【正文】 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì) （王樹榮）一個(gè)產(chǎn)品要成為被廣大消費(fèi)者所接受的商品，一個(gè)產(chǎn)品要成為一種招之既來、來之能戰(zhàn)、戰(zhàn)之能勝的武器，除了它的功能和性能外，就是它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和使用的可靠性。任何產(chǎn)品都處于一定的環(huán)境之中，在一定的環(huán)境條件下使用、運(yùn)輸和貯存。因此都逃脫不了這些環(huán)境的影響。特別惡劣的條件下工作的產(chǎn)品更是如此。產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性水平高低的源頭是環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，因此要研制出一個(gè)環(huán)境適應(yīng)性好的產(chǎn)品，首先抓的是環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)奠定了產(chǎn)品的固有環(huán)境適應(yīng)性。 1 環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)步驟 （1）確定產(chǎn)品壽命期的環(huán)境剖面 一個(gè)產(chǎn)品從出廠到報(bào)廢，除使用過程中的平臺(tái)環(huán)境條件外，還要經(jīng)受到運(yùn)輸和貯存環(huán)境條件；另外還涉及到經(jīng)受各種環(huán)境因素的概率，所謂環(huán)境剖面就是產(chǎn)品全壽命期所遇到的各種環(huán)境因素及其出現(xiàn)概率?？梢娮鳛榄h(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的第一步，應(yīng)知道產(chǎn)品全壽命期的環(huán)境剖面，并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 所以與使用方(甲方)談判合同、任務(wù)書、研制總要求時(shí)一定要認(rèn)真對(duì)待,因?yàn)樗苯雨P(guān)系到技術(shù)方案和研制成本.（2）明確產(chǎn)品的平臺(tái)環(huán)境條件 當(dāng)前產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)基本上以標(biāo)準(zhǔn)中的考核條件為設(shè)計(jì)依據(jù)的，其目的是交付，結(jié)果是使用中仍然故障不斷，究其原因，其中最重要的是：產(chǎn)品實(shí)際所經(jīng)受到的環(huán)境條件并不是標(biāo)準(zhǔn)中給出的環(huán)境條件（即標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)條件或試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)）。所以當(dāng)前國外的最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)整機(jī)已不規(guī)定具體的試驗(yàn)條件（即試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)），只給出自然或誘發(fā)環(huán)境條件的參考量值，例如2000版的MILSTD810F、即將發(fā)布實(shí)施的GJB150200X 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法。特別是后者，即新的GJB150更是如此，在原GJB150中均有試驗(yàn)條件一章（例如高溫為70℃、低溫為55℃、濕熱：高溫高濕60℃ 95% 低溫高濕30℃ 95%、），新的GJB150就沒有這一章，取而代替的是“確定試驗(yàn)條件”，所謂確定試驗(yàn)條件，實(shí)質(zhì)就是根據(jù)產(chǎn)品的安裝平臺(tái)環(huán)境條件來確定，標(biāo)準(zhǔn)給出的僅是供參考的區(qū)域（氣候分區(qū)）環(huán)境條件或常用運(yùn)載工具的環(huán)境條件?？梢?，作為環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)的第一步首先要弄清產(chǎn)品的平臺(tái)環(huán)境條件，特別是大型系統(tǒng)工程，各分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備、分機(jī)所經(jīng)受到的環(huán)境條件又不同于整個(gè)系統(tǒng)所經(jīng)受到的環(huán)境條件。 （3）制訂環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 一個(gè)產(chǎn)品通常有許多分機(jī)組成，特別是大型系統(tǒng)工程，會(huì)更有許多分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備單元組成，因此要搞好環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，必須制定能保證產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性的統(tǒng)一設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，讓每一設(shè)計(jì)師進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)時(shí)有統(tǒng)一的依據(jù)。環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)采用先進(jìn)的、成熟的材料、工藝、結(jié)構(gòu)等，并且有好的費(fèi)效比。 （4）環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)輸入驗(yàn)證 一個(gè)產(chǎn)品完成了環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)輸入后，如果這種設(shè)計(jì)沒有以前試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告證實(shí)是可行的，則應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)來證明可行的。 （5）環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)評(píng)審 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)評(píng)審是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)輸入進(jìn)行的全面、系統(tǒng)審查，從中發(fā)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)、提出改進(jìn)意見、完善設(shè)計(jì)降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。2 環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)原則 進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)時(shí)，可按下列原則進(jìn)行： （1）減緩影響產(chǎn)品的環(huán)境應(yīng)力、增強(qiáng)產(chǎn)品自身耐環(huán)境應(yīng)力的能力 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)首先應(yīng)綜合考慮所設(shè)計(jì)產(chǎn)品可能經(jīng)受到的各種環(huán)境因素及其應(yīng)力，采用減緩環(huán)境應(yīng)力的措施、增強(qiáng)自身耐環(huán)境應(yīng)力的能力，即用有效的防護(hù)設(shè)計(jì)、材料、工藝等來達(dá)到所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性要求。 （2） 逐級(jí)明確防護(hù)對(duì)象和防護(hù)等級(jí)。 按從大到小的順序，即從系統(tǒng)、整機(jī)、單元、零部件、模塊、元器件到材料逐級(jí)明確防護(hù)對(duì)象和防護(hù)等級(jí)。 （3） 建立有效、合理的防護(hù)體系。 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)應(yīng)從多方面入手：采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，正確選擇材料，嚴(yán)格進(jìn)行計(jì)算并確定使用應(yīng)力，選用穩(wěn)定的加工裝聯(lián)工藝，建立有效、合理的防護(hù)體系。 （4）綜合考慮環(huán)境因素的不良影響 一種環(huán)境因素可能產(chǎn)生多種不良影響；一種不良影響往往是多種環(huán)境因素協(xié)同作用的結(jié)果，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以綜合考慮。3 耐高低溫設(shè)計(jì)溫度對(duì)產(chǎn)品的影響是眾所周知的:低溫幾乎對(duì)所有的材料都會(huì)產(chǎn)生不同程度的有害影響,凡是在低溫下貯存和使用的產(chǎn)品,由于低溫的影響,構(gòu)成產(chǎn)品的各種材料的物理性能、電性能都將發(fā)生變化,導(dǎo)致暫時(shí)性或永久性的性能下降,:普通材料如橡膠、帆布、皮革等柔性材料的彈性降低,隨之破裂。金屬和塑料的脆性增大,導(dǎo)致破裂或產(chǎn)生裂縫,在溫度瞬變過程中,由于材料的收縮系數(shù)不同,會(huì)引起活動(dòng)部件卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈,由于潤滑劑粘性增大或凝固活動(dòng)部件之間的摩擦力增大,引起動(dòng)作滯緩,甚至停止工作。電子元器件電參數(shù)變化,直接影響到產(chǎn)品的性能。其次,還會(huì)引結(jié)冰或結(jié)霜引起受潮或結(jié)構(gòu)破壞.高溫能使各種材料的結(jié)構(gòu)、物理性能、:由于各種材料的膨脹系統(tǒng)不同因而導(dǎo)致材料之間的粘結(jié)和遷移。 潤滑劑流失或潤滑性能降低,增加活動(dòng)部件之間的摩損。密封填料、墊圈、封口、軸承和旋轉(zhuǎn)軸等的變形。由于粘結(jié)引起機(jī)械失靈或完全失效。固定電阻器的阻值發(fā)生變化。變壓器、機(jī)電組件過熱。易燃或易爆材料引起燃燒或爆炸。密封產(chǎn)品內(nèi)部壓力增高引起破裂。有機(jī)材料老化、變色、起泡或產(chǎn)生裂紋。絕緣材料的絕緣性能降低(如橡膠在高溫下,由于蒸發(fā)和浸析作用引起的脫?；蛟鏊苄?,高溫還會(huì)使電工電子產(chǎn)品的壽命明顯縮短.為提高預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)備耐高低溫的性能，其耐高低溫設(shè)計(jì)應(yīng)列入任務(wù)電子系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)范疇,并與電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)等同步進(jìn)行,相互協(xié)調(diào)。 設(shè)計(jì)輸入 預(yù)警機(jī)的溫度設(shè)計(jì)輸入進(jìn)行預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)備耐高低溫設(shè)計(jì),首先要明確(知道)、任務(wù)書、: 空警2000、空警200 、ZDK03型三種預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)備的耐高低溫設(shè)計(jì)輸入如見下表31： 表31序號(hào)型號(hào)狀態(tài)氣密艙內(nèi)設(shè)備天線罩/平衡木內(nèi)設(shè)備外部安裝設(shè)備低溫高溫低溫高溫低溫高溫1空警2000工作10℃+35℃45℃+60℃55℃+70℃非工作45℃+70℃55℃+70℃55℃+70℃2空警200工作5℃+35℃45℃+60℃55℃+70℃非工作45℃+70℃45℃+70℃55℃+70℃3ZDK03工作5℃+35℃45℃+60℃55℃+70℃非工作45℃+70℃45℃+70℃55℃+70℃ 確定原則表31中的溫度是如何確定的,它是根據(jù)地面大氣溫度、空中大氣溫度、任務(wù)電子系統(tǒng)安裝平臺(tái)的環(huán)境溫度等確定的。而不是通常那樣根據(jù)軍標(biāo)（例如：GJB150 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法）來確定。不按軍標(biāo)確定設(shè)計(jì)輸入的原因是軍標(biāo)要求太嚴(yán)，預(yù)警機(jī)任務(wù)電子系統(tǒng)設(shè)備如果完全按GJB150要求,研制難度大,成本高,。全球及我國的地面低溫和高溫大氣溫度和誘發(fā)溫度:a) 低溫 環(huán)境試驗(yàn)中的低溫條件來自產(chǎn)品所經(jīng)受到的大氣（平臺(tái)環(huán)境）條件，現(xiàn)許多產(chǎn)品，特別是軍品，基本上來自各種標(biāo)準(zhǔn)中的量值，例如GJB150等。 GJB150基本上等同MILSTD810E，MILSTD810E出發(fā)點(diǎn)是：其一是全球使用；其二是不僅要考慮最低溫度的絕對(duì)值，還要考慮最低溫度的出現(xiàn)概率，如果不考慮最低溫度的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率），必然會(huì)導(dǎo)致過試驗(yàn)。對(duì)此MILSTD810E中是這樣考慮的：全球最低溫度的記錄極值（不包括南極洲）68℃，就出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）而言： 低溫 出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率） 51℃（60℉） 20% 54℃（65℉） 10% 57℃（71℉） 5% 61℃（78℉） 1% 考慮正常研制/生產(chǎn)成本，大多數(shù)產(chǎn)品所用的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）為20%，即51℃。對(duì)滿足特殊的使用，例如機(jī)載電子設(shè)備為10%的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）即54℃（65℉），我們的GJB150將其取整數(shù)為55℃。 2000版的MILSTD810F強(qiáng)調(diào)根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際平臺(tái)環(huán)境條件來定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)輸入與考核（試驗(yàn)）條件，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一規(guī)定一個(gè)考核（試驗(yàn)）條件，GJB150的修訂版將貫徹這一思路。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，℃。在全國671觀測(cè)站中，低于觀測(cè)到48℃的還有：℃、℃、℃、℃、℃、℃、℃。就全國的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）而言： 低溫 出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率） ℃（60℉） 20% ℃（65℉） 10% ℃（71℉） 5% ℃（78℉） 1% 從上述數(shù)據(jù)可見：在全國范圍內(nèi)使用取10%的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率），℃（65℉）就可以了，℃取整數(shù)為45℃。我國軍用車輛標(biāo)準(zhǔn)就是以此45℃為標(biāo)準(zhǔn)的，998工程地面的貯存要求也是以此45℃為標(biāo)準(zhǔn)的，即沒有按55℃來要求。空警200、ZDK03氣密艙內(nèi)設(shè)備和天線罩/平衡木內(nèi)設(shè)備的非工作（貯存地面停放）溫度也是以此取的45℃。 b) 高溫 全球最高大氣溫度記錄極值為+58℃（，百葉箱內(nèi)），取1%的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）+49℃。眾所周知，實(shí)際的高溫試驗(yàn)溫度都高于此溫度，因?yàn)楦邷乜紤]的是誘發(fā)溫度。MILSTD810和GIB899中的有二個(gè)大家常見的+71℃和+85℃誘發(fā)溫度。它們考慮的是太陽輻射或其它熱源引起的溫升，例如：不通風(fēng)的罩體內(nèi)、封閉的車體內(nèi)、飛機(jī)上有暴露于太陽加熱下的表面的艙段內(nèi)、帳篷內(nèi)、密閉的帆布下等。 我國最高大氣溫度記錄極值：新疆的吐魯番為+℃、吐魯番地區(qū)的艾丁湖為+℃、吐魯番民航機(jī)場(chǎng)為+℃、南昌為+41℃、長沙為+43℃、洛陽為+44℃、江西修水為+44℃。就全國的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）而言： 高溫 出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率） ℃ 20% ℃ 10% ℃ 5% ℃ 1% 對(duì)高溫一般取1%的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率），即使這樣，高溫試驗(yàn)的量值也遠(yuǎn)高于此溫度。因?yàn)樯厦嬉呀?jīng)說了，高溫考慮的是誘發(fā)溫度，例如： 表321 停放地點(diǎn) 電子艙內(nèi)溫度同一時(shí)刻大氣溫度2 新疆吐魯番 民航機(jī)場(chǎng) ℃ ℃3 南昌 向塘機(jī)場(chǎng) ℃ 41℃4 長沙 大托鋪機(jī)場(chǎng) ℃ 43℃ ℃的值取1%的出現(xiàn)概率（風(fēng)險(xiǎn)率）為62℃。出于這種考慮，對(duì)高溫貯存，我們還是用70℃的溫度值，即對(duì)三種預(yù)警機(jī)的非工作溫度（貯存地面停放）取的是70℃，這一溫度對(duì)預(yù)警機(jī)是要求高了，特別是對(duì)氣密艙內(nèi)設(shè)備，選這一溫度是為了向GJB150靠的結(jié)果。a) 空中低溫 空中大氣溫度是確定天線罩和平衡木內(nèi)溫度的任務(wù)電子設(shè)備工作溫度的依據(jù), 空中大氣低溫見表33 表33高度KM 幾何高度 壓力高度氣溫（℃）出現(xiàn)月份/地點(diǎn) 氣溫（℃）出現(xiàn)月份/地點(diǎn)極值 ●風(fēng)險(xiǎn)率10% ■月份地點(diǎn)極值●風(fēng)險(xiǎn)率10% ■月份地點(diǎn)1●1■2●嫩江■海拉爾●1■1●嫩江■海拉爾2●12■2●嫩江■嫩江●12■1●嫩江■嫩江4●12■1●嫩江■嫩江●12■2●嫩江■嫩江6●2■2●伊春■嫩江●2■1●伊春■嫩江8●2■1●林江■嫩江●12■2●伊春■嫩江10●1■1●海拉爾■阿勒泰●5■1●丹東■阿勒泰12●5■1●海流圖■阿勒泰●5■1●海流圖■阿勒泰14●12■1●連平■臺(tái)北