航天电子产品的热环境试验研究

汪超

摘 要：为了保证航天电子产品的稳定性，本文基于航天电子产品的热环境试验概述，对航天电子产品的热环境试验策略进行了深入分析，以期为电子产品运行的安全性提供重要保障。

关键词：航天电子产品；热环境试验；试验中断处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.148

0 前言

热环境试验，是航天电子产品热设计的重要环节。而航天电子产品的环境适应性设计直接影响着电子产品的质量。科学、有效的热环境试验策略，不仅可以全面提升试验的有效性，而且还能够对电子产品设计的正确性进行验证，进而提高产品可靠性。基于此，对航天电子产品的热环境试验进行研究，具有重要的现实意义。

1 航天电子产品的热环境试验概述

航天电子产品热试验种类主要包括四种，分别为研制试验、验收试验、准鉴定试验以及鉴定试验。而航天电子产品的热环境试验项目主要包括，熱循环试验，老练试验以及热真空试验，在必要时，需要进行热平衡试验。其中，研制试验属于非正式试验，通常情况下在对新产品类型或者继承性产品性能存在大型修改时，进行研制试验，用来验证组件设计方案与工艺加工方案的合理性；验收试验则用来验证飞行组件自身的性能与预计要求的契合性，同时检查组件是否存在潜在的质量隐患；准鉴定试验的主要作用为，对准鉴定组件自身的性能是否符合设计要求进行检查，同时判定其是否具有适飞能力，主要包括热循环试验以及热真空试验；而鉴定试验则是对组件自身环境适应性与可靠性进行评价的主要试验策略，同样包括热循环试验与热真空试验。

2 航天电子产品的热环境试验策略分析

2.1 试验流程

通常情况下，在力学环境试验之后，才会进行热环境试验。热环境试验流程主要包括两种，一种是热循环试验—热真空试验—老练试验；另一种为热真空试验—热循环试验—老练试验。根据航天电子产品的型号，选择其中一种适合的试验流程。需要注意的是，若试验开始后的第一个循环，为高温半循环，则最后一个循环需要增加半个循环，并且以高温半循环作为结束。

航天电子产品的试验组件在进出实验容器的前后，均需要对其进行外表面清洁，并去除表面多余物。同时，还要在试验前后，对其进行详细的功能测试以及电性能测试，并将实验前的测试结果，当做试验中、后期测试结果的对照基准。

2.2 温度保持时间的控制与温度控制点的选择

热环境试验温度控制点的选择需要遵循以下几点原则：

（1）尽可能的选择电子产品的背风面作为温度控制点，并保证不会被外加热源不会直接辐射到。

（2）将试验的电子产品上典型的非热源处作为温度控制点。

（3）温度控制点的选择应尽可能为最少，比较复杂的航天电子产品可考虑选择多个温度控制点。

（4）温度控制点要尽可能和航天电子产品规定的遥测温度控制点保持一致。

由于航天电子产品类型的不同，其自身质量是不同的，故其热惯性也存在一定差异。所以，为了满足内部热平衡的温度需求，在热环境试验中，不同产品的温度保持时间也是不同的。按照一般规律，质量不超过2kg的产品，温度保持时间为0.5h；质量在2kg至8kg之间，温度保持时间为1h。具体时间，需要根据温度稳定判据进行确定。

2.3 热环境试验策略

航天电子产品的热环境试验需要满足以下几点条件：首先，试验环境的压力为正常情况下的环境压力；其次，按照具体任务要求，明确高、低温热环境试验的温度；再次，验收试验的循环次数是12.5次，鉴定试验的循环次数则是25.5次；最后，变温速率为3至5℃/min。同时，还要注意热环境试验最后四个阶段的循环，是无故障循环；并且，参与试验的航天电子产品需要带正式负载进行试验，必要情况下，可以通过模拟负载代替。

2.4 热真空试验策略

航天电子产品的热真空试验，需要保证以下几点试验条件：（1）试验的压力不超过6.65×10-3Pa；（2）按照具体任务要求，明确高、低温热环境试验的温度；（3）验收试验的循环次数是3.5次，鉴定试验的循环次数则是6.5次；（4）变温速率不小于1℃/min；（5）第一个与最后一个循环的温度剖面是一致的，而压力剖面是不同的。热真空试验同样需要在电子产品具有负载的情况下进行。

2.5 老炼试验策略

航天电子产品进行老练试验时，同样具有几下几点条件：第一，试验环境的压力为正常情况下的环境压力；第二，试验温度是验收高温试验与验收低温试验所要求的温度；第三，循环累积时间是300h；第四，变温速率不小于3至5℃/min；第五，第一个与最后一个循环的温度剖面是一致的，而压力剖面是不同的。

3 结论

航天电子产品经过热环境试验，不仅能够保证电子产品的安全性与可靠性，同时还能去除电子产品在设计、加工工艺以及元器件等方面的缺陷，进而提高电子产品早期失效的发现几率，为型号任务在轨运行的可靠性与长久性提供重要保障。本文通过对航天电子产品热环境试验的概述，深入分析了航天电子产品的热环境试验策略，即试验流程、温度保持时间的控制与温度控制点的选择、热环境试验策略、热真空试验策略以及老炼试验策略。总而言之，对航天电子产品而言，环境适应性的设计是设计阶段的主要部分，更是产品热设计的主要依据。

参考文献：

[1]李海涛，谢书凯，王久东等.增材制造技术在航天制造领域的应用及发展[J].中国航天，2017，25（01）：28-32.

[2]缪依展，辛峰，沈伊慧.航天电子产品时钟信号匹配与滤波设计方法[J].电脑知识与技术，2015，11（12）：225-227.

[3]姜东升，张沛，刘震.航天电子产品金属晶须形成机理、危害及抑制措施分析[J].导航与控制，2015，14（01）：27-31.endprint