趙徐成,馬俊偉,朱逸天,馬勝勇

(空軍勤務學院,江蘇徐州221000)

保障裝備高原環(huán)境適應性研究

趙徐成,馬俊偉,朱逸天,馬勝勇

(空軍勤務學院,江蘇徐州221000)

目的提高保障裝備高原保障效能。方法運用環(huán)境工程理論,從研究對象、環(huán)境特點、影響分析、適應性要求、評估和設計方面研究裝備高原環(huán)境適應性問題。結(jié)果通過研究發(fā)現(xiàn),環(huán)境指標已突破了原先的設計界限,環(huán)境因素將制約保障裝備保障效能的發(fā)揮。結(jié)論通過對保障裝備系統(tǒng)性的適應性評估,為環(huán)境適應性設計提供了依據(jù),對提高裝備的高原適應能力具有良好的效果。

保障裝備;高原;環(huán)境適應性

美國等發(fā)達國家在環(huán)境適應性研究方面開展得較早,我國起步較晚,20世紀80年代各部門才依據(jù)自身需要,參照國外相關標準制定了一些自然環(huán)境試驗方法標準。在參照MIL-STD-810標準的基礎上,我國制定了GJB 150《軍用設備環(huán)境試驗方法》,促進了型號研制工作的進展。我國 GJB 4239—2001《裝備境工程通用要求》于2001年得到發(fā)布和實施,標志著我國的環(huán)境工程工作已經(jīng)有頂層標準的支持,迎來一個快速發(fā)展的新階段[1]。

環(huán)境適應性是指裝備(產(chǎn)品)在其壽命期預計可能遇到的各種環(huán)境的作用下,能實現(xiàn)其所有預定功能和性能和(或)不被破壞的能力[2]。相對于平原而言,高原地區(qū)的氣壓、含氧量、溫濕度、太陽輻射以及地形地貌等均發(fā)生不同程度的變化。受到各種高原環(huán)境因素的影響和長期作用,保障裝備的功能、性能及使用壽命等均會受到不同程度的影響,嚴重時可導致裝備功能失效,無法滿足保障需求[3]。因此研究保障裝備的高原環(huán)境適應性具有重要意義。

1　研究對象

保障裝備型號多樣,涉及到電工學、工程熱力學、流體力學等各方面的專業(yè)知識。高原環(huán)境因素交錯復雜,對各型保障裝備的影響機理和程度各不相同。運用系統(tǒng)工程的原理,將保障裝備視為一個系統(tǒng),按保障裝備的組成、工作原理和受高原環(huán)境影響的程度[4],將保障裝備系統(tǒng)劃分為動力系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空分系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等。這6個分系統(tǒng)是研究對象,稱之為保障裝備系統(tǒng)元素集,用集合表示為:A={A1,A2,A3,A4,A5, A6}={動力系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空分系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)}。

2　保障裝備高原運用環(huán)境

要想對保障裝備高原環(huán)境適應性進行研究,首先需分析裝備在高原保障時可能遇到的環(huán)境及其嚴酷度,明確其高原運用環(huán)境。按全壽命管理的思想將保障裝備壽命剖面分為儲存、運輸和使用等3個階段[5]。運用環(huán)境工程分析其每個階段可能遭受的環(huán)境因素的影響,建立環(huán)境剖面。保障裝備高原運用環(huán)境見表1,所遇到的高原環(huán)境嚴酷度見表2[6]。

表1　保障裝備高原運用環(huán)境Table 1 Operation plateau environment of support equipment

表2　高原環(huán)境嚴酷度Table 2 Severity of plateau environment

3　高原環(huán)境對保障裝備的影響分析

影響分析能夠使我們清楚保障裝備受環(huán)境影響的方式,從而采取針對性的防護措施。在影響分析中要綜合考慮各種因素,既要分析單因素對保障裝備單獨作用的影響,更要注重分析多種因素綜合作用的結(jié)果。高原環(huán)境對各分系統(tǒng)的影響及措施見表3[7—12]。

表3　高原環(huán)境對各分系統(tǒng)的影響及措施Table 3 Effect of plateau environment on support equipment and the solutions

4　保障裝備高原環(huán)境適應性指標要求

保障裝備出現(xiàn)“高原反應”主要是因為裝備在研制過程中未考慮高原特殊環(huán)境。因此,有必要根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)特點、任務特點和環(huán)境剖面中環(huán)境因素對裝備影響機理和影響程度分析,刪除不必考慮的環(huán)境要素,制定切實可行的保障裝備高原環(huán)境適應性指標要求[13]。環(huán)境適應性要求應在裝備立項論證階段就加以明確并把其作為一項戰(zhàn)技指標,納入研制任務書或研制合同中[14]。假設要求保障裝備能在5 km的高原環(huán)境正常運行,則其高原環(huán)境適應性指標見表4。

表4　保障裝備高原環(huán)境適應性指標要求Table 4 Specifications of plateau environmental worthiness of support equipment

5　保障裝備高原環(huán)境適應性評價

高原環(huán)境適應性評價的目的是全面衡量保障裝備的高原環(huán)境適應性滿足要求的程度。文獻[14]提出利用“環(huán)境影響效益函數(shù)”能夠很好地實現(xiàn)裝備的環(huán)境適應性量化評估。保障裝備是長壽命高可靠性的裝備,由于研制周期、經(jīng)費及條件的限制,很難長時間開展相應的高原環(huán)境適應性試驗,建立環(huán)境影響效益函數(shù)以反映各環(huán)境因素隨時間的變化對保障裝備的影響程度比較困難。

由環(huán)境適應性的定義可以看出,其主要關注3個內(nèi)容:實現(xiàn)預定功能和性能的能力、不被破壞的能力及裝備受各種高原環(huán)境因素的作用。對裝備高原環(huán)境適應性綜合評價,也應從這三方面入手。通過裝備高原保障或試驗的數(shù)據(jù),比較保障裝備在高原和平原主要戰(zhàn)技指標差距,分析確定保障裝備的功能和性能是否能滿足保障需求;通過計算保障裝備的高原環(huán)境適應度[15](裝備高原實際服役或工作時間長度與規(guī)定或期望的服役或工作時間長度的比值)來評價高原環(huán)境裝備的耐久能力;最后通過構(gòu)建評價指標,運用層次、模糊等系統(tǒng)評價方法評估主要的環(huán)境因素對裝備的影響程度[16]。這樣從保障功能及性能、不被破壞的能力和環(huán)境因素三方面構(gòu)成完整的評價體系,能夠定量地、有針對性地反映保障裝備對高原環(huán)境的適應能力,符合現(xiàn)實情況,具有較強的可操作性。

以某型航空地面電源為例進行說明,其在海拔4 km的地區(qū)能生產(chǎn)符合要求的電源,但是功率下降15%左右。其能實現(xiàn)預定的功能,但性能在高原環(huán)境出現(xiàn)一定程度的下降。統(tǒng)計此裝備在高原正常使用的時間,與裝備規(guī)定的大修期的比值為0.75。環(huán)境適應度小于1,說明環(huán)境適應性設計不能滿足技術要求,還需要采取防護措施提高其環(huán)境適應性。通過裝備高原運用環(huán)境分析,確定氣壓、溫度、沙塵、太陽輻射和振動為其高原環(huán)境適應性評價指標體系,其權重的確定通過組合專家評價和環(huán)境因素失效分析統(tǒng)計得出。通過模糊綜合評價得出各環(huán)境因素對裝備的影響程度分別為 0.38,0.15,0.27, 0.08,0.12。由評價結(jié)果可知,氣壓對此裝備的影響最大,應對此采取更多的高原防護設計。

6　保障裝備高原環(huán)境適應性防護

對照高原環(huán)境影響分析與高原環(huán)境適應性綜合評價,從技術防護措施、元器件優(yōu)選、調(diào)試工藝、維護保養(yǎng)、各系統(tǒng)間的匹配等方面入手提高保障裝備高原環(huán)境適應性,見表3。此外,裝備的設計和選材要綜合考慮裝備的性能、結(jié)構(gòu)及環(huán)境之間的相互關系,并且要兼顧人性化設計,保證裝備在有良好的高原環(huán)境適應性的同時減少保障人員的勞動強度。

7　結(jié)語

文中從環(huán)境適應性的基本概念出發(fā),圍繞保障裝備全壽命期高原環(huán)境特點、環(huán)境效應、環(huán)境評估及環(huán)境設計等方面展開,對保障裝備的高原環(huán)境適應性進行了系統(tǒng)的研究,對提高裝備的高原保障能力有積極的意義。

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Research on Plateau Environmental Worthiness of Support Equipment

ZHAO Xu-cheng,MA Jun-wei,ZHU Yi-tian,MA Sheng-yong
(Academy of Air Force Logistics,Xuzhou 221000,China)

Objective To improve the support efficiency of support equipment.Methods Using the theory of environmental engineering,the paper studied the issue of Plateau Environmental Worthiness from the aspect of research object,environmental characteristics,environmental impact,worthiness requirement,assessment and design.Results The study found that the environmental indicators have broken through the boundary of the original design,and the environmental factors would restrict the support efficiency of the support equipment.Conclusion Environmental worthiness evaluation of support equipment provided reference for worthiness design.It has a good effect on improving the Plateau environmental worthiness ability of equipment.

support equipment;plateau;environmental worthiness

10.7643/issn.1672-9242.2014.05.006

E23

:A

1672-9242(2014)05-0027-05

2014-06-12;

2014-07-17

Received:2014-06-12;Revised:2014-07-17

趙徐成(1961—),男,江蘇徐州人,碩士,教授,主要研究方向為航空地面保障裝備。

Biography:ZHAO Xu-cheng(1961—),Male,from Xuzhou,Jiangsu,Master,Professor,Research focus:aircraft ground support equipment.