1、环境工程剪裁环境工程剪裁1 1环境工程剪裁概述环境工程剪裁概述1.11.1环境工程剪裁的定义和内涵环境工程剪裁的定义和内涵 美国军标美国军标MIISTD810F环境工程考虑和实环境工程考虑和实验室试验验室试验对环境工程剪裁下的定义是：对环境工程剪裁下的定义是：“考虑装备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、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
2、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务、计划试验与评价等文件，在确保在整个采办周期内内对真实的天气、气候和其它物理环境条件都进行了对真实的天气、气候和其它物理环境条件都进行了适当的考虑适当的考虑。”1.11.1环境工程剪裁的定义和内涵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
3、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。1.11.1环境工程剪裁的定义和内涵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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、 3环境工程剪裁具体方法环境工程剪裁具体方法3.13.1环境因素种类环境因素种类 图6 产品要考虑的环境因素剪裁3.23.2环境适应性设计条件剪裁环境适应性设计条件剪裁3.2.13.2.1环境条件设计基本原则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盐雾环境适应性设计技术砂尘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淋雨环境适应性设计技术.温度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湿热环境适应性设计技术太阳辐射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环境适应性设计和分析技术术气候环境适应性设计
13、技术气候环境适应性设计技术其它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核环境环境适应性设计技术生化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响应定性定量分析技术平台环境和产品之间相互影响分平台环境和产品之间相互影响分析技术析技术平台环境适应性预计技术平台环境适应性预计技术平台环境适应性设计技平台环境适应性设计技术术力学环境适应性设计技力学环境适应性设计技术术振动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冲击环境适应性设计技术加速度环境适应性设计技术加速度环境适应性设计技术噪
14、声、声振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环境适应性设计技术自然暴露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贮存环境适应性设计技术自然运输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3.2.23.2.2自然环境条件剪裁自然环境条件剪裁图7 气候环境条件剪裁过程3.2.33.2.3动力学环境条件剪裁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
15、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
16、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，
17、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。
