直升机自然环境试验研究

2010-02-23瞿新辉肖文萍程德斌张晓娟

装备环境工程 2010年6期

瞿新辉，肖文萍，程德斌，张晓娟

（1.中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001；2.工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）

环境适应性是指装备（产品）在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下，能实现其所有预定功能和性能和（或）不被破坏的能力，是装备（产品）的重要质量特性之一[1]。直升机在服役期间将长期经受各种自然环境和使用环境的综合考验，这些综合环境因素的长期作用将对零部件及设备的性能及功能产生不利影响，从而降低直升机零部件及设备的使用寿命。目前考核直升机的环境适应性仍然借助于环境试验，采用较多的环境试验方法是实验室环境试验（人工加速环境试验），主要考核受试件在短时间内处于极端环境下对环境的适应能力。由于难以模拟直升机长时间自然使用和综合服役环境，故产品在实际使用中对环境的耐久适应性无法真实、准确地考核。

1 直升机开展自然环境试验的必要性及重要意义

1.1 直升机环境试验现状

直升机在研制中均根据各型号的研制要求，对采用的典型件、材料及机载设备提出相应的环境试验方案。如典型件和材料采用湿热试验、盐雾试验、霉菌试验等；机载设备和产品采用高低温试验、湿热试验、盐雾试验、霉菌试验、加速度试验、冲击试验、振动试验等。

直升机仅对极少数新研材料提出过外场的耐候性试验，无论是典型件、重要件、关键件和紧固件还是机载设备等产品，均未开展过自然环境试验。

1.2 自然环境试验必要性分析

直升机用材料、典型件及机载设备的自然环境试验数据几乎空白，给直升机的研制带来了如下影响：

1）直升机所用材料缺少耐自然环境的相关数据积累，对选用材料的耐环境性的判断缺少足够的科学依据，在某种程度上影响了选材的指导性及合理性；

2）直升机典型件、重要件、关键件和紧固件以及机载设备等产品无自然环境的相关数据，零部件疲劳试验均在常温下进行，难以再现其服役的真实环境，对典型件、重要件、关键件和紧固件以及机载设备等产品使用寿命评定的准确性有一定的影响。

随着未来直升机性能水平的不断提高，其服役地域的气候环境越来越复杂多变，对材料和典型件、重要件、关键件、紧固件以及机载设备等产品的使用寿命的要求也愈来愈明确，有必要开展相应的自然环境试验，为未来直升机提供一定的自然环境试验数据，作为其耐环境适应性设计的依据之一。

1.3 自然环境试验重要性分析

开展直升机材料和典型件及机载设备的自然环境试验，观察及测试在不同自然环境下的外观及性能变化，可积累其自然环境试验数据，有如下重要意义：

1）可对比不同材料、不同表面处理零件的腐蚀防护性的差异，有利于选材与防腐设计；

2）可作为评定典型件、重要件、关键件和紧固件寿命的依据之一；

3）可发现现有型号材料及防护工艺以及相应零部件设计及制造存在的耐环境能力的不足之处，有针对性地提出改进措施，增强其耐环境性能。

2 直升机主要使用的材料、表面防护工艺及典型件

直升机常用的材料、表面防护工艺方法、典型件等总体情况见表1。

表1 常用材料、表面防护工艺方法、典型件Table 1 Common materials,surface protection technologies and typical parts

3 自然环境试验方案制定

3.1 试验件设计

从表1 所列的材料、工艺典型件中筛选出具有一定代表性的并能基本覆盖直升机采用情况（如直升机不同使用区域、易腐蚀区域）的材料、表面防护工艺、典型件及电子产品、机载设备等作为试验件选择对象，主要包括：不同材料（含新材料）、不同工艺（含新工艺）、不同标准件、不同结构形式、不同连接形式、不同类别的电子产品和机载设备。

设计具体试验件时，主要依据上述材料、工艺、典型件等在直升机上的实际使用状况，进行有效合理地设计。如对金属材料表面常采用表面镀覆层加喷涂涂层的方式进行防护，连接件视使用需求采用密封剂或润滑材料进行连接处的防护和润滑等，通过将表1所列材料、工艺、典型件及连接件综合考虑或进行不同的组合，可选择如下试验件：

1）材料（含表面处理工艺、涂料等）试验件；

2）典型件（含表面处理工艺、涂料等）试验件；

3）连接形式（含表面处理工艺、涂料、非金属等）试验件；

4）标准件（含表面处理工艺、涂料、非金属等）试验件；

5）电子产品、机载设备。

经初步计算与统计，直升机自然环境试验件至少涉及60种材料试验件、80种典型件（含连接件、标准件）试验件、20种电子产品和机载设备试验件。