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小议电子装备自然环境试验的开展

2013/08/05 阅读:

一、自然环境下装备可靠性的特性

自然环境试验包括:典型自然环境试验、太阳辐射老化试验、典型严酷自然环境试验、典型自然环境加速试验等。美国较早就针对沙漠环境、寒冷地区环境、热带环境等极限环境建设了自然环境试验中心[9]。我国自然环境试验从“八五”开始就得到了国防科工委的重视,完善和新建了西双版纳站、南海站、漠河站等战区的建设,推动了国防科技工业自然环境试验工作的发展[1]。自然环境试验的特点是方法简单,试验结果更接近于实际使用环境,但是影响因素难以控制,试验周期长,试验结果存在随机性等[10]。我国海岸线长,海军舰艇驻泊地从北到南遍布沿岸重要的港口,并且随着新时代海军的使命,舰艇出海远洋已经常态化,导致了装备的使用环境差异很大。

但近年来,随着我国海军建设实现跨越式发展,大量的同型舰船开始服役,分布在我国沿海各个重要港口,大量的同型装备故障数据使得对装备的环境适应性分析有足够的基础数据。以某型导弹快艇为例,我国海军共服役几十艘。表1为该型舰艇驻泊地的气象环境(数据来源:国家气象局公示)。从表中显示,从北至南城市的平均气温逐渐增高、湿度逐渐增高、降雨也量也逐渐增高,日照时间逐渐减少。2011年,海军该型舰艇保障技术中心组织对该型快艇服役以来出现的故障进行统计,除去人为操作和软件故障,共记录故障4887项。考虑到由于各艇服役时间不一致带来的误差值,只计算舰艇服役5年时间所发生的故障,最后整理故障3490次,其故障分布情况如图1。从图1中可以看出北海方向的故障次数明显比东海南海方向少,证明了在实验室环境虽然模拟了我国甚至是世界上大部分区域可能出现的自然环境,实验室环境主要依据资源环境的极限情况来模拟的。但在实际使用中,自然环境对装备可靠性的影响是十分明显的。值得注意的是往往潮湿并不是引起装备可靠性差的唯一原因,在自然环境中对装备造成影响的因素往往是温度、湿度、日照辐射、航行速度、航行振动、风速等等综合性环境引起的[6]。这也凸显了自然环境试验对装备可靠性试验方面是必不可少的环节。

根据对故障原因的整理,发现有以下几种比较明显的环境不适应带来的故障。1)舱外设备进水。由于装备舱外设备的直接进水引起的故障达到100多起,主要有电子对抗发射座电气箱进水、雷达伺服控制部分电机进水、雷达天线自动锁进水等故障;电子对抗接收盒、北斗天线头进水、通信天线座绝缘值下降等故障。2)部分电气部件性能下降。潮湿的空气导致密封部件内进入潮气导致设备老化故障,如南北区域的红外图像性能存在明显的差别(如图2)、激光测距仪效能也存在差别(如图3,激光正常工作电压越高代表激光器发光效能下降)。雷达发射机在潮湿季节和潮湿地区高压打火现象南方比较普遍。显示器故障潮湿地区和潮湿季节故障率较高。(注:图中图像质量等级分别为4:图像清晰,可满足跟踪要求;3:跟踪不稳定,满足观察;2:图像不清晰,影响观察;1:图像不清晰,无法观察。)综上所述,同型舰船同型装备即使在首件鉴定或装备出厂时都经过同样的实验室环境试验,但在不同的自然环境下,装备的可靠性和战技术性能仍然存在较大的差异,所以对装备进行自然环境试验显然是有必要的。

二、电子装备自然环境试验的开展

1自然环境试验开展的时机

一般环境试验需要在装备定型生产之前完成,但是一般装备的自然环境周期长达几年[5],但是装备试验总体需要适应海军装备的总体发展,现阶段要整体实现先试验再定型生产,显然是不适合的。我国在部分新型舰艇的大批量、沿海的不同地区服役,使得试验环境有明显的对比性。自然环境试验的时机可选择在舰艇服役以后至第一轮小修阶段进行。

2自然环境试验的方法

由于我军还未系统化的建立海军驻地环境参数数据的收集工作,一般统计均以国家气象局的统计为依据,但国家气象局的统计一般是当地的平均情况,统计数据不适用于装备可靠性试验要求,而装备实际的码头环境、海上执行任务时装备的环境都没有记录。建立一套完整的装备自然环境数据收集系统是必须的。目前国防科工委建设的多个自然环境实验站已经建成并投入使用,极限气候的环境数据收集比较全面[4]。在焊接数据的收集方面,电子五所曾研制了武器装备自然环境试验参数检测系统并投入使用,该监测系统于2003年2月已经完成,并在西沙环境试验站投入运行,该监测系统对温湿度、风速、气压、雨量、光辐射等参数进行了检测和收集[11]。该检测系统为装备的自然环境参数的获取提出了较好的方法,通过对该系统的综合运用,扩展到各驻军码头、舰艇,可实时有效地收集舰艇电子装备所处的自然环境。同时电子五所对所收集的自然环境参数采用谐波分析方法对环境参数进行分析,比平均计算方法更加客观,符合自然环境对装备的影响分析[13]。

3试验数据的统计和使用

装备服役后通过定期的巡检工作,对装备故障进行有计划的收集,对故障原因进行梳理和分析。采用科学的方法,将故障现象、故障原因、故障频次与当时情况下装备所处的自然环境综合分析,得出不同自然环境下装备可靠性的规律。用于指导装备适应性改进方案、装备易损件的配备、海军战储仓库备件的订货依据等,并对后期的海军电子装备的研制提供有利的环境试验数据。

三、结语

新形势下,我国军用装备更新换代快,不能一成不变的看待装备的环境试验,将环境试验归纳于装备定型或交货之前的工作,要将装备的环境试验看成是一个系统工程,要不断的在装备的使用过程中总结规律,不断改进,稳步提升。(本文作者:刘志强、鲜大立单位:海军4801工厂黄埔军械修理厂)

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