民用飞机雷达罩湿热环境适航符合性验证方法探讨

冯斯栋 中航西飞民用飞机有限责任公司

一、引言

雷达罩位于飞机机头前端，处于非气密区域，用以保护雷达天线免受气动载荷、淋雨、静电、雷电、冰雹或其他冲击等外界环境的影响。本文就民机雷达罩湿热环境适航符合性验证方法进行探讨。

二、适航规章要求

中国民用航空规章第25 部CCAR 25.1309（a）款是对设备、系统及安装设计的总要求，内容为：“凡航空器适航标准对其功能有要求的设备、系统及安装，其设计必须保证在各种可预期的运行条件下能完成预定功能。”

雷达罩作为具有一定功能的机载设备，必须保证在飞机可预期运行的各种环境下均能可靠稳定的实现其各项功能。雷达罩必须保证在各种自然环境及机械环境条件下雷达罩的电性能及力学性能均不会发生影响其功能的显著变化。

对于CCAR25.1309a 的要求，在雷达罩的设计中，所选择的材料及结构形式均应考虑到是否满足飞机运营的各种环境的要求。通过试验的方法验证雷达罩在温度-高度、温度变化、湿热、防水、流体敏感、沙尘、霉菌、盐雾、雹击等自然环境下是否会影响其功能。本文仅针对湿热环境适航符合性验证方法进行叙述。

三、验证方法

对于CCAR 25.1309a 条款，采用MC1 设计说明、MC4 试验室试验的方法进行验证。

RTCA/DO-160《机载设备环境条件和试验程序》是美国FAA 规定的近200 项机载设备TSO 标准中大量引用的环境试验标准，也是欧洲联合航空局（JAA）及世界各国适航性当局认可的机载设备环境试验标准。其历次版本均是机载设备适航取证过程中进行环境试验考核主要依据的标准。

根据RTCA/DO-160G，机载设备应根据其安装位置、功能、使用特性等差异通过不同的试验类别来验证其性能。由于雷达罩在直接接触外界空气的条件下工作，为了确定雷达罩对高温及高湿试验条件的适应性，根据RTCA/DO-160G 中第6 章湿热试验的C 类——外部湿热环境进行试验。

（一）验证思路

试验件采用代表雷达罩结构和材料特点的结构样件和介电性能试验件。

结构样件用于试验前后外观检查，尺寸为300mm×300mm, 为按照雷达罩的成型工艺及铺层要求制作的夹层结构平板（周边为实芯结构）。结构样件的蜂窝夹层区域厚度和雷达罩装机状态一致，蒙皮选用同牌号的复合材料体系，蜂窝芯层选用芳纶纸蜂窝和柔性蜂窝。

在结构样件涂有白色面漆的一侧安装防雷击分流条模拟件和螺母组件模拟件。防雷击分流条模拟件通过螺钉和螺母组件模拟件安装在复合材料上，安装要求与装机状态相同，但不要求防雷击分流条长度与装机状态相同。结构样件所用密封剂、涂层等材料与雷达罩装机状态相同。

介电性能试验件用来测试干态和湿态下试验件的介电性能（介电损耗tgδ 和介电常数ε），试验件尺寸为22.76mm×10.06mm×4.73mm，材料同雷达罩复合材料。室温条件下测试介电性能的试验件3件，湿热试验后测试介电性能的试验件3件，共6 件。

（二）试验设备

湿热试验选用的设备为高低温湿热试验箱。试验箱设有排气孔，以防气压升高，并采取措施防止水滴到设备上。流过暴露区的空气速度应在0.5m/s～1.7m/s 之间。试验箱采用蒸汽的方法加湿试验样品周围的空气，所用的水在25℃条件下测得的pH 值在6.5～7.5 之间或电阻率不低于250,000 欧姆·厘米。

除水之外，试验过程中无其他物质与试验样品直接接触，以防止引起试验件的劣化或影响试验结果，无任何锈蚀或腐蚀性污染物及其他物质引入试验箱内，试验样品周围空气的除湿、加湿、加热、冷却所用的方法不会改变试验箱内的空气、水或水蒸气的化学成分，试验件在试验箱的摆放位置与试验箱壁至少保持10cm 距离。

（三）试验方法

a.湿热试验

根据RTCA/DO-160G，试验程序按下列步骤进行：

步骤1：将受试样品按实际使用状态安装在试验箱内。步骤2：受试样品在38±2℃和相对湿度85±4%条件下保持稳定。步骤3：在2h±10min 内，将试验箱温度升到55±2℃，相对湿度升到95±4%。步骤4：保持试验箱温度55 ℃和相对湿度95±4%，时间至少为6h。步骤5：在以后的16h±15min 内，将温度逐渐降到38±2℃。在此期间，保持尽可能高的相对湿度，且不允许其低于85%。步骤6：步骤3，4 和5 构成一个循环，重复这些步骤直到共完成6 个循环。步骤7：试验结束后，将试验件从试验箱内取出，用干燥的压缩空气吹干试验件表面凝露，去除后立即对试验件进行检测。步骤8：最后检测。恢复至常温后对结构样件进行外观检查，对介电性能试验件按照波导短路法开展介电性能测试，与室温检测结果进行对比分析并记录。

b.介电性能测试

试验程序按下列步骤进行：

步骤1：开机预热1h，使系统进入正常工作状态。步骤2：测定信号源工作频率。步骤3：标量网络分析仪反射测试单元误差网络校正。步骤4：在传感器终端紧贴被测介质试样，测定置有介质试样时的复反射系数。步骤5：记录数据及介电性能参数。

（四）试验判据

试验后，对结构样件进行外观检查，结构样件不能出现分层和永久变形，表面涂层不出现褪色、开裂、鼓包、脱落，金属表面不锈蚀。

采用波导短路法测试介电性能试验件的介电损耗角正切tgδ 和介电常数ε，介电损耗角正切tgδ 不得大于0.023，要求试验件介电常数ε 的变化不得大于±0.1。

四、总结

本文对民用飞机雷达罩如何满足CCAR 25.1309（a）条款要求进行了探讨，并依据要求提出了雷达罩湿热环境适航验证的试验思路和方法，并对试验程序进行了详细阐述。