战术电台自然环境高温试验方法研究★

郑志国，张金福

（总参信息化部驻广州地区军事代表室，广东 广州 510500）

0 引言

自然环境试验和环境实验室试验是两种考核产品环境适应性的常用方法[1]，环境实验室试验因其试验方法明确，组织实施简单，有固定的国家标准和国家军用标准可参考，得到了广泛的应用，目前考核产品的环境适应性的试验大多都是在环境实验室的条件下进行的。但是，由于某些自然条件在环境实验室中难以模拟，自然环境下的部分综合应力在环境实验室中也不易施加，因此，环境实验室试验还不能完全取代自然环境试验，两者是一种相互补充的关系。虽然自然环境试验更能考核产品在此环境下的适应性，但目前对自然环境试验的试验方法、试验流程，以及如何组织试验等方面的研究还相对较少，也没有成熟的国家标准及国家军用标准[2-4]可供参考。本文就如何组织开展通信装备在典型的自然条件下的环境试验进行了研究，提出了通指装备在高温、高湿、高盐雾的热带自然环境下的通信试验的试验模式、方法、内容和流程等。

1 自然环境试验研究现状及发展动态

自然环境试验多在大气、海水、土壤3种环境下进行，它是在有代表性的、典型的环境下进行的试验。自然环境试验方法主要有：大气暴露试验、贮存试验和自然加速试验等。目前国内外都在大力开展这种试验，把自然环境试验放在优先考虑的地位。美国自20世纪20年代就已开始开展自然环境试验，二战以后，自然环境试验更是得到了长足的发展。美国在全球范围内有针对性地相继建立了50多个各种类型的自然环境试验场站，系统地积累了各类材料及工艺的环境适应性数据。20世纪80年代，美军引入环境工程概念，应用系统工程管理的方法强化武器装备研制过程中环境适应性的工作。上述做法表明，美军已经充分认识到自然环境试验在武器装备发展中的重要地位和作用。实践证明，美军对自然环境试验的重视和投入收到了良好的效果，其装备在海湾战争、科索沃战争及阿富汗战争等全天候、高强度的战争中表现出了良好的环境适应性。

在国内，随着 《常规武器装备研制程序》 《军工产品质量管理条例》及GJB 4239-2001《装备环境工程通用要求》的贯彻实施，使用方和工业部门都越来越重视自然环境试验在武器全寿命周期中的重要作用并开展了一系列的试验活动。在场站体系建设方面，经过近半个世纪的建设，我国已建成国防科技工业自然环境试验网站体系、军队自然环境试验网站体系和民用自然环境试验网站体系，几十个场站，具备了进行军品长贮常保试验、动态自然环境试验、 静态自然环境试验和腐蚀老化试验等试验项目的试验场地、人员等条件。

尽管国内外针对通指装备自然条件下的环境试验进行了大量的研究，成立了不少专门的自然环境试验室，一些相关的标准也得到了贯彻和落实，但根据前期的调研和查找的文献，我们发现，国内外所开展的自然环境条件下的环境试验和可靠性试验研究，大部分均是针对材料、工艺和结构件在自然条件下的老化现象，以提高材料和产品的环境适应性为目标，属于静态试验的范畴。而对于通指装备，在典型的自然条件下如何检验装备是否能够有效地进行组织、运用，装备在典型的地理条件下的通信效能，以及功能、性能、可靠性指标在自然环境下的变化规律和失效模式等方面的研究做得相对较少。

2 自然环境高温试验方法

我国海南地区属典型的热带气候，常年高温、高湿、雨量充沛。高温对装备的材料和器件的老化腐蚀，以及对野战通信装备的可靠性、通信效果和通信组织等都有很大的影响。因此，摸索出一套战术电台在此环境条件下的高温试验方法就很有必要。本实验中选择的电台为战术电台，装备的形态为车载型和背负型两种。

2.1 车载电台试验

在自然环境下，高温的加热效应会使车内的温度升高，在我国海南地区夏季时外界气温可以达到+40℃左右，处于连续工作状态的电台因环境温度的升高导致其散热变得缓慢，车载电台在发射一段时间后，机内温度有可能达到+70℃，从而引发电台性能指标下降、本底噪声增加、通信距离缩短等现象。通过对车载设备进行暴晒试验，可以发现此类电台在热设计和器件选择方面的缺陷。

2.1.1 试验内容

a）试验目的

研究战术电台经受暴晒后，其电性能和通信距离的变化规律。

b）试验设备

车型：小型指挥车，其他车型有待研究，如通信车；

电台：车载短波电台及背负型电台。

c）环境监测项目

室外监测的环境项目包括：空气温度、太阳辐射强度、空气湿度和风速；

车内的环境项目：空气温度；

电台内环境项目：空气温度 （使用点温计测得）。

d）试验时间的选取

时间一般选择在6～10月期间，海南地区在这个时段气温最高，中午11点至下午4点左右，这段时间内的太阳辐射强度最强，外界温度最高。

e）试验地点

考虑到多种环境因素的叠加作用，试验的地点应选在海边附近的公路或海边沙滩。

f）检测项目

电性能指标：发射功率、接收灵敏度及驻波比，具体的测试方法见电台的规范。

通信距离：由于短波天波通信受大气条件的影响较大，因而，在此只对地波的通信效果进行评估。可以通过测量误码率的接收情况来对不同条件下的通信距离进行对比。

g）试验准备

设备安装：按实际装车要求，将受试电台及其附件安装在通信指挥车上。

试验场地：在电台通信距离范围内，选择四周无任何遮挡太阳照射的物体的两处开阔地。

试验记录：准备环境监测、电性能指标和通信效果记录表格。

h）初始测试

初始检测：电台安装到位，并将试验样车放置在预定试验场地后按环境监测记录表格 （环境测试还应包括电台内部温度初始检测）、电性能指标记录表格及通信效果记录表格的相关内容进行初始检测。

2.1.2 试验流程

a）在合适的试验月份，选择晴朗的一天，在上午9点左右，将试验样车开到预定试验场地，试验样车车门和车窗应处于全封闭状态 （如有窗帘，则应将其打开），记录经暴晒后车厢内外的空气温度、太阳的辐射强度、空气湿度和风速等环境指标。

b）经过一段时间的暴晒，当车内的温度达到一个稳定值后，电台加电工作，在定频声码器高功率的状态下连续发射，观察点温计，读取电台内的空气温度读数，在电台内的温度上升期间，每隔半个小时测量一次电台主要指标，并记录测试的环境状态；同时，在电台内的温度达到某一稳定值时测量电台电性能指标。

c）通信效果测试。为了比对经受暴晒后的电台与未经暴晒的电台的通信质量，在试验时应保留2部未经暴晒的电台作为比较对象。通信均采用声码器，读取显示的dB值作为话音质量判定的依据。

d）将试验样车开到阴凉处使车内空气温度下降，进行最后检测，检测的内容包括电台电性能指标和环境指标。

2.1.3 试验结果分析

a）分析太阳暴晒的加热效应。通过比对试验前和暴晒之后的环境监测记录，研究车厢内空气温度的变化规律。

b）分析暴晒后的车厢内，电台连续高功率发射后，电性能的变化情况和通信效果的变化规律。

对于车载设备，应该是在透明玻璃房间内进行太阳辐照试验，因为用玻璃房子或透明房子进行试验可以增强试验房内的光照强度；此外，用玻璃房子还可以杜绝其他原因造成的影响。

2.2 背负电台试验

在暴晒的自然环境条件下，背负式电台或手持台的附件比较容易出现问题，如：显示屏、手持式送受话器、扬声器和电池等，这些附件如果出现问题就将会使得电台不能正常使用。由于电池在高温下极有可能会爆炸，在试验前应咨询电池厂家试验中所选用的电池是否能承受暴晒这种应力。

2.2.1 试验内容

a）试验目的

研究背负式电台或手持台及其附件在太阳暴晒自然环境条件下的适应性及规律。

b）原始状况的检测

在室内将电台加电，检查电台的显示屏、手柄式送受话器是否工作正常，测试基本电性能指标，并做好初始检测记录。

c）样品的放置

模拟背负式电台在户外经受太阳暴晒环境效应的综合作用。受试电台应安装在背架上，放置于地板、工作台上 （高度为正常背负时的状态）；对于手持电台，应该将显示器面朝上放置于太阳光能够直射的地方。试验场地四周不能有阻挡阳光直射的遮蔽物。

d）大气环境监测项目

需要监测的大气环境项目包括：太阳辐射、日照时间、空气湿度和风速等。

e）试验时间

时间一般选择在6～10月期间，上午11点至下午4点左右，因为这段时间的太阳辐射强度最强。

f）试验地点

由于海边沙滩经过暴晒之后温度上升最快，且海边空气中的盐分较大，考虑几种应力的叠加，试验地点应选在海边沙滩。

2.2.2 试验流程

a）电台在不加电条件下暴晒1天，然后使电台加电工作，检查显示屏、手持式送受话器是否工作正常。

b）电台保持加电状态，经受太阳暴晒，期间每隔半个小时进行一次电性能指标测量，并记录测量时的机内温度及环境情况，当点温计监测到电台表面的最高温度时，进行基本电性能指标测试，最后检查显示屏是否可以看得清楚，手持式送受话器等附件是否工作正常。

c）将试验样车开到阴凉处使车内空气温度下降，进行最后检测，内容包括电台电性能指标及环境指标检测。

2.2.3 试验结果分析

分析的内容为：1）将电台置于自然环境条件下暴晒对电台各附件是否有影响；2）失效的类型有哪些。

3 试验结果分析

通过测量试验过程中的室外温度、车内温度、机内温度、功率和灵敏度，以及通信距离等指标，并对以上几个指标进行统计分析，找出电台的功能指标和外界环境之间的关系，得到以下两张图表，如图1、2所示。

从图1、2可以看出，测试过程中，室外温度在下午14点时达到最高点，此时车内温度和机内温度也达到最大值。当温度最高时，电台的功率稍有下降，灵敏度和通信距离的变化不明显。

图1 车载电台高温试验结果

图2 背负电台高温试验结果

4 试验中应注意的问题

a）试验时间的确定

具体的试验时间应根据试验的地点和目的而定。比如：如果想要了解热带高温条件下装备的高温适应性，则需要选择每年最热的季节，每年的6～10月份进行试验。试验天数为1～2天，而且应尽量选择在每天温度最高的时间段内进行试验，如热带高温环境中，经过测量发现，每天10:00-14:00时，外界气温最高，所以，应该在此时间段内开展试验。因而，这就要求我们在试验开始之前，对每天的温度曲线应清晰地把握。相反，如果想了解装备在寒带中的低温性能，则要选取冬季的夜晚进行试验。

b）设备试验状态的确定

为了更好地掌握设备在真实条件下的环境适应性，在对装备进行试验时需要使装备处于正常使用状态。如装车的设备需要按照正常使用装备进行安装，背负的设备需要尽量地放置到与正常背负使用时同样的高度和状态。

c）试验数据的记录

自然环境试验不同于实验室试验，在实验室中各种应力条件可以根据需要进行控制。自然环境试验中外界条件易变，且无法控制，所以，为了更加客观地对试验数据进行评价，需要对外界环境条件进行实时监控。外界环境条件的记录是否完善和有效将直接影响到试验结果的准确度与可信度，记录好外界的环境条件，将会为分析测试数据与外界条件的关系打下基础。如在热带自然环境下进行试验时，就可以购买便携气象站来随时记录外界天气情况。该系统可以对温度、湿度、风向、太阳辐射、雨量、气压和光照度等多项信息做公告和趋势分析，通过该便携气象站来实现对外界条件的实时监控和气象数据的采集。如图3-5所示。

图3 便携式气象站

图4 便携气象站软件界面

5 结束语

图5 外界环境数据的记录结果

自然环境试验作为实验室试验的基础，能够更加真实地反映装备在此环境条件下的使用情况，在科研过程中应加大自然环境试验的力度，尤其是针对新型装备应开展自然环境试验，了解其在自然环境适应性方面可能存在的问题，并加强对试验过程中所暴露出来的有关问题的分析，总结新型装备在典型的自然环境条件下存在的问题，为新型装备研制过程中的环境适应性工作提供指导性意见。

[1]郑志国，李明国，金正宇.战术电台自然环境可靠性试验方法探讨 [J].电子产品可靠性与环境试验，2013， 31 （1）： 35-38.

[2]GJB 899A-2009，可靠性鉴定和验收试验 [S].

[3]GJB 367A-2001，军用通信设备通用规范 [S].

[4]GJB 4239-2001，装备环境工程通用要求 [S].

[5]国防科工委.常规武器装备研制程序 [S].1995.