环境工程剪裁1环境工程剪裁概述 1.1环境工程剪裁的定义和内涵美国军标MIISTD810F环境工程考虑和实 验室试验对环境工程剪裁下的定义是：“考虑装备 寿命期内将遇到的特定强迫的作用的影响，选择装备 的设计特性容限和试验环境、试验方法、试验程序 、试验顺序和条件，以及改变关键设计和试验量值、 故障状况等的过程。这一过程也包括编制和审查工程 任务、计划试验与评价等文件，在确保在整个采办周 期内对真实的天气、气候和其它物理环境条件都进行 了适当的考虑。” 1.1环境工程剪裁的定义和内涵 上述定义表明环境工程剪裁是一个工作过程 ，这一工作过程遍及产品(装备)整个采办周期， 即全寿命过程。通过综合应用选择取舍、增补 、设计、编写和审查等技术和方法，来确保产品( 装备)寿命期内将遇到的特定环境及其综合产生的 影响，即定义中所说的强迫作用，都能得到全面 的考虑，并使环境工程作为一个系统工作与其它 工作一起并行纳入产品(装备)论证、研制、定型 、生产和使用的各个阶段工作计划中，进行科学 的管理和控制。 1.1环境工程剪裁的定义和内涵剪裁的重点是保证: 确定出的要考虑的环境种类合理科学 环境适应性设计要求正确 环境试验项目及其顺序安排合理 各项目的试验条件和试验程序能保证帮助改进设计和减少 环境故障 正确验证产品(装备)的环境适应性是否满足合同要求或评 价产品(装备)的环境适应能力 剪裁的另一方面则是: 帮助设计和编写各种环境工程文件和报告，以确保各项环 境工程工作得到有效的实施 各种环境信息得到全面搜集，且在各阶段之间的及时传递 和充分利用，从而以极高的效费比得到高质量的产品 1.2环境工程剪裁必要性、目的和内容 1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 环境适应性是产品(装备)的一个重要质量特 性，这一质量特性是通过设计纳入产品的 ，是通过制造获得的，是通过试验和管理 等手段得到保证的。因此，它涉及到产品 寿命期的各个阶段的工作，这些工作输出 的结果的优劣，直接关系到产品环境适应 性目标实现。1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 如果缺乏对产品寿命期环境影响的全面分 析，有可能在确定要考虑的环境种类时漏 掉了某一环境，就会影响产品(装备)的使用 。我国从俄罗斯购置的XX战斗机就是因为 该飞机的机载设备设计时，没有把高温高 湿环境作为重点考虑，致使这种战斗机在 我国南方便用时，许多机载设备受湿度影 响不能正常工作或损坏，大大降低了出勤 率。1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 如果对要考虑的环境的具体强度或量值确定得不 准确，则会导致过设计过试验或欠设计欠试 验，不是给设计工作带来很大难度，延误进度， 造成浪费，就是因为环境适应性不能满足实际要 求而反复，带来更大的浪费。我国XX工程的机载 设备振动耐久试验，就遇到这类问题，由于缺少 对我国相应机种的振动实测资料，只能按照通用 标准规定计算确定其振动量值和时间，使许多机 载设备振动耐久试验几乎无法进行，不得不采取 减缓措施。1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 如果不准确安排各阶段试验项目和试验工 作，同样会影响产品的环境适应性和研制 进度。例如，一些新研的重要产品若不在 研制阶段早期安排环境适应性研制试验， 而只是到了定型时才考虑进行环境试验， 往往会出现各种环境适应性设计问题而重 新设计，此时由于产品结构设计己基本确 定，修改设计必然延误进度，带来经济损 失。 1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 我国机载设备的设计中，原来往往不重视潮气对 电子设备的影响，在研制阶段早期，许多机载设 备也不安排交变湿热试验来寻找防潮设计缺陷； 致使定型阶段的环境鉴定试验中屡屡出现问题， 不得不将其壳体改成气密密封设计才能通过，这 种情况在许多机载设备研制中都出现过。xx飞机 温控盒由于没有考虑防水设计和淋雨试验，致使 其因进水发动机降转、误告警，发生一起严重飞 行事故。不得不大面积停飞，重新设计温控盒并 加防水罩。因而影响了飞行训练任务，并带来很 大的损失。1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 如果对寿命期过程各个阶段的环境工作的计划和安排不 合理，管理和控制不严格，同样会使各项环境工程工作质 量降低，甚至被忽略或简化掉，最终影响装备的环境适应 性和质量可靠性。我国型号工程中的环境工作，由于只有 一个环境要求文件，而没有制订一个全面的环境工程工作 计划，环境工程工作尚未作为一个系统工程正式纳入型号 研制生产全过程。型号中的环境工程工作主要限于制订环 境要求文件和签订成品研制合同中提出环境条件和环境试 验要求。即使是这二项工作，特别是环境试验，也没有进 行严格管理和控制。因此，我国机载成品的环境适应性差 是必然的结果。1.2.1开展环境工程剪裁的必要性 上述情况说明，在环境分析、环境适应性 设计、环境试验和环境工程管理四个方面 工作中都存在应用环境工程剪裁技术使各 项工作进行得更完善和更合理的必要性， 对这些工作进行环境工程剪裁是环境工程 工作发展的必然趋势。 1.2.2环境工程剪裁的目的和内容目的 环境工程剪裁的目的，从宏观方面来说，是将 环境考虑纳入产品(装备)决策过程和各阶段工作 系统中，以保证装备制造出来后能在其整个寿命 寿命期内预期经历的各种环境的作用下可靠地工 作；具体地说，则是根据产品(装备)寿命期环境 特定、自身特性、经费进度等资源情况，合理安 排和选用GJB4239中各种环境工程工作项目的过 程，确保各项环境工程工作并行纳入产品论证、 研制、生产和使用全过程，以更高的效费比达到 合理的环境适应性。 1.2.2环境工程剪裁的目的和内容主要内容环境工程剪裁是一个涉及面很广的工作，是环境工程 工作的核心，主要工作内容包括：1.帮助确定应考虑的环境种类；2.帮助确定合理的环境适应性设计要求，包括定性要求和 定量要求；3.帮助确定各阶段实验室环境试验的项目及其顺序，各试 验项目的环境条件和试验程序等，各阶段试验包括：环境 适应性研制试验、环境响应特性调查试验、飞行器安全性 试验、环境鉴定试验、批生产环境验收和例行试验等；1.2.2环境工程剪裁的目的和内容4.帮助确定环境试验简化或替代方案；5.帮助确定研制阶段和使用阶段的自然环 境试验和使用环境试验项目及其安排；6.帮助制订产品环境工程工作的计划、试 验与评价计划和编写寿命期环境剖面，使 用环境文件等工作。1.3 环境工程剪裁的特性 环境工程剪裁工作几乎贯穿产品全寿命过 程，涉及每一阶段的技术和管理工作。环 境工程剪裁工作与GJB4239中规定的各项 环境工程工作项目之间的关系和对有关工 作剪裁的要点如图1所示。从图1中可以看 出，除了环境适应性设计有关的几个工作 项目与剪裁关系不大外，其余任何一个工 作项目都有剪裁工作可做。 1.3 环境工程剪裁的特性 在这些剪裁工作中，环境工程管理工作项目的剪 裁主要是以环境分析工作输出的环境要求和试验 要求，结合产品特点和可得到的时间、经费、人 力、试样(试品)、设备、信息等资源进行权衡和 取舍，编制出一个环境工程工作管理和评价计划 ，以确保环境各项工作项目得到有效的实施。这 一剪裁工作实际上计划的编制工作。环境工程剪 裁的重点是在确定环境适应性设计要求、环境试 验要求和编写试验与评价计划。2 环境工程剪裁的思路和过程图 1环境工程剪裁与GJB4239工作项目的关系 2.1环境要求剪裁基本思路图2 产品环境要求的剪材过程2.2 气候 环境 试验 的剪 裁示 例 2.2.1 弄清 产品 寿命 期各 项特 性图3 气候环境试验设计逻辑树 2.2.2 确定 产品 寿命 期气 候环 境剖 面图4 气候环境剖面决策路线2.2.3 设计 产品 的环 境试 验图5 气候试验设计决策路线3环境工程剪裁具体方法 3.1环境因素种类 图6 产品要考虑的环境因素剪裁3.2环境适应性设计条件剪裁 3.2.1环境条件设计基本原则 极值准则 优先使用实测应力准则盐雾环境适应性设计技术砂尘环境适应性设计技术淋雨环境适应性设计技术 .温度环境适应性设计技术湿热环境适应性设计技术太阳辐射环境适应性设计技术环境适应性设计和分析技 术气候环境适应性设计技术其它环境适应性设计技术核环境环境适应性设计技术生化环境适应性设计技术其它环境适应性设计技术平台环境响应定性定量分析技术平台环境和产品之间相互影响分析 技术平台环境适应性预计技术平台环境适应性设计技 术力学环境适应性设计技 术振动环境适应性设计技术冲击环境适应性设计技术加速度环境适应性设计技术噪声、声振环境适应性设计技术自然环境适应性设计技术自然暴露环境适应性设计技术贮存环境适应性设计技术自然运输环境适应性设计技术图 6 环 境 适 应 性 设 计 和 分 析 技 术3.2.2自然环境条件剪裁图7 气候环境条件剪裁过程3.2.3动力学环境条件剪裁图8 力学环境条件剪裁过程表1 GJB150飞机和导弹用设备推荐试验顺序4 确定环境试验顺序原则 4.1 若试验的目的是为了比较短的时间，以 较少的代价获得有关失效趋势的资料时，常常 以最严酷的试验项目或对样品影响最大的试验 项目开始，导致试验样品较快失效，迅速终止 整个试验。这种试验主要适用于对样机或新产 品的研究。它是一种探讨性试验，可以很快找 到样机或新产品的薄弱环节。4.2 若试验的目的是为了在试验样品损 坏之前取得尽可能多的试验样品的性能 数据（尤其是在试验样品数量少的情况 下），常以对试验样品性能影响最少的 （即非破坏性试验）试验开始，已便在 试验样品损坏之前，尽可能多做一些试 验项目，取得较多的性能数据。 4.3 对于设备和整机系统，其使用环境 条件时预知的情况下，其试验顺序尽可 能与产品在生产、运输、贮存和使用中 经受的环境条件出现的先后顺序相一致 ，这种顺序对于考核产品是最理想的， 因此可作为元件和设备的标准化定型试 验的顺序。然而这种预先知道生产、使 用和运输中各环节的情况是极少的。 4.4 在元器件或设备的使用环境不能预 知的情况下，在选择试验顺序时，必须 考虑前一个试验时产生的结果，由后一 个试验来暴露或加强的问题，这种情况 对选择试验顺序是很重要的。 对于湿热试验 可能产生不可逆的影响，若这些影响可能 使同一试件在随后进行的试验中产生不真实的 结果，则应在这些试验之后进行湿热试验。同 样，由于潜在的综合环境影响没有代表性，在 经受过盐雾试验、砂尘试验或霉菌试验的同一 试件上进行本试验一般来说是不合适的。 对于霉菌试验 一般不适宜在事先做过盐雾、砂尘 或湿热试验的同一试件上进行。若需要 ，可在盐雾或砂尘试验前做霉菌试验， 因为大量聚集的盐分会影响霉菌的发芽 生长，而砂尘能提供养分因而会导致对 试件微生物易感性的错误指示。对于盐雾试验 若使用同一试件完成多种气候试验，在 绝大多数情况下，建议在其它试验后再进 行盐雾试验。盐沉积物会干扰其它试验的 效果。一般不使用同一试件进行盐雾、霉 菌和湿热试验，因为三种环境条件对装备 影响的累积，会导致试验结果不真实。但 若必须这样做，也应在霉菌和湿热试验之 后再进行盐雾试验。使用同一试件完成砂 尘试验和盐雾试验也是不合适的，但若要 求这样做应将砂尘试验安排在盐雾试验之 后。 对于砂尘试验 试验将在试件上产生尘覆盖层或严 重的磨蚀，这些覆盖层或磨蚀可能会影 响其他试验（如湿热、霉菌和盐雾等） 的结果，因此，在确定本试验在试验中 的顺序时需要作出决断。