喬曉君

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一種溫濕度環(huán)境試驗艦載方艙建設構(gòu)想

喬曉君

（91439部隊，遼寧 大連 116041）

提出了一種艦載方艙的建設構(gòu)想，在兵器發(fā)射前先進行規(guī)定時間的溫濕度環(huán)境貯存處理，再進行實彈發(fā)射試驗。艦載方艙連同軍艦能夠形成海上環(huán)境試驗場的發(fā)射陣地，配合海上相關(guān)測量設備，能夠完成對水中兵器實彈在經(jīng)過溫濕度貯存處理后實際使用性能的環(huán)境適應性考核。

環(huán)境試驗；艦載方艙；試驗靶場

溫濕度環(huán)境適應性是產(chǎn)品在其壽命期預計可能遇到的各種溫濕度環(huán)境作用下能實現(xiàn)其所有預定功能、性能和（或）不被破壞的能力。作為艦船兵器重要的質(zhì)量特性，對其使用性能有重要影響?，F(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭要求部隊具有全天候、多地域的作戰(zhàn)能力和快速機動能力，這使艦船兵器在壽命期內(nèi)經(jīng)歷的溫濕度環(huán)境復雜多變，可能面臨高溫、高濕或嚴寒等極端氣候條件。在這種極端的氣候條件下，它們的使用性能和實彈發(fā)射效果如何，這些問題都對溫濕度環(huán)境適應能力的考核提出了更高的要求。

所謂環(huán)境適應性要求，是描述裝備應達到的環(huán)境適應性水平的一組定量或定性指標。目前，我國的裝備環(huán)境適應性綜合評價工作還處于初級階段，主要是針對材料、構(gòu)件、分系統(tǒng)及部分整機，開展自然環(huán)境試驗和實驗室環(huán)境試驗。

艦船兵器的環(huán)境適應性鑒定試驗依據(jù)為GJB 150A—2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》，在高低溫和濕度試驗箱中模擬極端氣候條件，貯存一定時間后進行電氣功能檢查[1—3]。這種試驗方法可以完成兵器內(nèi)部電工電子產(chǎn)品和機械部件的溫濕度環(huán)境適應性考核，但對于實彈整體的使用性能，其溫濕度環(huán)境適應性考核的全面性和有效性還有所欠缺。

海上實航試驗使用海軍現(xiàn)役艦船進行實彈發(fā)射試驗，能夠?qū)崗椪w的使用性能進行考核。如果能夠在艦船上加裝溫濕度方艙，模擬一些溫濕度典型環(huán)境和極端環(huán)境，先對兵器實彈進行模擬環(huán)境貯存，再進行實彈發(fā)射。這樣結(jié)合海上實航試驗，就可以完成對實彈整體使用性能的溫濕度環(huán)境適應性考核。

1 國外研究現(xiàn)狀

外軍為適應其全球戰(zhàn)略的需要，在全球范圍建立能滿足各類裝備的環(huán)境試驗場，已建成的著名環(huán)境試驗場達400多個，能夠覆蓋全世界各種典型的自然環(huán)境條件。尤其是美軍的環(huán)境試驗場規(guī)模宏大，逐步形成了自然環(huán)境試驗網(wǎng)絡體系，處于世界領(lǐng)先地位。美軍把環(huán)境試驗作為鑒定軍用產(chǎn)品的重要手段，明文規(guī)定：進行定型的軍用裝備，首先要通過模擬環(huán)境試驗，然后分別送往北極、沙漠和熱帶環(huán)境試驗中心進行極端自然環(huán)境條件下的性能試驗?？梢钥吹矫儡娛种匾晿O端環(huán)境條件考核，具體是通過先模擬后實際的方法，考核裝備在極端環(huán)境條件下的整體性能。這種試驗程序的安排能夠盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時改進產(chǎn)品質(zhì)量，避免將問題留到部隊。

2 我國研究現(xiàn)狀及主要差距

我國的環(huán)境試驗主要分為三大類。

1）自20世紀50年代就開始，至今仍在使用的自然環(huán)境外場暴露試驗。充分利用我國地域遼闊，自然環(huán)境跨度大、種類多的優(yōu)勢進行環(huán)境試驗。

2）使用現(xiàn)場實際試驗。主要針對有特定使用場所的裝備，在實際使用環(huán)境中進行的試驗。使用環(huán)境試驗是產(chǎn)品在其使用平臺上，在真實的使用環(huán)境、負載和接口的情況下進行的。是一種最真實的試驗，但這種真實試驗的進行由于受到費用和認識的限制，若不有意安排往往不易充分，因而考核不易全面。

3）實驗室內(nèi)環(huán)境模擬試驗。這也是我國做的最多的，從20世紀50年代就已經(jīng)開始，但發(fā)展緩慢。直到20世紀90年代，隨著我國綜合國力的提升，迎來了快速發(fā)展的時期。國內(nèi)環(huán)境試驗通常以實驗室模擬環(huán)境試驗為主[4]。如北京環(huán)境與可靠性試驗中心，專門從事環(huán)境適應性及可靠性的專業(yè)試驗中心，面向全國各企事業(yè)單位。北京強度環(huán)境研究所是中國航天系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強度和環(huán)境可靠性工程的專業(yè)中心研究所，具備高低溫試驗箱、溫度沖擊試驗箱等溫度環(huán)境模擬設備，可以針對不同的試驗目標提供不同容積的試驗箱和溫濕度范圍。

我國的環(huán)境試驗主要依靠實驗室內(nèi)固定的環(huán)境模擬設備，缺少外場專門的環(huán)境試驗場，尤其是缺少極端環(huán)境條件的試驗場。

試驗環(huán)境條件一般由兩個方面組成：一是施加環(huán)境應力強度的大小或量值；二是應力作用的時間（循環(huán)數(shù)）或次數(shù)[5—6]。對于艦船兵器而言，也可以用實驗室環(huán)境模擬設備進行試驗，但試驗后不能夠進行實彈射擊，只能通過功能檢查的方法對電工電子產(chǎn)品和機械部件進行考核。這并不能夠保證在極端天氣條件下的環(huán)境適應性，換句話說，若我軍艦到極地或熱帶等區(qū)域進行作戰(zhàn)，以往的環(huán)境適應性試驗不能夠保證該軍艦上的兵器實彈戰(zhàn)備合格率在要求范圍之內(nèi)。

3 艦載方艙建設的必要性

1）海上環(huán)境試驗場建設的需要。我國水中兵器環(huán)境試驗應朝著建立海上環(huán)境試驗場的方向發(fā)展，在接近實戰(zhàn)條件下對武器裝備進行“三化”、“七性”試驗考核。建設溫濕度試驗艦載方艙能夠提高靶場武器裝備試驗能力，艦載方艙靶場既能夠作為固定環(huán)境實驗室內(nèi)的基礎設施，更重要的是能夠連同軍艦形成海上環(huán)境試驗場的發(fā)射陣地。在武器發(fā)射前進行溫濕度環(huán)境模擬，對全彈整體使用性能的溫濕度環(huán)境適應性進行考核。

2）檢測武器性能對溫濕度環(huán)境應力響應的需要。溫濕度環(huán)境應力對火藥性能和戰(zhàn)斗部裝藥性能影響較為明顯，對于火箭助推類武器的實際使用性能和武器毀傷性能的響應較為顯著[7—8]。溫濕度環(huán)境試驗艦載方艙能夠在武器使用前模擬不同的溫濕度環(huán)境應力，不僅在適宜溫濕度考核武器性能，也在極端溫濕度條件下進行試驗，可以對武器實際使用性能的溫濕度適應性進行較為全面的試驗鑒定。

4 艦載方艙建設方案構(gòu)想

溫濕度環(huán)境試驗艦載方艙的預期功能主要包括：完成實驗室高低溫試驗和濕熱試驗，滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》中的相關(guān)要求；完成海上實航實彈射擊試驗前對兵器彈藥的特定溫濕度處理，模擬武器在不同使用環(huán)境中的溫濕度；方艙內(nèi)的實彈應較為方便地轉(zhuǎn)運至發(fā)射裝置內(nèi)，在15 min內(nèi)完成發(fā)射準備。

艦載方艙應具有以下功能或特點：艦載方艙具備實驗室內(nèi)固定設施和艦載設備設施兩用性，應具備良好的轉(zhuǎn)運性能；艦載機械接口穩(wěn)定可靠，能夠滿足三級海況使用要求；方艙內(nèi)容積應能夠容納艦船武器可連發(fā)數(shù)最大值或相當數(shù)量的武器；方艙電氣設備使用船電工作可靠性良好；方艙內(nèi)貯存的兵器實彈可以在特定時間內(nèi)完成裝填和發(fā)射，要求對于實彈的轉(zhuǎn)運應有良好的適用性。

方艙溫度控制系統(tǒng)應達到如下技術(shù)要求：滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》中高低溫試驗和濕熱試驗對試驗設備的相關(guān)要求；方艙加熱系統(tǒng)要實現(xiàn)0.5～5 ℃/min兩個數(shù)量級的不同加熱速率，最高加熱溫度應達到65 ℃；方艙制冷系統(tǒng)要實現(xiàn)－0.5～－5 ℃/min兩個數(shù)量級的不同制冷速率，最低制冷溫度達到－30 ℃；溫度控制精度最低不應超過±0.2 ℃。

方艙濕度控制系統(tǒng)應達到如下技術(shù)要求：滿足GJB 150A—2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》中濕熱試驗對試驗設備的相關(guān)要求；使用不受冷凝水影響的固體傳感器測量相對濕度，也可使用快速反應干濕球傳感器或露點測試儀等進行測量；應對方艙內(nèi)相對濕度模擬量進行連續(xù)測量，方艙內(nèi)相對濕度控制精度最低不超過±5%。

5 結(jié)語

環(huán)境試驗正在從小型化部件級向整體化裝備級的方向發(fā)展，大型、超大型的環(huán)境試驗箱已經(jīng)出現(xiàn)。未來環(huán)境試驗也必將走出實驗室，來到外場，裝備對環(huán)境應力響應的檢測方法也將從靜態(tài)的性能指標檢測向動態(tài)的實際使用性能檢測發(fā)展。艦載方艙作為海上環(huán)境試驗場艦船發(fā)射陣地的基礎設施，是對海上環(huán)境試驗場建設的一種初步構(gòu)想，為實際考核艦船兵器溫濕度環(huán)境適應性提出了一種新的想法。

[1] GJB 150A—2009. 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法[S].

[2] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內(nèi)容對比和分析(一) [J]. 航天器環(huán)境工程, 2011, 28(1): 5—10.

[3] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內(nèi)容對比和分析(二) [J]. 航天器環(huán)境工程, 2011, 28(2): 110—114.

[4] 李兆堅, 雷剛, 陳虹, 等. 低溫環(huán)境效應與試驗需求分析[J]. 低溫技術(shù), 2015, 43(4): 10—13.

[5] 祝耀昌, 張建軍. 武器裝備環(huán)境適應性要求、環(huán)境適應性驗證要求和環(huán)境條件及其相互關(guān)系和討論(一)[J]. 航天器環(huán)境工程, 2012, 29(1): 1—5.

[6] 祝耀昌, 張建軍. 武器裝備環(huán)境適應性要求、環(huán)境適應性驗證要求和環(huán)境條件及其相互關(guān)系和討論(二)[J]. 航天器環(huán)境工程, 2012, 29(2): 119—122.

[7] 楊輝耀, 鮮勇. 環(huán)境溫度對導彈精度、最大射程的影響分析與修正[J]. 航天控制, 2000, 1(1): 20—25.

[8] 陸欣, 周彥煌, 余永剛, 等. 自行加榴炮藥溫精確測量研究[J]. 火炮發(fā)射與控制學報. 2012, 3(1): 84—87.

Construction Concept of Ship-based Square Cabin for Temperature and Humidity Environment Test

QIAO Xiao-jun

(Unit 91439, Dalian Liaoning Province, 116041)

This paper proposed a construction concept of ship-based square cabin. The temperature and humidity environment storage treatment was carried out in a specified period before live-ammuniton’s launching test. With the ship-based square cabin, a warship could be a launching site of environmental test range at sea. Cooperating with relevant measurement, the environmental suitability assessment on actual usability of underwater ordnance and live-ammunition after temperature and humidity environment storage treatment could be completed.

environment test; ship-based square cabin; test range

10.7643/ issn.1672-9242.2017.05.011

TJ01

A

1672-9242(2017)05-0048-03

2016-11-29；

2016-12-15

喬曉君（1988—），男，河北石家莊人，碩士，主要研究方向為水中兵器定型試驗。