王德，祝華遠(yuǎn)，王海東，譚曉明

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū)，青島 266041）

遠(yuǎn)海條件下裝設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性要求分析

王德，祝華遠(yuǎn)，王海東，譚曉明

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū)，青島 266041）

梳理了主要環(huán)境因素及其綜合作用對遠(yuǎn)海條件下裝設(shè)備質(zhì)量的影響，總結(jié)了遠(yuǎn)海環(huán)境下裝設(shè)備使用過程中存在的一些主要問題，并對裝設(shè)備對遠(yuǎn)海環(huán)境適應(yīng)性的特殊要求進(jìn)行了分析。

環(huán)境適應(yīng)性；裝設(shè)備；遠(yuǎn)海條件

裝備的質(zhì)量特性是指產(chǎn)品、過程或體系與要求有關(guān)的固有特性，是需要在研制和生產(chǎn)階段中所設(shè)計和賦予的，也是需要在使用和維護(hù)期間加以保持并恢復(fù)的[1-3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和使用需求的不斷提高，裝備的通用質(zhì)量特性問題逐漸增多，隨之而來的就是在使用階段裝備的維修保障問題也愈加突出。裝備質(zhì)量是否滿足其使用需求，是直接影響到裝備效能發(fā)揮的重要因素。

環(huán)境適應(yīng)性是指裝備適應(yīng)環(huán)境條件變化的能力，它反映了裝備在變化的環(huán)境條件下仍能正常工作的能力，裝備的環(huán)境適應(yīng)性已經(jīng)成為制約其各項技戰(zhàn)術(shù)性能能否正常工作的一項重要的通用質(zhì)量特性[4-6]。當(dāng)前，隨著我國對遠(yuǎn)海資源的持續(xù)開發(fā)，應(yīng)用于遠(yuǎn)海環(huán)境下的裝設(shè)備不斷增加并將長期使用，其對環(huán)境適應(yīng)性的要求會更高，而且也必將會面對環(huán)境適應(yīng)性的新問題、新挑戰(zhàn)。因此，及時開展對遠(yuǎn)海條件下裝設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性要求分析，已經(jīng)成為一項十分迫切需要開展的工作。

1 遠(yuǎn)海條件下的環(huán)境因素影響

1．1 高溫和高紫外線導(dǎo)致裝設(shè)備發(fā)生老化

遠(yuǎn)海地區(qū)的年平均氣溫在30 ℃左右，通常最冷的月份平均溫度都在20 ℃以上，夏季地表溫度最高可達(dá)60 ℃，一年中氣溫普遍較高，四時皆夏。高溫環(huán)境對裝備的主要影響有：設(shè)備的結(jié)構(gòu)變化，橡膠、塑料產(chǎn)生裂紋和膨脹；元器件過熱，使得電子/電路的靈敏度下降；橡膠材料發(fā)生熱老化，使得容易發(fā)生絕緣失效；潤滑劑黏度下降、蒸發(fā)，使?jié)櫥饔脺p小。遠(yuǎn)海地區(qū)地處低緯度，太陽輻照的強(qiáng)度較大，劇烈的太陽輻照會加速復(fù)合材料的老化進(jìn)程，催化使得機(jī)械強(qiáng)度下降，空氣絕緣強(qiáng)度下降，容易發(fā)生跳弧現(xiàn)象。

1．2 高濕和高鹽霧導(dǎo)致裝設(shè)備易于腐蝕

遠(yuǎn)海地區(qū)全年雨量充沛，年降水量2 800 mm以上，平均濕度達(dá)到86 %，裝設(shè)備常年處于高濕度和高鹽霧的環(huán)境條件下，其結(jié)構(gòu)件在濕熱環(huán)境下會發(fā)生可逆和不可逆的吸濕過程，其中，可逆的吸濕會發(fā)生物理性能下降，而不可逆的吸濕過程則會破壞材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是對于裝備上安裝的電子設(shè)備，會使其介電常數(shù)增大，使電子設(shè)備的故障率大大增加。

此外，高濕度和高鹽霧對裝設(shè)備破壞最嚴(yán)重的是發(fā)生電化學(xué)腐蝕，裝設(shè)備長期暴露于含鹽量高且溫暖潮濕的海洋大氣環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)件所經(jīng)歷的溫度、濕度、鹽度均高于內(nèi)陸地區(qū)，加之鹽分中所含的Cl-本身具有較強(qiáng)的侵蝕性，這會加重結(jié)構(gòu)的腐蝕，降低機(jī)械構(gòu)件強(qiáng)度、阻礙活動部分的動作，發(fā)生機(jī)械故障。

1．3 極端惡劣天氣導(dǎo)致裝設(shè)備產(chǎn)生損壞

遠(yuǎn)海地區(qū)發(fā)生的極端惡劣天氣的概率較大，強(qiáng)風(fēng)以及暴雨時常發(fā)生而且強(qiáng)度較大，最典型的就是臺風(fēng)過程，一個移動的臺風(fēng)能產(chǎn)生很強(qiáng)的海面風(fēng)應(yīng)力和風(fēng)應(yīng)力渦度，對裝設(shè)備會帶來很大的影響。一方面惡劣天氣會對裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)件帶來一定的應(yīng)力作用，使結(jié)構(gòu)失效、影響功能、機(jī)械強(qiáng)度下降，同時臺風(fēng)過境經(jīng)常伴隨著狂風(fēng)暴雨，也會加速零部件的化學(xué)反應(yīng)，使腐蝕更加嚴(yán)重；另一方面，裝設(shè)備在臺風(fēng)作用下發(fā)生搖擺、碰撞，對機(jī)械設(shè)備以及電氣設(shè)備造成破壞，容易發(fā)生火災(zāi)以及氣體泄露，產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害。

1．4 環(huán)境因素的綜合作用

裝設(shè)備在日常使用的過程中，需經(jīng)受臺風(fēng)、暴雨、海浪、輻射等惡劣環(huán)境，特別是高溫、高紫外線、高濕、高鹽霧的“四高”海洋環(huán)境，使得裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)件的腐蝕、老化速度加快，裝設(shè)備的故障增多、可靠性降低。鑒于遠(yuǎn)海地區(qū)的自然環(huán)境條件非常惡劣，各種環(huán)境因素之間還存在一定疊加的綜合作用，很容易加速出現(xiàn)裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)件銹蝕斷裂、元器件失效等現(xiàn)象，這些均會威脅裝設(shè)備的使用性能和安全性能。表1給出了部分環(huán)境載荷相互作用時的復(fù)合影響[7，8]。

表1 環(huán)境因素的綜合作用

2 遠(yuǎn)海條件下裝設(shè)備使用的主要問題

2．1 性能減弱

裝設(shè)備長期處于海洋環(huán)境因素的綜合作用下，由于對特殊的使用環(huán)境要求考慮不足，導(dǎo)致裝設(shè)備使用后出現(xiàn)嚴(yán)重的“水土不服”，表現(xiàn)在重要系統(tǒng)綜合性能普遍減弱。典型的諸如：機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)弱化，降低了任務(wù)完成率；電子設(shè)備頻率發(fā)生漂移，導(dǎo)致噪聲干擾影響通信質(zhì)量。高溫環(huán)境造成飛機(jī)非金屬制品化速度加快，失效率高，設(shè)備工作不穩(wěn)定，故障失效多發(fā)；濕空氣和鹽霧使機(jī)載電子設(shè)備可靠性下降，雷達(dá)通信不穩(wěn)定，無線電指示誤差大等問題[9]。

2．2 故障頻發(fā)

裝設(shè)備在遠(yuǎn)海條件下的使用強(qiáng)度日益增大，且對其提出了更高更新的要求，由于在遠(yuǎn)海地區(qū)特殊的使用需求，裝設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)了陸基使用時較少遇到的故障類型。僅是在東南沿海地區(qū)的環(huán)境影響下評價某型直升機(jī)在東南沿海環(huán)境適應(yīng)性[10]，就發(fā)現(xiàn)該型直升機(jī)旋翼漿葉、尾槳葉、地平儀、電動操縱舵機(jī)、防撞燈、航空時鐘、起動電磁活門、燃油增壓泵、壓力表傳感器、轉(zhuǎn)速指示器、轉(zhuǎn)彎表、穩(wěn)瞄在沿海地區(qū)使用故障明顯增多，特別是直升機(jī)尾槳葉、旋翼槳葉故障受沿海地區(qū)影響更突出。而遠(yuǎn)海地區(qū)的環(huán)境條件更為惡劣，出現(xiàn)故障的概率會更大。

2．3 維修保障困難

對于遠(yuǎn)海條件下使用的裝設(shè)備，其通用化、小型化需求強(qiáng)烈，裝設(shè)備的配套保障資源型號多，而且一些同類型的裝設(shè)備只因生產(chǎn)廠家不同，造成設(shè)計的裝設(shè)備型號也不一致，如電源車、加油車接口不通用，使用不便。另一方面由于裝設(shè)備的模塊化、組合化程度不高，造成裝設(shè)備尺寸較大，導(dǎo)致上艦困難，進(jìn)而難以投送上島。

由于遠(yuǎn)海地區(qū)的空間限制，可以隨行保障的技術(shù)人員少，加之?dāng)y帶的保障設(shè)備、工具和備品、備件儲備量相當(dāng)有限，裝設(shè)備的修理和故障排除與陸基相比，具有相當(dāng)大的區(qū)別和難度，而且隨著遠(yuǎn)海與陸基保障基地距離的增加，各類保障資源補(bǔ)給就會越來越困難。

3 裝設(shè)備對遠(yuǎn)海環(huán)境適應(yīng)性的要求分析

3．1 改進(jìn)裝備的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計

要提高裝備自身的環(huán)境適應(yīng)性，就必須從裝備的設(shè)計、試驗、制造、使用維護(hù)和修理的全壽命周期對環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。在設(shè)計、試驗、制造等前期階段，應(yīng)進(jìn)一步深入研究裝備的使用環(huán)境，通過研究編制出用于裝備總體及其相關(guān)系統(tǒng)的環(huán)境技術(shù)條件，通過提高裝備自身的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計提高其環(huán)境適應(yīng)性能力；另一方面，在使用維護(hù)和修理等后期階段，應(yīng)通過改善環(huán)境的腐蝕防護(hù)與控制措施，針對已有裝備完善其局部環(huán)境條件，盡可能地滿足環(huán)境適應(yīng)性要求，降低嚴(yán)酷的遠(yuǎn)海條件對裝備的惡劣影響。

3．2 加強(qiáng)設(shè)備的維修保障能力

鑒于遠(yuǎn)海地區(qū)自然環(huán)境的惡劣，服役于其上的裝設(shè)備必然有別于陸基裝設(shè)備，進(jìn)而決定了其維修保障也會不同，同時海洋環(huán)境又會對保障設(shè)備、保障設(shè)施、航材備件、包裝儲運等要素本身造成影響，因此如何規(guī)范維修方案的制定、保障設(shè)備和保障設(shè)施的設(shè)計、制造、使用、維修通用要求和配套標(biāo)準(zhǔn)、供應(yīng)保障的包裝儲運方案和配套標(biāo)準(zhǔn)，人力人員的技術(shù)等級等要素也是遠(yuǎn)海地區(qū)綜合保障方案制定面臨的難題。

裝設(shè)備的多樣性也對保障設(shè)備的通用化、組合化設(shè)計提出了要求。要力爭做到小型化、通用化、集成化、組合化以及模塊化，只有這樣才能克服“飛機(jī)運的少、艦船難靠近”的補(bǔ)給問題，使裝設(shè)備利于投送。因此，為達(dá)到保障方案優(yōu)化、保障工作高效，推進(jìn)同類裝設(shè)備的一體化通用設(shè)計，力爭使保障需求差異性控制在最小的范圍內(nèi)，從而有效的控制配套保障規(guī)模，提高保障效率。

4 結(jié)束語

隨著遠(yuǎn)海環(huán)境條件下使用的航空裝備大規(guī)模長時間的服役，環(huán)境腐蝕和環(huán)境損傷現(xiàn)象將會日益嚴(yán)重，也會出現(xiàn)更多的因環(huán)境適應(yīng)性不足而引起的裝設(shè)備故障，提高裝設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和軍事效益。為此，分析遠(yuǎn)海條件下裝設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性要求，并針對遠(yuǎn)海地區(qū)的環(huán)境特點，對裝設(shè)備進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計與改進(jìn)研究，將是我國航空領(lǐng)域科研人員非常重要的一項研究課題。

[1]熊剛強(qiáng). 裝備通用質(zhì)量特性的學(xué)習(xí)與對策探討[J]. 化工管理,2014(10):74-77

[2]陳安定, 王子田, 練兵. 淺析裝備環(huán)境適應(yīng)性及其技術(shù)指標(biāo)要求[J].中國軍轉(zhuǎn)民, 2014(6):55-57

[3] GJB 4239.環(huán)境工程通用要求[S].

[4]祝耀昌, 孫建勇. GJB 4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》及其應(yīng)用分析[J]. 航空標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量, 2006(5):32-37

[5]周堃,錢翰博,劉偉等. 淺談裝備環(huán)境適應(yīng)性與可靠性[J]. 裝備環(huán)境工程, 2014,11(1):72-76.

[6]蘇濤,曹文靜,趙敏. 航空裝備環(huán)境適應(yīng)性研究與維護(hù)分析[J]. 中國管理信息化, 2015(4):140-141.

[7]丁曉東. 電子設(shè)備的三防設(shè)計[J]. 環(huán)境技術(shù)，2006(5):34-36

[8]秦英孝,可靠性維修性保障性概論[M].北京：國防工業(yè)出版社,2012.

[9]劉寶霞, 張威, 李想. 自然環(huán)境對航空裝備的影響及改善措施[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 2005, 22(1):14-16.

[10]張彩先, 蔣曉彥, 孫艷, 龍東. 直升機(jī)東南沿海地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性研究[J].裝備環(huán)境工程, 2009, 6(1):66-70.

Analysis of Environmental Adaptability Requirements for Equipment Used in High Sea Condition

WANG De, ZHU Hua-yuan, WANG Hai-dong, TAN Xiao-ming
(Qingdao Campus of Naval Aeronautical University, Qingdao 266041)

This paper analyzed the influence of the main environmental factors and their comprehensive effect on the equipment quality used in high sea condition. Some of the main problems in the use of the equipment for the development were summarized. And the special requirements of environmental adaptability on the equipment used in high sea were analyzed.

environmental adaptability；equipment；high sea condition

V241.07

A

1004-7204(2017)04-0049-03

王德（1986年3月），男，安徽，講師，博士，主要從事裝備腐蝕與防護(hù)工作。