探討機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性研究

廣州廣電計量檢測股份有限公司 陳勝堅

一、引言

環(huán)境適應(yīng)性指的是產(chǎn)品在使用壽命期內(nèi)，可能會受到各種環(huán)境的影響，且能實現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)期性能和功能不受破壞的能力，是產(chǎn)品質(zhì)量的衡量標準之一。機載電子產(chǎn)品在其壽命期內(nèi)的使用、運輸和貯存，都會受到環(huán)境的影響，這些影響力會對機載設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)造成影響，降低設(shè)備的戰(zhàn)斗指標，影響機載設(shè)備的整體作戰(zhàn)能力。以我國南方地區(qū)的某飛機為例，根據(jù)飛機的故障數(shù)據(jù)表分析，每年的3、4月份是飛機濕度故障的易發(fā)期和多發(fā)期，3、4月份是我國南方地區(qū)的梅雨季節(jié)，降水偏多，飛機內(nèi)部的系統(tǒng)受潮，其儀表指示器上有水霧，導致了飛機濕度故障的頻發(fā)。

二、提高機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的方法和手段

環(huán)境適應(yīng)性取決于產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)，通過產(chǎn)品的試驗和產(chǎn)品的管理手段，保證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的提高，環(huán)境適應(yīng)性涵蓋了產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)的各項工作，提高機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的方法和手段如下：

（一）設(shè)計手段

提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，應(yīng)從產(chǎn)品的設(shè)計環(huán)節(jié)開始，從源頭上提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。環(huán)境適應(yīng)性的技術(shù)設(shè)計可分為氣候、力學和其他三種。一是通過元器件、構(gòu)件、材料的設(shè)計，提高機載設(shè)備對預(yù)期環(huán)境的抵御能力，二是通過產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低產(chǎn)品局部環(huán)境的影響力和嚴酷度。以設(shè)計手段來提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)力，能減少設(shè)備的后期故障發(fā)生頻率和維修頻率，減少資金的消耗，特別是減少了企業(yè)的售后服務(wù)資金的投入，大大降低了產(chǎn)品的全壽命周期費用。

（二）制造手段

機載設(shè)備的制造階段應(yīng)實現(xiàn)的目標是提高零組件的加工合格率、產(chǎn)品一次驗收的合格率、物料投放的合格率、部件裝配調(diào)試的成活率。在制造階段，應(yīng)努力提高產(chǎn)品工藝及制造水平，從而保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性、工藝的操作性、設(shè)計的符合性和驗收的依據(jù)性。通過高效合理的制作手段，獲得高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應(yīng)性的產(chǎn)品。

（三）試驗手段

第一，試驗的分類和具體的應(yīng)用情況。試驗手段可以分為自然環(huán)境試驗、使用環(huán)境試驗、試驗室環(huán)境的試驗三種。自然環(huán)境試驗的方法因為試驗的周期較長，耗時較大，基層研制單位的使用較少。使用環(huán)境試驗是通過對機載設(shè)備長期工作的積累，對機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性研究有重要的作用，它是對產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性最直接、最真實的反映和表現(xiàn)，可根據(jù)試驗的結(jié)果提出設(shè)備的改進意見。試驗室環(huán)境的試驗是為了彌補使用環(huán)境試驗的不足，在實驗室中模擬設(shè)備的真實使用環(huán)境，對設(shè)備的環(huán)境影響力進行分析。試驗室環(huán)境的試驗對設(shè)備環(huán)境適應(yīng)力研究的作用可分為四個階段：第一階段是研制階段的早中期，是環(huán)境適應(yīng)性的研制試驗，主要是對設(shè)備設(shè)計的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)進行分析，提出設(shè)備設(shè)計的改進意見。第二階段是研制階段的中后期，是環(huán)境相應(yīng)特性的調(diào)查試驗，主要是根據(jù)產(chǎn)品的物理屬性，對產(chǎn)品的環(huán)境忍耐力進行分析，制定后期管理和維修計劃。第三階段是研制階段的后期，環(huán)境鑒定的試驗，產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性要符合合同的要求。第四階段是批生產(chǎn)階段，環(huán)境的例行試驗和環(huán)境的驗收試驗，對批生產(chǎn)的產(chǎn)品進行定期、定數(shù)的抽樣調(diào)查，分析產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。

第二，高加速試驗。在試驗室環(huán)境的試驗中，國外通常采用高加速試驗。高加速試驗可分為高加速的環(huán)境應(yīng)力的篩選試驗、高加速的壽命試驗，能夠在短時間能驗證設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)能力。高加速試驗?zāi)苡行岣咴O(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，目前，我國國內(nèi)對該技術(shù)的使用還不是很普遍，主要是因為對該項技術(shù)還未能充分掌握，該試驗對設(shè)備有一定的限制，要求大功率的振動臺和快速變溫箱。

第三，利用試驗手段分析產(chǎn)品失效情況，提出改進意見。通過試驗手段對設(shè)備在設(shè)計、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行分析，找出產(chǎn)品在設(shè)計、制造等方面的問題，增強機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性。

溫度環(huán)境是機載設(shè)備在壽命周期內(nèi)最為常見的一種環(huán)境條件，在設(shè)備的環(huán)境影響失效中，溫度引起的約占40%。高溫導致設(shè)備失效主要有：電子電路的穩(wěn)定性的改變、潤滑性能的降低、電阻值的變化、密封條的損壞、零件粘連、工作壽命的縮短等，低溫導致設(shè)備失效主要有：水的凝結(jié)及結(jié)冰、變壓器的性能改變、材料發(fā)脆變硬、潤滑油的性能降低等。因此，溫度試驗是設(shè)備設(shè)計、制造等環(huán)節(jié)所必須的環(huán)節(jié)。

振動也能導致記載設(shè)備的環(huán)境失效，約占有27%的比重。振動試驗是環(huán)境試驗中的非常重要的試驗項目。振動所造成的設(shè)備失效主要有：電路、電子元器件、焊點、導線的短路和斷路，密封件的漏氣、緊固件松動、季機械件的抖動和卡死等。應(yīng)對設(shè)備的機箱等進行設(shè)計改進和工藝優(yōu)化，通過振動試驗的驗證，避免設(shè)備失效的發(fā)展，提高產(chǎn)品對振動環(huán)境的適應(yīng)性。

（四）管理手段

為提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，機載設(shè)備的管理非常重要。主要表現(xiàn)為產(chǎn)品的全壽命管理、數(shù)據(jù)管理、監(jiān)控評審管理、試驗計劃管理等方面。其中，數(shù)據(jù)管理是設(shè)備管理中的重要內(nèi)容。數(shù)據(jù)的測量、收集、整理、分析、應(yīng)用，可以對設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性進行分析，是分析設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性的基礎(chǔ)。

三、機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的不足及改進方法

（一）機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的不足

可以分為以下幾個方面：

第一，對產(chǎn)品設(shè)計的環(huán)境適應(yīng)性作用不重視，導致產(chǎn)品的全壽命費用增加。產(chǎn)品設(shè)計上的缺陷，造成機載設(shè)備對力學環(huán)境、氣候條件等的分析存在問題，多設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性考慮不周，致使產(chǎn)品投產(chǎn)使用后無法適應(yīng)具體的工作環(huán)境，在工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障，返廠維修的頻率大大增加，增加了企業(yè)售后服務(wù)和故障維修的費用。

第二，對設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)沒能予以重視，影響了設(shè)備整體的環(huán)境適應(yīng)性。在產(chǎn)品的使用壽命期內(nèi)，某些試驗手段可能會造成產(chǎn)品的失效，可以對產(chǎn)品性能及制造工藝進行改進來完成。如果在產(chǎn)品的設(shè)計階段，沒有對產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)進行有效設(shè)計，在產(chǎn)品的制造、生產(chǎn)階段也沒能有效利用試驗方法，對產(chǎn)品工藝、制造的薄弱環(huán)節(jié)沒能有效激發(fā)，產(chǎn)品整體的適應(yīng)性受到影響。

第三，技術(shù)試驗的國內(nèi)外交流不強，沒有充分采用高加速試驗的作用，來增強機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性。

第四，數(shù)據(jù)管理上存在問題。數(shù)據(jù)管理沒能達到機載設(shè)備運行的要求和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計的要求。目前對機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性研究還停留在對數(shù)據(jù)的收集積累階段，沒能將數(shù)據(jù)有效運用于提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)中去。

（二）機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性改進方法

機載電子產(chǎn)品在環(huán)境適應(yīng)方面存在著一些問題，在實際的工作運行中，應(yīng)不斷提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，保證機載設(shè)備的安全運行。其方法如下：

第一，在環(huán)境工程的工作中，提高對機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性研究的重視程度，加大環(huán)境適應(yīng)性的試驗研究，產(chǎn)品的設(shè)計人員應(yīng)與試驗技術(shù)人員溝通、交流，運用各種試驗手段，提高機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性。

第二，收集機載設(shè)備的故障信息和數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗結(jié)果，將具體的工作條件與試驗條件相對比，探討更有效、更真實的實驗條件，對實驗室的各種試驗工具加以有效利用，通過各種試驗，在試驗中模擬出相對真實的工作環(huán)境，增強機載設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性。

第三，結(jié)合機載設(shè)備，研究新的試驗方法，將更高效、更快速的試驗方法應(yīng)用于機載設(shè)備的試驗中，通過耐環(huán)境的適應(yīng)性設(shè)計，有效增強設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)水平。

第四，對機載設(shè)備的生命周期內(nèi)的運行信息和運行數(shù)據(jù)進行收集，以有效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行歸納處理，特別是產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的分析，將環(huán)境數(shù)據(jù)的分析作為機載設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性分析的依據(jù)。對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，為產(chǎn)品設(shè)計和制作提供科學依據(jù)。

四、結(jié)束語

機載電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性研究，對產(chǎn)品在其全壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的環(huán)境失效情況進行分析，對環(huán)境數(shù)據(jù)進行收集、分析和處理，提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，保證電子產(chǎn)品的正常工作狀態(tài)。環(huán)境適應(yīng)性分析貫穿于機載設(shè)備的全壽命周期的各個環(huán)節(jié)，因此，提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，應(yīng)從產(chǎn)品的設(shè)計、制造、試驗和管理等環(huán)節(jié)進行，通過各種模擬環(huán)境試驗，提高產(chǎn)品的整體環(huán)境適應(yīng)能力，保證機載電子產(chǎn)品的安全穩(wěn)定運行。

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