基于不同标准爆炸性大气试验程序对比分析

刘四平，李召，王学科

（西安西测电子技术服务有限公司，西安 710065）

引言

早在60 多年前，爆炸性大气试验已在世界上开始应用，应用比较广泛的有MIL-STD-810 系列，以及RTCA/DO 160 系列。2017年，中国航天科技集团公司一院702所研制出爆炸性大气试验箱，打破了国际垄断，揭开了爆炸性大气的神秘面纱。不管是军用装备还是民用设备，都存在靠近存储燃油和使用燃油设备的维护设备。而燃油属于易挥发易燃性，从而导致靠近的维护设备工作于易燃性气体环境中。当气体浓度累计到一定程度，设备工作时的产生的热表面、电火花甚至电弧将会点燃气体，进而引发易燃性气体发生爆炸，给装备及人身安全带来不可估量的损失与破坏。

考虑到机载设备的爆炸性大气试验环境适应性考核的需求及实施，本文对GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三个不同标准中的“在爆炸性大气中工作”试验程序进行了对比分析，包括设备参数要求、试验方法制定与实施、产品安装要求等多个方面，明确了各标准对爆炸性大气试验开展的不同要求。

1 试验程序对比分析

1.1 试验设备

在GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三个标准中对爆炸性大气试验项目的试验设备提出了要求，其中在GJB 150.13-1986 中对爆炸性大气试验设备的要求更加具体，包括设备尺寸、设备的压力范围、风速以及温度要求，而对于GJB 150A-2009、RTCA/DO 160G-2010，在标准中仅提出设备必须满足提供/获得、保持和监测规定的试验条件，以及应有确认混合气体爆炸特性的装置。虽然GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）在设备的要求描述上有些许差别，但可以看出两者对设备的要求基本一致，对设备尺寸未做具体规定。不同标准对爆炸性大气试验设备的要求具体见表1。

表1 不同标准对试验设备的要求

1.2 燃料混合物

对于爆炸性大气试验的实施，燃料的作用不言而喻，燃料的选取以及配比直接决定了试验能否成功开展。文中将三个不同标准对试验所用爆炸性燃料混合物的成分及配比要求进行对比，具体如表2。

从 表2 中 可 以 看 出，GJB 150.13-1986 与GJB 150.13A-2009 对燃料及混合气体要求基本保持一致，GJB 150.13A-2009 在对燃料要求中，对除95 %正己烷以外的气体成分做了规定，规定为5 %的正己烷异构体。而对于RTCA/DO 160G-2010（第九章），其规定的燃料除正己烷外，还可以是丙烷或与其相当的燃料，并对丙烷气体的使用量进行了规定。

表2 不同标准中燃料的要求

1.3 试验程序

1）GJB 150.13-1986 试验程序

GJB 150.13-1986 共包含两个试验程序，本文重点分析程序1-确定各种类型的密封设备和非密封设备在可燃性气体中工作而不引起爆炸的能力。具体试验程序实施如表3。

2）GJB 150.13A-2009 试验程序

GJB 150.13A-2009 也包括两个试验程序：程序1 为在爆炸性大气中工作，程序2 为隔爆试验，在此重点讲述程序1。此程序相较于GJB 150.13-1986 中的程序1，试验实施简化很多，具体程序实施如表4。

3）RTCA/DO 160G-2010（第九章）试验程序

RTCA/DO 160G-2010（第九章）共包括三个程序，其中E 类试验确认产品在爆炸性大气环境中工作时不会引起爆炸，其实施程序[3]具体如下：

第一步：试件应使用制造方推荐的正常安装方式进行机械和电气连接与定位，运行试件确定其功能正常。

表3 在爆炸性大气中工作实施程序（GJB 150.13-1986）[1]

表4 在爆炸性大气中工作实施程序（GJB 150.13A-2009）[2]

第二步：密封试验箱，并将箱内的环境温度升至产品的高温工作温度。但在爆炸混合气体进入试验箱前，应使试验箱和试验箱壁的温度上升至与试验箱周围空气的差值不超过 11 ℃，以防止爆炸气体凝露。

第三步：向试验箱内注入燃料量，使试验大气循环流通至少 3 min，使燃料完全汽化并均匀化。

第四步：试件的所有电接触器都应动作。在这一期间内试件应连续工作，且所有电接触器的开合频率应尽量和实际使用情况相同。

第五步：如果试件工作时没有发生爆炸，验证气体样本的爆炸性。如果混合气体不具有爆炸性，则此试验无效，应重新进行试验。

3 结论

本 文 基 于GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA DO 160G-2010（第九章）对“在爆炸性大气试验中工作”试验程序及方法进行了对比及分析，经对比分析，可以得出以下结论：

1）程序复杂度。在三个标准中，GJB 150.13-1986执行的“在爆炸性大气中工作”试验程序最为复杂，这主要是由于在试验过程中试验高度的调整以及新试验高度确定与模拟，同时也大大增加了试验时长。GJB 150.13A-2009 中虽然也涉及高度的调整，实际上试验过程涉及的高度包括试验高度及地面高度，相较于GJB 150.13-1986 试验过程简化了很多。相较于前两个标准，而RTCA/DO 160G-2010（第九章）不论在高度选取上还是在试验方法上，均简化了很多，试验过程涉及的高度为地面高度。

2）试验高度选取。GJB 150.13-1986 与GJB 150.13A-2009 规定的试验高度均为试件的最高工作高度，RTCA/DO 160G-2010（第九章）规定的试验高度为地面高度。

3）试验温度选取。三个标准均推荐采用试件的最高工作环境温度。

通 过 对GJB 150A-2009、GJB 150-1986、RTCA DO 160G-2010（第九章）中“在爆炸性大气工作”在试验设备、爆炸性气体、试验程序实施、试验参数选取等方面进行了对比分析，明确了爆炸性大气试验“在爆炸性大气工作”程序的实施方法与要求，可为机载产品在实施爆炸性大气试验时提供参考与指导。