的要求已不仅停留在功能、性能阶段，而逐渐对其提出“六性”的要求，其中环境适应性是对产品“六性”要求的重要特性，也是提高其可靠性的重要内容，而环境适应性评价工作项目要求利用环境试验结果进行评价。针对机载设备气候类环境试验，军用标准GJB 150及民用标准DO-160、HB 6167和HB 5830均对其提供的测试要求和试验规范，这些标准有什么区别与联系也对我们深入研究机载设备环境试验有重要意义[1]。

1 机载设备气候类试验标准适用性分析

本章将军用和民用标准从适用的产品类型、阶段和试验项目三个角度阐述了各个标准的适用范围。

1.1 军用标准适用性分析

GJB 150是军用设备（装备）环境试验标准，用以评价军用设备适应自然和诱发环境的能力，适用于军用设备研制、生产和交付各个阶段，是制定相关军用设备技术文件的基础依据。GJB 150-1986给出了19种环境试验方法[2]，其中气候类试验主要有13种，包括低气压、高温、低温、温度冲击、温度—高度、太阳辐射、淋雨、湿热、霉菌、盐雾、砂尘、爆炸性大气、浸渍，GJB 150-2009在1986版的基础上增加了风压、积冰/冻雨、流体污染、酸性大气等4种试验。

1.2 民用标准适用性分析

DO-160、HB 6167和HB 5830是民用设备环境试验标准，其中RTCA/DO-160是由美国航空无线电技术委员会（RTCA）135分会制定，由RTCA项目管理委员会批准颁布，适用于航空设备、航空电子系统等绝大部分机载设备的研制、生产等各个阶段，为机载设备定义了一系列最低环境标准条件和方法，为确定机载设备在使用过程中各种典型环境条件下的性能特性提供试验方法。RTCA/DO-160有E、F、G等多个版本，标准给出了23种环境试验项目，其中气候类试验主要有10种，包括温度—高度、温度变化、湿热、爆炸性大气、防水性、流体敏感性、砂尘、霉菌、盐雾、结冰等试验项目。

HB 6167是民用飞机机载设备环境条件和试验方法系列标准中的一部分，规定了气候、机械和电磁方面各种环境试验项目和方法，用于确定机载设备在这些环境条件下的性能。HB 6167给出了22种试验项目，其中气候类试验主要有10种，包括温度—高度、温度变化、湿热、爆炸试验、防水性、流体敏感性、砂尘、霉菌、盐雾、结冰等项目。

HB5830是民用机载设备环境试验标准系列的一部分，规定了气候环境、机械环境。其他环境以及综合环境等方面的试验项目和方法，可作为评定机载设备在实际贮存、运输和正常使用条件下的适应性，适用于产品定型、检查、验收和型式试验等类型的试验，也可作为产品或材料环境适应的比较。HB 5830给出了16种环境试验项目，其中气候类试验主要有8种，包括低温、高温、温度冲击、湿热、盐雾、霉菌、低气压、温度—高度等项目。

2 机载设备气候类试验标准对比分析

针对章节1中列举的气候类测试项目，本章将从出选择高温、低温、温度冲击/温度变化、湿热、高度/气压、太阳辐射、淋雨/防水、霉菌、盐雾、砂尘几种常见项目对其进行标准对比分析。

2.1 温度类试验标准对比分析

温度类试验项目包含高温、低温、温度冲击/温度变化、湿热四类试验，各个标准的对比分析如下。

1）高温试验

适用范围：GJB 150-86与GJB 150A-09适用于军用设备/装备的高温试验，DO-160、HB 6167、HB 5830适用于考核机载设备受高温的影响。

GJB 150-1986分为高温贮存和高温工作，其中高温贮存温度为70 ℃或其他规定，湿度RH≤15 %，时间为48 h或其他规定，高温工作温度为设备最高工作温度值，时间为非工作温度稳定时间、启动后工作温度稳定时间与检测时间总和，GJB 150A-2009在1986版的基础上将高温贮存扩充为循环贮存和恒温贮存，温度未给定具体值，试验时间有所变化，同样，高温工作也做出类似调整[3-7]。

HB 5830与GJB 150-1986试验条件相似；RTCA/ DO-160和HB 6167试验条件相似，试验程序也更加细化，将高温试验分为地面耐受高温、高温短时工作，高温工作，冷却能力损失等程序，各程序温度值和试验时间均针对各类机载设备有所推荐。程序可参见图1、图2[3-7]。

图1 地面耐受高温和高温短时工作

图2 高温工作试验

2）低温试验

适应范围：与高温试验相同。

各标准间条件变化与高温试验相似：GJB 150-1986低温试验分为低温贮存和低温工作，温度和试验时间有所推荐，GJB 150A-2009中低温贮存和工作温度的试验时间未指定，在1986版的基础上增加了拆装操作试验程序，HB 5830与GJB 150-1986试验条件相似，RTCA/ DO-160和HB 6167试验条件相似，试验程序也更加细化，将低温试验分为地面耐受低温、低温短时工作（仅DO-160进行规定）和低温工作温度，各程序温度值和试验时间均针对各类机载设备有所推荐[3-7]。

3）温度冲击/温度变化

适用范围：GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于军用设备/装备的温度冲击试验，DO-160、HB 6167、HB 5830适用于考核机载设备受到温度急剧变化的影响。

试验条件：GJB 150-1986试验条件为高温70 ℃，低温-55 ℃，转化时间5 min，温度保持时间为1h或温度稳定时间，循环次数为3次。GJB 150A-2009将温度冲击分为恒定极值温度冲击和基于高温循环冲击，试验循环为3次或3次以上，具体程序见图3、图4。HB 5830 与GJB 150-1986试验条件相似，变化是将温度保持时间由1 h变为4 h。DO-160和HB 6167试验条件相似，主要针对不同机载设备的不同位置，将温度变化程序分为A、B、C三类，A类：飞机外部或内部设备：最小温变速率10 ℃/min，B类：飞机内部非温控或部分温控设备：最小温变速率5 ℃/min，C类：飞机内部温控区设备：最小温变速率2 ℃/min，此外，DO-160在此基础上还增加S1（飞机外部或内部设备：温变速率大于10 ℃/ min）和S2（飞机外部或内部设备：速率未知是否大于10 ℃/min）两类程序，具体见图5和图6[3-7]。

4）湿热试验

适用范围：GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于军用设备/装备的湿热试验，DO-160、HB 6167、HB 5830适用于考核机载设备耐受湿热环境影响的能力。

图3 恒定极值温度冲击

图4 基于高温循环冲击

图5 S1类试验

试验条件：GJB 150-1986给出了地面和机载电子设备湿热试验（10个循环，程序如图7）和地面启动控制设备及舰船设备（5个循环，程序如图8）。GJB 150A-2009和HB 5830对湿热试验没有进行分类，仅给出了一个通用的10循环试验程序。DO-160和HB 6167试验条件相似，和其他标准分类有所不同，根据严酷程度将湿热分为标准湿热、严酷湿热（HB 6167为严酷湿热环境等级Ⅰ）和外部湿热（DO-160）或严酷湿热环境等级Ⅱ（HB 6167），三个等级循环次数有所不同，分别为2、10、6个循环，具体程序见图9、图10和图11所示[3-7]。

图6 S2类试验

图7 地面和机载电子设备湿热试验

图8 地面启动控制设备及舰船设备

图9 标准湿热环境

图10 严酷湿热（等级Ⅰ）

图11 外部湿热（严酷湿热等级Ⅱ）

2.2 气压类试验标准对比分析

气压类试验标准对比见表1所示，GJB 150-1986、GJB 150A-2009、HB 5830条件较为相似，GJB 150A-2009和HB 5830在GJB 150-1986版气压类试验的基础上增加了爆炸减压试验，HB 5830的快速减压速率低于其他标准中快速减压速率。DO-160和HB 6167气压试验条件相似，但和GJB 150-1986、GJB 150A-2009、HB 5830分类有所不同，除普通低气压和快速减压外，增加了过压试验程序。

2.3 其他气候试验标准对比分析

1）太阳辐射试验

太阳辐射试验仅在GJB 150-1986和GJB 150A-2009中有所给出，适用于军用设备/装备进行太阳辐射试验。

试验条件：两个版本的军用标准均将太阳辐射试验分为循环热效应和稳态试验两种程序，循环热效应循环次数为3～7个，稳态试验根据户外暴露情况可进行4、10、56个循环不等。其中，稳定试验GJB 150-1986和GJB 150A-2009基本相同，循环热效应试验1986版给出了一个典型温度-太阳辐射图谱供参考，而2009版则提供了几组典型辐射和温度曲线值供选择[3-7]。

表1 气压类试验标准对比分析

2）淋雨/防水试验

适用范围：军用标准GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于对军用设备/装备进行淋雨试验，DO-160和HB 6167适用于经受到滴水和喷水的机载设备，HB 5830无此试验程序。

试验条件：军用标准GJB 150-1986和GJB 150A-2009将淋雨试验分为有风源的淋雨（2009版：降雨和吹雨）、防水性试验（2009版为强化试验）和滴雨试验。其中有风源的淋雨和滴雨试验两个版本条件基本一致，1986版的防水性试验喷嘴压力为375 kPa，2009版的强化试验喷嘴压力为276 kPa。DO-160和HB 6167则针对机载设备不同安装位置、不同使用环境对防水试验进行分类，具体如表2所示[3-7]。

2）霉菌试验

适用范围：军用标准GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于对军用设备/装备进行霉菌试验，DO-160、HB 6167和HB 5830适用于经受霉菌污染的机载设备。

试验条件：GJB 150A-2009霉菌试验给出了两组菌种，其他均给出一种试验菌种，HB 6167和HB 5830菌种为GJB 150A-2009中的2号菌种，GJB 150-1986和 DO-160菌种名称为2号菌种，但编号与其不同。各标准试验时间均为28天，特殊要求可延长至84天[3-7]。

3）盐雾试验

军用标准GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于对军用设备/装备进行盐雾试验，DO-160、HB 6167和HB 5830适用于经受盐雾环境影响的机载设备。

试验条件：各标准均采用5 %NaCl的中性盐雾，军标GJB 150-1986采用48 h喷雾；GJB 150A-2009采用每循环24 h喷雾然后24 h干燥，共2个循环；DO-160分为常规盐雾试验（2循环，每循环24 h喷雾然后24 h干燥）和严酷盐雾试验（96 h连续喷雾）；HB 6167采用48 h喷雾；HB 5830采用2 h保温然后进行48 h或96 h喷雾[3-7]。

4）砂尘试验

军用标准GJB 150-1986和GJB 150A-2009适用于对军用设备/装备进行砂尘试验，DO-160、HB 6167适用于经受砂尘环境影响的机载设备，HB 5830未提供砂尘试验程序。

试验条件：GJB 150-1986给出吹尘和吹砂两种试验，其中吹尘采用6 h常温吹尘（23 ℃，＜30 %RH，8.9 m/s，10.6±7 g/m3）然后16 h的温度调节（60 ℃，1.5 m/s），最后进行6 h的高温吹尘（60 ℃，8.9 m/s，10.6±7 g/ m3），吹砂采用60 ℃高温吹砂，每面1.5 h；GJB 150A-2009试验程序分为吹尘、吹砂和降尘三种试验，吹尘、吹砂和1986版相似，降尘采用23 ℃常温降尘（降尘量：6 g/m2/d，尘注入1 min，降59 min），时间为3天或其他规定时间；DO-160根据不同位置的机载设备经受的砂、尘环境不同，将砂尘试验分为吹尘试验和吹砂试验两类，和军标的主要不同在于吹尘的风速（0.5～2.5 m/s）和尘浓度（3.5～8.8 g/m3）不同，HB 6167没有对砂尘试验进行细分，尘浓度和试验风速与DO-160相同[3-7]。

表2 防水试验条件

3 结论

通过第二章节军标和民标的对比分析可以得出：军标和民标部分试验分类有所不同，如高度/气压试验、温度冲击/温度变化试验、淋雨/防水试验，而在相似程序的部分，军标相对民标试验条件更加严酷，军标单独给出太阳辐射章节，民标未提供。另外，GJB 150-1986 和HB 5380部分章节条件比较相似，如高低温试验、温度冲击/温度变化试验、高度/气压试验（和GJB 150-2009版）、霉菌试验（编号同GJB 150-2009版）、盐雾试验等，RTCA/DO-160和HB 6167部分章节试验条件比较相似，如高低温试验、温度变化试验、湿热试验、高度/气压试验、防水试验。此外，GJB 150-2009版比GJB 150-1986版试验程序分类更加细化。

[1] 陈亮,张裕兵,等.某型直升机改装设计中机载设备环境试验适航验证方法研究[J].航空维修与工程, 2016(07):39-41.

[2]王树成,罗本元,阎晓虹. 机载设备环境试验项目的剪裁考虑[J]. 航空标准化与质量,1999,03:41-45.

[3] GJB 150-1986，军用设备环境试验方法[S].

[4] GJB 150A-2009，军用装备实验室环境试验方法[S].

[5] RTCA /DO-160F, Environmental Conditions and Test Procedures For Airborne Equipment[S].

[6] HB 6167-89,民用飞机机载设备环境条件和试验方法[S].

[7] HB 5380-84,机载设备环境条件及试验方法[S].

Standard Analysis on Climatic Environmental Test for Airborne Equipment

WEI Yan-juan1, MING Zhi-mao2
(Guangzhou GRG Metrology & Test Co., Ltd., Guangzhou 510656)

Based on the environmental conditions in the transport, storage and use of airborne equipment, military standard DO-160 and civil standard GJB 150, HB 6167 and HB 5830 gives the test specifications and requirements. The test items are mainly divided into mechanical, climate, electromagnetic and comprehensive environment. In this paper, a comparative analysis of climatic tests is made on two aspects of military standards and civil standards. Finally, the results of the analysis are summarized, and the differences and common points among various standards are obtained, which provide reference for the selection of airborne equipment climate test standards and test methods.

airborne equipment; climate; environmental testing; standard analysis

V216.5

A

1004-7204（2017）01-0055-07

魏艳娟（1989-），女，硕士，广电计量检测股份有限公司，研究方向：环境试验与可靠性技术。