馮斯棟 中航西飛民用飛機有限責(zé)任公司

一、引言

雷達罩位于飛機機頭前端，處于非氣密區(qū)域，用以保護雷達天線免受氣動載荷、淋雨、靜電、雷電、冰雹或其他沖擊等外界環(huán)境的影響。本文就民機雷達罩濕熱環(huán)境適航符合性驗證方法進行探討。

二、適航規(guī)章要求

中國民用航空規(guī)章第25 部CCAR 25.1309（a）款是對設(shè)備、系統(tǒng)及安裝設(shè)計的總要求，內(nèi)容為：“凡航空器適航標(biāo)準(zhǔn)對其功能有要求的設(shè)備、系統(tǒng)及安裝，其設(shè)計必須保證在各種可預(yù)期的運行條件下能完成預(yù)定功能?！?/p>

雷達罩作為具有一定功能的機載設(shè)備，必須保證在飛機可預(yù)期運行的各種環(huán)境下均能可靠穩(wěn)定的實現(xiàn)其各項功能。雷達罩必須保證在各種自然環(huán)境及機械環(huán)境條件下雷達罩的電性能及力學(xué)性能均不會發(fā)生影響其功能的顯著變化。

對于CCAR25.1309a 的要求，在雷達罩的設(shè)計中，所選擇的材料及結(jié)構(gòu)形式均應(yīng)考慮到是否滿足飛機運營的各種環(huán)境的要求。通過試驗的方法驗證雷達罩在溫度-高度、溫度變化、濕熱、防水、流體敏感、沙塵、霉菌、鹽霧、雹擊等自然環(huán)境下是否會影響其功能。本文僅針對濕熱環(huán)境適航符合性驗證方法進行敘述。

三、驗證方法

對于CCAR 25.1309a 條款，采用MC1 設(shè)計說明、MC4 試驗室試驗的方法進行驗證。

RTCA/DO-160《機載設(shè)備環(huán)境條件和試驗程序》是美國FAA 規(guī)定的近200 項機載設(shè)備TSO 標(biāo)準(zhǔn)中大量引用的環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)，也是歐洲聯(lián)合航空局（JAA）及世界各國適航性當(dāng)局認可的機載設(shè)備環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)。其歷次版本均是機載設(shè)備適航取證過程中進行環(huán)境試驗考核主要依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)RTCA/DO-160G，機載設(shè)備應(yīng)根據(jù)其安裝位置、功能、使用特性等差異通過不同的試驗類別來驗證其性能。由于雷達罩在直接接觸外界空氣的條件下工作，為了確定雷達罩對高溫及高濕試驗條件的適應(yīng)性，根據(jù)RTCA/DO-160G 中第6 章濕熱試驗的C 類——外部濕熱環(huán)境進行試驗。

（一）驗證思路

試驗件采用代表雷達罩結(jié)構(gòu)和材料特點的結(jié)構(gòu)樣件和介電性能試驗件。

結(jié)構(gòu)樣件用于試驗前后外觀檢查，尺寸為300mm×300mm, 為按照雷達罩的成型工藝及鋪層要求制作的夾層結(jié)構(gòu)平板（周邊為實芯結(jié)構(gòu)）。結(jié)構(gòu)樣件的蜂窩夾層區(qū)域厚度和雷達罩裝機狀態(tài)一致，蒙皮選用同牌號的復(fù)合材料體系，蜂窩芯層選用芳綸紙蜂窩和柔性蜂窩。

在結(jié)構(gòu)樣件涂有白色面漆的一側(cè)安裝防雷擊分流條模擬件和螺母組件模擬件。防雷擊分流條模擬件通過螺釘和螺母組件模擬件安裝在復(fù)合材料上，安裝要求與裝機狀態(tài)相同，但不要求防雷擊分流條長度與裝機狀態(tài)相同。結(jié)構(gòu)樣件所用密封劑、涂層等材料與雷達罩裝機狀態(tài)相同。

介電性能試驗件用來測試干態(tài)和濕態(tài)下試驗件的介電性能（介電損耗tgδ 和介電常數(shù)ε），試驗件尺寸為22.76mm×10.06mm×4.73mm，材料同雷達罩復(fù)合材料。室溫條件下測試介電性能的試驗件3件，濕熱試驗后測試介電性能的試驗件3件，共6 件。

（二）試驗設(shè)備

濕熱試驗選用的設(shè)備為高低溫濕熱試驗箱。試驗箱設(shè)有排氣孔，以防氣壓升高，并采取措施防止水滴到設(shè)備上。流過暴露區(qū)的空氣速度應(yīng)在0.5m/s～1.7m/s 之間。試驗箱采用蒸汽的方法加濕試驗樣品周圍的空氣，所用的水在25℃條件下測得的pH 值在6.5～7.5 之間或電阻率不低于250,000 歐姆·厘米。

除水之外，試驗過程中無其他物質(zhì)與試驗樣品直接接觸，以防止引起試驗件的劣化或影響試驗結(jié)果，無任何銹蝕或腐蝕性污染物及其他物質(zhì)引入試驗箱內(nèi)，試驗樣品周圍空氣的除濕、加濕、加熱、冷卻所用的方法不會改變試驗箱內(nèi)的空氣、水或水蒸氣的化學(xué)成分，試驗件在試驗箱的擺放位置與試驗箱壁至少保持10cm 距離。

（三）試驗方法

a.濕熱試驗

根據(jù)RTCA/DO-160G，試驗程序按下列步驟進行：

步驟1：將受試樣品按實際使用狀態(tài)安裝在試驗箱內(nèi)。步驟2：受試樣品在38±2℃和相對濕度85±4%條件下保持穩(wěn)定。步驟3：在2h±10min 內(nèi)，將試驗箱溫度升到55±2℃，相對濕度升到95±4%。步驟4：保持試驗箱溫度55 ℃和相對濕度95±4%，時間至少為6h。步驟5：在以后的16h±15min 內(nèi)，將溫度逐漸降到38±2℃。在此期間，保持盡可能高的相對濕度，且不允許其低于85%。步驟6：步驟3，4 和5 構(gòu)成一個循環(huán)，重復(fù)這些步驟直到共完成6 個循環(huán)。步驟7：試驗結(jié)束后，將試驗件從試驗箱內(nèi)取出，用干燥的壓縮空氣吹干試驗件表面凝露，去除后立即對試驗件進行檢測。步驟8：最后檢測。恢復(fù)至常溫后對結(jié)構(gòu)樣件進行外觀檢查，對介電性能試驗件按照波導(dǎo)短路法開展介電性能測試，與室溫檢測結(jié)果進行對比分析并記錄。

b.介電性能測試

試驗程序按下列步驟進行：

步驟1：開機預(yù)熱1h，使系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。步驟2：測定信號源工作頻率。步驟3：標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀反射測試單元誤差網(wǎng)絡(luò)校正。步驟4：在傳感器終端緊貼被測介質(zhì)試樣，測定置有介質(zhì)試樣時的復(fù)反射系數(shù)。步驟5：記錄數(shù)據(jù)及介電性能參數(shù)。

（四）試驗判據(jù)

試驗后，對結(jié)構(gòu)樣件進行外觀檢查，結(jié)構(gòu)樣件不能出現(xiàn)分層和永久變形，表面涂層不出現(xiàn)褪色、開裂、鼓包、脫落，金屬表面不銹蝕。

采用波導(dǎo)短路法測試介電性能試驗件的介電損耗角正切tgδ 和介電常數(shù)ε，介電損耗角正切tgδ 不得大于0.023，要求試驗件介電常數(shù)ε 的變化不得大于±0.1。

四、總結(jié)

本文對民用飛機雷達罩如何滿足CCAR 25.1309（a）條款要求進行了探討，并依據(jù)要求提出了雷達罩濕熱環(huán)境適航驗證的試驗思路和方法，并對試驗程序進行了詳細闡述。