蔡良續(xù)，祝耀昌，于江波，王克強(qiáng)

（中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

4 溫度變化試驗(yàn)

僅在HB 6167/6167A 和GB/T 2423 兩個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)中有溫度變化試驗(yàn)項(xiàng)目，GJB 150/150A中沒(méi)有此試驗(yàn)程序。與溫度沖擊試驗(yàn)相比，溫度變化試驗(yàn)要求在溫度變化過(guò)程中不斷檢測(cè)試件的功能和性能參數(shù)，而且用一個(gè)試驗(yàn)箱或一個(gè)室進(jìn)行試驗(yàn)，即通常的高低溫試驗(yàn)箱進(jìn)行試驗(yàn)。溫度變化試驗(yàn)的參數(shù)包括上限溫度、下限溫度，在上下限溫度下的保持時(shí)間，溫度變化速率，溫度變化循環(huán)次數(shù)，每個(gè)循環(huán)的總時(shí)間取決于試驗(yàn)件在上、下限溫度下保持的時(shí)間和溫度變化速率、試驗(yàn)樣品溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間等。

4.1 HB 6167/6167A 的溫度變化試驗(yàn)

1）上、下限溫度

溫度變化試驗(yàn)的上限溫度一般采用高溫工作試驗(yàn)溫度，下限溫度采用低溫工作試驗(yàn)溫度。

2）溫度變化速率

溫度變化速率取決于受試產(chǎn)品在平臺(tái)上的位置，例如HB 6167 /6167A 中明確規(guī)定。

A 類(lèi)：飛機(jī)外部或內(nèi)部設(shè)備，最小10℃/min。

B 類(lèi)：飛機(jī)內(nèi)部溫度不控制或部分控制區(qū)內(nèi)的設(shè)備最小5℃/min。

C 類(lèi)：飛機(jī)內(nèi)部溫度控制區(qū)內(nèi)的設(shè)備，最小2℃/min。

S1 類(lèi)：飛機(jī)外部或內(nèi)部設(shè)備，已知其溫度變化速率大于10℃/min。

3）高低溫保溫時(shí)間

HB 6167/6167A的溫度變化試驗(yàn)在上、下限溫度的保持時(shí)間有些特別，例如在高溫工作溫度下(即溫度變化試驗(yàn)的上限溫度)，要求設(shè)備在工作狀態(tài)下達(dá)到溫度穩(wěn)定，而后斷電在非工作狀態(tài)保持至少2min，溫度變化過(guò)程中設(shè)備必須工作并檢測(cè)功能；在低溫工作溫度下(即溫度變化試驗(yàn)下限溫度)，要求設(shè)備在工作狀態(tài)下達(dá)到溫度穩(wěn)定后再工作1h，接著讓設(shè)備在斷電的非工作狀態(tài)下保持30min，而后再讓設(shè)備工作并升溫和檢測(cè)性能，不僅在溫度變化期間檢測(cè)設(shè)備的功能和性能，而且在高低工作溫度下也要測(cè)量受試產(chǎn)品的功能和性能，確定是否符合有關(guān)設(shè)備最低性能標(biāo)準(zhǔn)。

4）循環(huán)次數(shù)

HB 6167/6167A 規(guī)定至少兩個(gè)循環(huán)。若在一個(gè)循環(huán)的溫度變化期間能夠測(cè)量完受試產(chǎn)品的功能和性能，則只需要在第二循環(huán)溫度變化期間測(cè)量功能和性能；若需要N 個(gè)循環(huán)的溫度變化期間才能檢測(cè)完全部功能和性能，則應(yīng)進(jìn)行N 個(gè)循環(huán)。

表1 各種標(biāo)準(zhǔn)中的溫度試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)條件匯總

表1 （續(xù)） 各種標(biāo)準(zhǔn)中的溫度試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)條件匯總

表1 （續(xù)） 各種標(biāo)準(zhǔn)中的溫度試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)條件匯總

此外，還規(guī)定要控制箱內(nèi)空氣濕度，防止產(chǎn)品上出現(xiàn)凝露。

4.2 電工電子產(chǎn)品溫度變化試驗(yàn)

GB/T 2423.22《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2 部分：試驗(yàn)方法，試驗(yàn)N：溫度變化》該標(biāo)準(zhǔn)中既包括溫度沖擊試驗(yàn)程序，也包括溫度變化試驗(yàn)程序，其溫度變化試驗(yàn)方法比HB 6167/6167A 簡(jiǎn)單，同樣是在溫度循環(huán)期間進(jìn)行功能性能檢測(cè)，但未規(guī)定一個(gè)循環(huán)中檢測(cè)的具體時(shí)機(jī)和多少個(gè)循環(huán)后進(jìn)行檢測(cè)。

1）溫度

分別從GB/T 2423.1 和GB/T 2427.3 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的溫度等級(jí)中選取低溫值和高溫值。

2）溫度變化速率

給出(1±0.2)℃/min，(3±0.6)℃/min 或(5±1)℃/min 三個(gè)可選速率。強(qiáng)調(diào)應(yīng)是5min 的平均值，而不是全程平均值。這一要求使升溫曲線趨向于線性化的直線，從而迫使試驗(yàn)箱溫度變化過(guò)程中反復(fù)啟動(dòng)冷機(jī)和加熱器，這一做法并不符合實(shí)際情況且浪費(fèi)能源。

3）持續(xù)時(shí)間

持續(xù)時(shí)間取決于高低溫的保持時(shí)間和溫度變化的時(shí)間。高低溫下保持時(shí)間為3h 或有關(guān)規(guī)范規(guī)定，溫度變化所用的時(shí)間根據(jù)變化幅度和所用變化速率計(jì)算。

4）循環(huán)次數(shù)

一般為兩次。

5 溫度組合試驗(yàn)

溫度組合試驗(yàn)是指將各單個(gè)高低溫貯存、工作、短時(shí)工作和溫度變化試驗(yàn)連續(xù)合理地安排成一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，以省去單獨(dú)實(shí)施各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目必須多次重復(fù)進(jìn)行的初始檢測(cè)和最終檢測(cè)的工作量，即把這些檢測(cè)工作量簡(jiǎn)化成一個(gè)初始檢測(cè)和一個(gè)最終檢測(cè)，而各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目中的中間檢測(cè)照常進(jìn)行。

5.1 溫度試驗(yàn)條件剪裁

環(huán)境試驗(yàn)剪裁包括試驗(yàn)項(xiàng)目剪裁、試驗(yàn)項(xiàng)目順序剪裁、試驗(yàn)條件剪裁和試驗(yàn)步驟剪裁。本文僅討論溫度試驗(yàn)條件的剪裁。

5.2 GJB 150A 試驗(yàn)溫度剪裁

GJB 150.3A/4A/5A 三個(gè)溫度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募舨?，基本做法如下?/p>

1）高低溫貯存試驗(yàn)溫度剪裁

高低溫貯存試驗(yàn)溫度取決于裝備未來(lái)壽命期貯存（停放）的場(chǎng)合，若裝備貯存于野外露天，則其經(jīng)受的貯存環(huán)境屬于自然環(huán)境，取決于自然環(huán)境中太陽(yáng)輻射誘發(fā)的高溫和致冷輻射造成熱缺失引起的低溫，分別比自然界環(huán)境空氣溫度高15℃～20℃或低3℃～5℃。應(yīng)根據(jù)確定的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)(時(shí)間風(fēng)險(xiǎn))從MIL-HDBK-310《軍用產(chǎn)品研制用的全球氣候數(shù)據(jù)》中選取，美國(guó)政府文件AR 870-38《極端氣候條件下裝備的研究、研制、試驗(yàn)與評(píng)價(jià)》中除嚴(yán)冷溫度推薦20%出現(xiàn)頻率、降雨推薦0.5%出現(xiàn)頻率外，其余氣候因素均考慮推薦1% 出現(xiàn)頻率。GJB 150.3A/4A 中的貯存溫度均是按照這一出現(xiàn)頻率從世界最熱和最冷地區(qū)的數(shù)值數(shù)據(jù)中選取的。當(dāng)研制裝備任務(wù)書(shū)限定了未來(lái)的應(yīng)用地域，而不是全球使用，則可從MILHDBK-310 中選擇相應(yīng)氣候區(qū)中按選定的出現(xiàn)頻率查找出相應(yīng)的極端溫度，作為貯存溫度。

需要指出的是，GJB 150.3A 采用高溫日循環(huán)貯存試驗(yàn)來(lái)模擬裝備壽命期貯存狀態(tài)遇到的由太陽(yáng)輻射引起的高溫日循環(huán)溫度循環(huán)范圍為33℃～71℃，它對(duì)應(yīng)于世界最熱地區(qū)的1%出現(xiàn)頻率，該日循環(huán)峰值溫度71℃是與GJB 150.3《高溫貯存試驗(yàn)》的溫度70℃同樣是世界最熱地區(qū)1%出現(xiàn)頻率的溫度，70℃是制訂GJB 150.3 時(shí)將71℃圓整化的結(jié)果。GJB 150.4A 的低溫貯存試驗(yàn)溫度-51℃，是世界最冷地區(qū)20%出現(xiàn)頻率的極值溫度，如果加上致冷輻射造成的3℃降溫，應(yīng)為-54℃，這一溫度也與GJB 150.4 低溫貯存溫度-55℃對(duì)應(yīng)。-55℃是制訂GJB 150 時(shí)將810C 中的-54℃圓整化的結(jié)果。

GJB 150.3A 中的恒定高溫貯存僅適用于貯存在發(fā)熱的熱源附近的產(chǎn)品，其溫度取決于熱源，應(yīng)通過(guò)實(shí)際測(cè)量得出，標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)法提供數(shù)據(jù)。

2）高低溫工作溫度剪裁

對(duì)于地面露天放置不受太陽(yáng)直接照射的設(shè)備，GJB 150.3A/4A 中的高低溫工作溫度實(shí)際上就是1%和20%出現(xiàn)頻率的日循環(huán)空氣溫度，是自然界中不受太陽(yáng)輻射影響的從百葉箱中測(cè)出的環(huán)境空氣溫度即氣象溫度。高溫日循環(huán)工作試驗(yàn)可直接采用這一自然環(huán)境溫度。要說(shuō)明的是由于高緯度地區(qū)冬天太陽(yáng)輻射誘發(fā)溫升很小，日循環(huán)溫差幾乎為零，因此其低溫工作試驗(yàn)不像高溫工作試驗(yàn)?zāi)菢舆M(jìn)行日循環(huán)。

安裝在武器裝備平臺(tái)上的各種軍用設(shè)備的工作環(huán)境，由于受裝備運(yùn)動(dòng)等影響，其工作的環(huán)境溫度不再是標(biāo)準(zhǔn)中提供的自然環(huán)境的高溫日循環(huán)溫度或低溫，因?yàn)樗皇苋昭h(huán)影響，這些溫度必需通過(guò)實(shí)測(cè)才能得到。

3）溫度沖擊試驗(yàn)的高溫和低溫的剪裁

如前所述，GJB 150.5A 的溫度沖擊試驗(yàn)強(qiáng)調(diào)模擬真實(shí)溫度沖擊歷程，有些設(shè)備壽命期內(nèi)可能只受到低－高或高－低單方向的一次沖擊，有些可能會(huì)受到這兩個(gè)方向的多次沖擊。沖擊溫度要根據(jù)具體情況考慮，一般應(yīng)是GJB 150.3A/4A 中確定的(高溫是日循環(huán)峰值溫度)和低溫作為上下限溫度極值。如果選用GJB 150.5A 中第二個(gè)程序《基于日循環(huán)的溫度沖擊》則上限溫度包括峰值溫度和日循環(huán)中從峰值溫度降到響應(yīng)溫度所歷經(jīng)的所有溫度和響應(yīng)溫度；下限溫度即遇到的低溫極端溫度。低溫可以是地面極端溫度，也可以是空中極端溫度，均可按選定的風(fēng)險(xiǎn)從GJB 1172 或MIL-HDBK-310 中查取。

5.3 GJB 150A 溫度試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間的剪裁

1）GJB 150.3A日循環(huán)高溫貯存試驗(yàn)的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為至少7 個(gè)循環(huán)(168h)，基本上不可以剪裁。

2）GJB 150.3A 恒定高溫貯存試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間則為受試產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定時(shí)間再加上至少2h。受試產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間主要取決受試產(chǎn)品材料和結(jié)構(gòu)，需要按照GJB 150.1A 中規(guī)定進(jìn)行實(shí)測(cè)確定。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定再加上至少2h 的原因是因?yàn)閷?shí)際進(jìn)行溫度穩(wěn)定測(cè)量時(shí)，關(guān)鍵功能部件選擇的合理性，試驗(yàn)箱升降溫速率和受試產(chǎn)品初始溫度等不同都會(huì)影響確定時(shí)間的正確性，在測(cè)定溫度穩(wěn)定時(shí)間和應(yīng)用測(cè)得的時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，不可能將這些因素考慮周全，因此GJB 150.3A/4A 中硬性加上至少2h；要剪裁只能增加不能減少。

3）GJB 150.3A 中高溫日循環(huán)工作試驗(yàn)的時(shí)間至少進(jìn)行3 個(gè)日循環(huán)，要剪裁只能增加，但不得超過(guò)7 個(gè)循環(huán)，其可剪裁余地不大。

4）GJB 150.4A 中的低溫貯存試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為溫度穩(wěn)定后加上一段時(shí)間，溫度穩(wěn)定時(shí)間同樣要通過(guò)測(cè)量獲得，而加上的時(shí)間不再像GJB 150 那樣一律為24h，而是可以選擇，一般產(chǎn)品不少于4h。帶有限位玻璃等易引起靜疲勞的產(chǎn)品不少于24h，炸藥火工品等為至少72h。因此GJB 150.4A 比GJB 150 更合理。

5）GJB 150.3A 的高溫恒溫工作試驗(yàn)和GJB 150.4A低溫工作試驗(yàn)均是恒溫試驗(yàn)，其確定方法與GJB 150.3A 恒定高溫貯存試驗(yàn)相同，即溫度穩(wěn)定時(shí)間加上至少2h。

6）GJB 150.5A《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第5 部分：溫度沖擊試驗(yàn)》中的恒定高溫或低溫上的保持時(shí)間原則上是受試產(chǎn)品達(dá)到溫度穩(wěn)定所需時(shí)間或者至少其表面溫度達(dá)到一致的時(shí)間，應(yīng)通過(guò)實(shí)測(cè)確定，也可借用高低溫試驗(yàn)中確定的時(shí)間。GJB 150.5A 中基于高溫日循環(huán)的高溫段的時(shí)間，則較為復(fù)雜，取決于日循環(huán)中從峰值高溫降到響應(yīng)溫度過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間和受試產(chǎn)品在響應(yīng)溫度上達(dá)到溫度穩(wěn)定或表面溫度達(dá)到一致所需的時(shí)間。應(yīng)當(dāng)指出，表面溫度達(dá)到一致需要在表面分布多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量和比較，并不簡(jiǎn)單易行。

7）GJB 150.5A 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為1min，少于GJB 150.5的5min，這一規(guī)定較為合理，但沖擊次數(shù)從GJB 150.5中三個(gè)循環(huán)6 次沖擊改為某一單向或兩個(gè)單向進(jìn)行一次或3 次沖擊，以模擬實(shí)際溫度沖擊方向，需要根據(jù)壽命期實(shí)際沖擊方向來(lái)剪裁確定。如果溫度沖擊試驗(yàn)的目的不是單純模擬，而是尋找設(shè)計(jì)問(wèn)題就更應(yīng)采用GJB 150規(guī)定的沖擊試驗(yàn)。

（待續(xù)）