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实验室环境试验项目顺序剪裁技术探讨中国航空综合技术研究所祝耀昌傅耘1引言GJB4239《装备环境工程通用要求》明确规定，在装备研制和生产的不同阶段应安排环境适应性研制试验，环境响应调查试验，飞行器安全性环境试验，环境鉴定试验和批生产产品环境(验收和例行)试验等这些试验的目的不外乎是寻找设计缺陷，以帮助改进设计；验证环境适应性是否符合规定要求，以作为设计定型或生产验收等的决策依据：掌握产品环境响应和环境特性数据及其薄弱环节，为后续试验和使用及综合保障提供基本信息环境试验与可靠性鉴定和增长试验的一个明显区别是，不管是进行GJB4239中规定的哪一阶段哪一种试验，都包含有一定数量的试验项目，因而往往是一组或两组不同试验项目组成的系列性试验这种把试验样品依次连续暴露到两种或多种环境中的试验，称为组合试验而不是象典型的可靠性鉴定试验那样的综合环境试验不同类型的环境试验有其不同的目的，要想让试验达到预定的目标，应当考虑环境试验项目的完整性、环境试验条件的合理性、环境试验项目和程序的顺序的科学性、以及采用的环境试验方法和具体试验程序的重现性四大因素应当指出，在以往的环境试验标准和试验实践中，人们更为注意和重视的是试验项目、试验条件、试验程序的选择和确定及试验方法的选择，不太重视各试验项目之间相互影响和顺序安排。

许多成品厂仅是考虑做完合同规定的环境试验项目，试验项目的顺序安排往往取决于试验样品情况和研制生产计划进度、试验设备和试验人员的时间条件这种不考虑环境试验项目之间相互影响，任意确定试验项目实施顺序的做法实际上严重影响了环境试验结果的可信度和可比性本文着重探讨试验项目安排顺序的有关技术2环境试验项目顺序如上所述，环境试验往往是一种组合试验这种组合试验主要是由一系列模拟单一环境影响的单因素试验项目组成，其中也包括有一些综合试验项目如温度一高度试验设计环境试验大纲时，不可避免地会遇到三个问题：一是试验样品是否分组；二是用同一试验样品进行多个试验项目时，其先后顺序，是随意安排，还是按一定原则；三是两个试验项目之间时间间隔有否有要求，其试验前后的检测可否简化这三个问题中，第一个问题容易被重视，这是因为环境试验中有些试验项目或试验项目中的某个试验程序是破坏性的，例如振动耐久试验、炮振试验、盐雾试验和爆炸大气试验，由于无法将这些试验同时安排在试验序列的最后进行，一般都要安排两组以上的样品进行试验从节省试验样品经费的目的出发，一般应采取各种措施尽量减少分组数量例如根据盐雾试验和霉菌试验和评价一般与产品功能无关的特点，将其安排在最后，在功能已损坏的试件上进行。

第三个问题相对比较简单，因为通常各单因素试验项目之间的间隔时间对试验结果不会产生明显的影响，因而对此时间没有明确规定，但各试验项目开始前和结束后一般均应进行初始检测和最终检测，以确保合格的产品投入此试验，并评价该试验的结果或影响通常各次试验之间应对样品进行预处理、恢复和稳定工作当相邻两个试验项目相隔时间较短，且试验是在室内环境条件变化不大的同一实验室之中进行时，前一项试验的最后检测可作为后一项试验的初始检测，以简化试验第二个有关试验项目顺序的问题比较复杂，需要考虑前一个试验对后一个试验的影响由于不同试验项目的环境对试验样品影响机理不同，不同的试验顺序安排势必导致不同的试验结果因此，当用一个或一组样品依次进行多个环境试验项目时，应当仔细研究各试验项目间可能产生的相互影响，并根据试验的目的剪裁设计最佳的试验项目安排顺序，以保证组合环境试验结果的一致性和可比性3环境试验项目顺序考虑原则一般说来，除了环境响应特性调查试验外，不管是在研制生产哪个阶段进行哪种类型的环境试验，只要是两个和两个以上试验项目依次连续进行，就要考虑试验项目顺序安排，但对于不同类型的试验，由于其试验目的不同，试验项目顺序安排的原则也往往不同。

3．1环境适应性研制试验环境适应性研制试验主要用来发现受试产品的设计缺陷和薄弱环节，为改进产品设计提供信息，当然也要用来对设计改正措施进行验证这一试验的试验项目顺序安排一般遵循如下原则：a．若试验目的是为了在最短时间内尽快获得产品环境适应性设计缺陷的信息，以便尽快改进设计，且可得的试验样品数量有限，则常常从最严酷的试验项目开始，或从对试验样品影响最大的试验项目开始，使试验样品尽快暴露出缺陷，并迅速终止整个环境试验b若试验目的是为了在试验样品损坏之前取得尽可能多的性能数据(尤其是在试验样品数量少的情况下)，则以对试验样品性能影响最小的试验(即非破坏性试验)开始，以便在试验样品损坏之前，尽可能多做一些试验项目3．2环境鉴定试验和环境验收、例行试验设计定型环境鉴定试验和批生产产品环境验收、例行试验的目的是检验受试产品耐环境的能力是否符合合同规定的要求，为研制产品的设计定型和批生产产品的验收提供决策依据，是一种符合性检验的试验这种试验评估的结果对于研制生产方和使用方的工作进度和利益均有重大影响，因此是一个要加以严格控制的试验，尤其要注意试验结果的重现性、可比性和正确性此外，这种试验涉及的试验项目往往较多，例如，环境鉴定试验往往要进行合同规定的所有试验项目。

因此对试验项目顺序的正确剪裁设计尤其重要，一般按以下两个原则设计试验项目顺序：a．试验样品使用环境能够预知的情况下，其试验顺序尽可能与该产品在生产、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，这是考核产品最理想的顺序b．试验样品使用环境不能预知的情况下，往往采用对产品产生最严酷影响的顺序此时，必须考虑前一个试验所产生的结果可由后一个试验来暴露或者加强的问题要选择好试验顺序，首选要了解和掌握各种单一环境因素对试验样品的影响和可能引起的失效；其次要了解试验样品的不同初始状态给试验带来的影响；再次是要掌握不同试验顺序条件下试验样品的失效情况和实际失效情况的异同，力求找到与实际情况吻合得最好的试验顺序4剪裁环境试验项目顺序考虑要素一般情况下，由于产品未来使用、运输和贮存过程非常复杂，往往不可能按既定的顺序进行，经常会反复处于这三种状态，这就使其未来将遇到的环境顺序也不可能是固定的因此大多数情况下不可能按实际使用的顺序安排环境试验项目，而是要从试验目的出发，根据前面所述的原则，进一步考虑各个试验项目的特性及其相互可能产生的影响等要素，来剪裁环境试验项目的顺序以下简单分析各环境试验项目的特性和影响，并尽可能提出顺序安排建议。

4.1低气压试验正常情况下，低气压试验应在其它环境试验前进行，即环境试验从低气压开始原因是低气压对试验样品破坏性较小，而且一旦有破坏，通常在寿命期早期发生但当试验样品其它环境试验会对其低气压试验效果产生很大影响时，则低气压试验应在这些试验后进行这些试验和影响是：高温和低温试验影响密封效果、动力学试验影响试验样品的结构完整性、太阳辐射试验使非金属零部件老化而降低强度如果在这些试验后进行低气压试验，其有害影响将进一步被加大4．2高温和低温试验高、低温试验对试验样品损伤一般不会太大，因此将其安排在试验顺序的前面如果想要尽可能利用各试验作用之间的叠加效应，则高、低温试验应在振动和冲击等力学试验之后、在低气压试验之前进行，以取得最佳的组合暴露效果4．3温度冲击试验温度冲击试验的上、下限往往使用高、低温试验的上、下限，因而高、低温试验中获得的试验样品的温度响应特性等信息可在温度冲击试验中采用因此温度冲击试验一般安排在高、低温试验后进行4．4流体污染试验由于流体污染试验后残留的污染流体和清洗试验样品时使用的清洗剂会带来潜在影响，流体污染试验一般在其它气候环境试验后进行4．5太阳辐射试验太阳辐射试验通常在试验序列的任何位置上进行。

但应注意高温和光化学效应可能会影响材料的强度和尺寸，从而影响后续的动力学试验(如振动试验)的结果当分析会产生这种影响时，应将太阳辐射试验安排在振动试验后进行4．6淋雨试验淋雨试验一般在任何顺序上进行，但若在动力学试验后进行这能更有效地用于确定试验样品机壳结构的完整性因此对于需要进行淋雨试验的带机壳的产品，该试验尽量安排在振动等动力学试验后进行，更好地确定动力学试验后对其结构完整性的影响4．7湿热试验湿热试验往往使试验样品的金属材料受到腐蚀和某些材料因吸水而变形等这些影响往往是不可逆的留有这些影响的试验样品进行后续试验时，会使后续试验的结果不真实因此一般应将湿热试验安排在这些试验后进行不应该用做过盐雾、砂尘和霉菌试验的同一试验样品进行湿热试验为了评价电路中防潮材料在经受极端温度和振动试验后是否还具有防潮作用，湿热试验应在温度、振动试验后进行对于密封或半密封的产品，主要是凝露影响产品的性能或由呼吸现象加速水蒸气的渗透作用，因此常采用交变湿热试验恒定湿热和交变湿热的选用可根据产品的类型而定如果吸附和吸收起主要作用，则使用恒定湿热试验有渗透而无呼吸作用时，可根据产品的类型及其应用，选定恒定湿热或交变湿热试验。

恒定湿热和交变湿热所得的试验结果基本一致时，从技术和经济上考虑，应采用恒定湿热试验4．8霉菌试验由于盐雾试验残留于试验样品上的盐分会影响长霉效果，砂尘试验后留在产品表面的砂尘微粒易吸收水分且往往含有霉菌生长需要的营养物质，有利于霉菌的生长，从而给试验样品对微生物的敏感性造成假象因此霉菌试验应在盐雾试验和砂尘试验之前进行严格来说，做过盐雾试验、砂尘试验和湿热试验的同一试验样品不宜用来进行霉菌试验4．9盐雾试验如果使用同一试验样品进行多项气候试验，在大多数情况下，盐雾试验应在其它气候试验之后进行，特别是在霉菌试验和湿热试验后进行因为盐的沉积会有潜在的破坏作用，会干扰其它试验的效果一般不应用同一试验样品进行盐雾、霉菌和湿热试验如果必需这么做，盐雾试验应在霉菌和湿热试验之后进行但是如果要求同一试验样品进行砂尘试验，则砂尘试验应在盐雾试验之后进行4．10砂尘试验砂尘试验应在霉菌、盐雾和湿热试验后进行因为砂尘试验后会在试验样品上产生尘覆盖层和严重的磨蚀：另一方面，尘与其它环境参数如温度、湿度的共同存在能够引起腐蚀和霉菌生长在存在化学侵蚀性灰尘的情况下，暖湿环境能够引起腐蚀因此会影响湿热、霉菌和盐雾试验的结果。

另外，如需要根据高温试验获得的结果来确定砂尘试验中的温度参数，则砂尘试验应在高温试验后进行4．11爆炸性大气试验爆炸性大气试验具有破坏性，通常安排在后面进行，以充分利用试验样品进行更多的试验，这也符合从损伤最小的环境试验项目开始进行试验的原则振动和温度应力可能影响产品的密封并降低它们的效能，因此在爆炸大气试验中可能更易点燃爆炸性气体所以，爆炸性大气试验应在振动或温度试验之后进行4．12浸渍试验从施加被认为损伤最小的环境以节省试验样品寿命这一原则出发，浸渍试验通常应在大多数其它气候环境试验前进行若从施加的环境条件应能最大程度地揭示叠加效应的可能性这一原则出发，浸渍试验应在结构试验如冲击和振动试验前后都进行，以帮助确定试验样品耐受动力学试验的能力4．13加速度试验加速度试验一般应在高温试验后进行4．14振动试验由振动引起的应力的累积结果可能在其它环境条件(如高温、高度、湿度、浸渍或电磁干扰／兼容)的共同作用下影响装备性能若要用同一试验样品来评价振动和其它环境因素的累积作用时，一般首先进行振动试验如果另一环境因素(比如温度循环)预计会对装备造成比振动更严重的损伤，例如，温度循环可能会导致疲劳裂纹，这些裂纹会在振动下扩展，则振动试验在该试验后进行。

4．15噪声试验噪声试验在试验样品中诱发的应力作用产生的影响会在其它环境(如温度、湿度、压力利电磁环境)下加剧而影响产品的性能当需要用同一试验样品来评价噪声和其它环境的综合效应、但又无法进行有关综合试验时，一般应首先进行噪声试验模拟其它环境的试验项目的顺序应与试验样品寿命期环境剖面的顺序一致4．16冲击试验正常情况下，冲击试验安排在试验项目序列的前面，但应在任何振动试验之后进行除了考虑前面所述的试验类型外，还应考虑以下因素：a.如果。