搜索
Vol.32,No.5航天器环境工程第32卷第5期504SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2015年10月@126.comTel:(010)68116407,68116408,68116544GJB150.3A中高温试验程序剖析（一）：GJB150A/150高温试验程序及其相互关系彭雄伟1，祝耀昌2，李明2，李宝晗3（1.西安西测电子技术服务有限公司，西安710119；2.中国航空综合技术研究所，北京100028；3.中航工业洛阳光电设备研究所，洛阳471003）摘要：文章分两部分就GJB150.3A《军用装备实验室环境试验方法第3部分：高温试验》中的高温日循环贮存和日循环工作，高温恒温贮存和恒温工作试验模拟的环境、适用对象及其特点进行详细分析。第一部分着重介绍GJB150.3A的各试验程序及其与GJB150.3和MIL-STD-810C中各试验程序的关系；第二部分对GJB150.3A提供的自然和诱发的温度日循环数据作为贮存或工作试验条件可应用于哪类设备进行说明，并对目前GJB150.3A在型号工程应用中一些疑问、误解和问题进行分析和说明。此为第一部分。关键词：高温试验；高温日循环；高温恒温；试验程序；标准中图分类号：V416.6文献标志码：A文章编号：1673-1379(2015)05-0504-05DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2015.05.009AnalysisofhightemperaturetestproceduresinGJB150.3A:(PartⅠ)HightemperaturetestproceduresandtheirrelationshipinGJB150A/150PengXiongwei1,ZhuYaochang2,LiMing2,LiBaohan3(1.Xi’anXiCeElectronicTechnologyServiceCo.Ltd.,Xi’an710119,China;2.ChinaAero-PolytechnologyEstablishment,Beijing100028,China;3.LuoyangInstituteofElectroOpticalEquipment,Luoyang471003,China)Abstract:SincetheGJB150.3A“MilitaryMaterielsLaboratoryEnvironmentalTestMethods:(Part3)HighTemperatureTest”wasenactedin2009,intheapplicationsofitshightemperaturediurnalcyclestorageandoperation,theconstanttemperaturestorageandoperationtestprocedures,manyquestionsremaintobecleared.Thispaper(intwoparts)makesadetailedanalysisofthesimulatedenvironmentoftheseprocedures,theapplicationobjectanditscharacteristics.ThefirstpartisfocusedonthetestproceduresandtheirrelationshipswithGJB150.3andMIL-STD-810C.ThesecondpartdiscussestheapplicationobjecttypesofthestorageandoperationtestprocedureconditionsbasedonthenaturalandinducedtemperaturediurnalcycledatainGJB150.3A.Someotherquestions,misunderstandingsandproblemsintheengineeringapplicationsarealsodiscussedinthesecondpart.Thefollowingtextisthefirstpart.Keywords:hightemperaturetest;diurnalcycletemperature;constanttemperature;testprocedure;standards0引言GJB150A[1]自2009年颁布以来，试验人员一直对其高温试验中的日循环试验程序的理解和应用存在疑问：为什么要将GJB150.3中的恒定高温贮存和工作试验改成日循环？为什么GJB150.3A中规定的恒定温度贮存试验的时间要在受试产品达到温度稳定后再加上至少2h？GJB150.3A规定恒定温度贮存试验用于贮存在发热设备附近的装备，那么什么样的装备会贮存在发热设备附近？GJB150.3A的工作日循环试验又适用于什么样的装备；对于那些一旦启动工作，太阳辐射加热和自然环境温度对其工作环境温度不起————————————————————————收稿日期：2015-08-16；修回日期：2015-10-07第5期彭雄伟等：GJB150.3A中高温试验程序剖析（一）：GJB150A/150高温试验程序及其相互关系505主导作用的装备能采用日循环工作试验吗？诸如此类问题，GJB150.3A中均没有明确的说明，从而使该标准的应用受到影响。本文尝试对这些问题予以分析和讨论，以期帮助试验人员更好地理解和应用该标准。1GJB150.3A中的温度试验程序GJB150.3A设置了贮存和工作2个试验程序，每个程序又分为温度日循环试验和恒定温度试验2个子程序，具体见表1。表1GJB150.3A的高温试验程序Table1HightemperaturetestproceduresinGJB150.3A程序模拟环境试验目的试验温度试验时间试验适用对象特点程序I（贮存）日循环贮存贮存状态遇到太阳辐射引起的高温环境验证贮存遇到的高温对装备的安全性、完整性和性能的影响1%风险的太阳辐射诱发的高温日循环至少7个日循环直接暴露于太阳辐射条件下带外壳的设备温度与太阳辐射诱发温度相关恒温贮存贮存状态处于发热设备附近的高温环境发热设备附近的高温受试产品达到温度稳定后加上至少2h直接暴露于某一发热设备附近的设备温度与贮存处发热设备引起的高温有关程序II（工作）日循环工作工作状态暴露于自然气候环境温度中验证工作遇到的高温对装备性能的影响1%风险的自然环境高温日循环至少3个、至多7个日循环直接暴露于自然环境温度中的设备温度与自然环境温度日变化有关恒温工作工作状态暴露于某一平台环境中工作环境在其安装平台上某微环境的温度受试产品达到温度稳定后至少2h直接暴露于某一微环境温度中的设备温度与平台环境中各因素影响有关1.1日循环贮存和日循环工作试验1.1.1基本内容说明日循环贮存和日循环工作试验程序的特点是分别模拟太阳辐射诱发的空气温度和自然环境空气温度。即装备贮存或运输状态下暴露于自然环境空气温度下时，日晒在装备壳体内部诱发出的空气温度，以及百叶箱中测出的大气温度。一般来说，带壳体的装备内部温度可以高出自然环境空气温度15～22℃。GJB150.3A给出了世界上“基本热”和“热”两类地区的地理分布，以及各自对应于1%时间风险极值温度的温度日循环数据，如表2所示。表2世界基本热和热两类地区的地理分布和温度Table2Locationandtemperatureofbasichotandhotdryregionsoftheworld气候类型基本热温度/℃自然环境空气温度诱发内部空气温度温度范围1%极值温度范围1%极值30～434330～6363最高温度出现时间一天中的某段时间13点到17点一天中的某段时间14点到15点分布地区西南亚外延区、非州、南美，以及美国、墨西哥、澳大利亚、南非、西班牙南部气候类型热温度/℃自然环境空气温度诱发内部空气温度温度范围1%极值温度范围1%极值32～494933～7171最高温度出现时间一天中的某段时间16点一天中的某段时间15点分布地区北非、中东，以及巴基斯坦、印度、美国西南部、墨西哥北部506航天器环境工程第32卷由表2可以看出：“基本热”类地区装备贮存或运输状态内部诱发的空气温度极值（63℃）要比自然环境温度极值（43℃）高20℃，而“热”类地区则高出22℃。表2中的“热”类分布地区中亚州只有巴基斯坦和印度，没有中国，似乎在我国国内使用的军用装备不必按“热”类地区的温度极值（71℃）进行设计和试验，但这是不可取的。一方面是因为GJB150.3A等效采用了美军标MIL-STD-810F[2]第II部分的高温试验信息，而这些信息来源于MIL-HDBK-310《研制军用产品用的全球气候数据》和美国陆军规程AR70-38《用于极端气候条件的装备的研究、研制、试验和评价》。这些标准在确定世界范围热类地区时没有纳入中国最热地区的数据。事实上20世纪70年代末，我国环境专家在南方一些机场（如江西向塘机场）对比斯飞机（歼6飞机）内部温度进行过实测，均测得高于70℃的高温。另一方面基于全球作战战略考虑，也应当采用覆盖世界范围的温度极值。1.1.2GJB150.3A采用日循环试验程序的原因气候环境试验标准中，有完全模拟环境极值和只模拟环境效应的2类试验方法。完全模拟环境极值的试验条件设计原则之一是采用有一定风险的极值。军用装备能够承受某一气候环境因素极值的作用就意味着其也能承受比极值温和的该气候因素的其他值。GJB1172《军用设备气候极值》和MIL-HDBK-310《研制军用产品的全球气候数据》2个标准以0.5%、1%、5%、10%等风险给出了相应的气候环境因素极值供选用，只要确定承担的风险和装备未来使用地域，即可从标准中找到各因素的相应风险极值，用于装备的设计和试验。GJB150.3A中规定的日循环模拟的也是环境极值，具体地说是模拟基本热和热2种气候类地区最热月中时间风险为1%的极值对应日的温度日循环；而GJB150.3[3]中模拟的是1%风险的那个极值（71℃），因此都可以看作极值模拟，但GJB150.3A的模拟更真实。美国环境工程专家HerbcrW.Ejbert在《810G的历史与原理》[4]资料中指出，改为日循环贮存试验的原因是要模拟装备实际经历的71℃极值对应的日循环温度环境，而不是连续48h的恒定高温环境。而且，恒定高温（71℃、48h）的试验更为严酷，要求进行更好的耐高温设计，将会增加产品研制成本。1.2恒定温度贮存和恒定温度工作试验1.2.1GJB150.3的恒定温度贮存试验仅模拟太阳辐射诱发的高温GJB150.3没有模拟温度日循环的试验程序，仅有恒定温度贮存和恒定温度工作2个试验程序。模拟贮存环境或工作环境中遇到的极端温度，认为产品能在极端温度下贮存不被破坏或能正常工作，意味着其也能承受比极端温度温和的温度环境。世界热地区1%风险的太阳诱发温度极值为71℃，GJB150.3将恒定温度贮存试验温度定为70℃，是1983年制定标准时贯彻当时流行的将试验条件数字圆整化的结果；而48h的贮存时间是沿用早期810系列标准[5-6]中的时间，有加严的成分，实际上不可能连续经受极端温度达48h，因为一般一天中只有1～2h的最高温度持续时间。1.2.2GJB150.3A的恒定温度贮存试验不模拟太阳辐射诱发的高温GJB150.3A中的恒定温度贮存试验与GJB150.3中的70℃、48h的恒定温度贮存试验不是一个概念，切勿混淆。从表1可以看出：GJB150.3的恒定温度贮存试验是模拟太阳辐射在带外壳装备内部诱发起最大温升后的温度下贮存时对装备的完整性、安全性的影响，而GJB150.3A的恒定温度贮存则是模拟装备贮存在发热设备附近，由于发热设备发热造成的高温环境对装备完整性、安全性的影响。1.2.3GJB150.3和GJB150.3A的恒定