新型航天全塑包装箱的应用研究

廖承生¹ 赵雪梅² 武致军

（1. 深圳市航天远东实业有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系统工程研究所，北京 100076；3. 首都航天机械公司，北京 100076）

新型航天全塑包装箱的应用研究

廖承生¹ 赵雪梅² 武致军3

（1. 深圳市航天远东实业有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系统工程研究所，北京 100076；3. 首都航天机械公司，北京 100076）

对目前航天各型号电子产品在贮存和运输过程中普遍使用的包装箱现状进行了分析，提出了航天及军方对产品包装箱需求的新特点，分析了传统包装箱的不足，以及新型航天全塑包装箱所具有的优点。实践结果表明，新型航天全塑包装箱具有抗冲击性好、环境适应性强、密封性能优良等特性，在方便航天产品化管理、提升航天企业形象、提高产品防护能力等方面效果显著。

航天电子产品包装，贮存和运输，全塑包装箱

目前，航天各型号电子产品在贮存和运输过程中所用的包装箱通常是由各有关单位自行设计配套的，包装形式众多，种类复杂。其材质、尺寸规格、颜色、外观标识、质量水平等均不一致，基本上靠人工识别进行管理，智能化管理水平较低，在使用和管理过程中经常出现各种问题。随着我国航天事业的快速发展，以及我国新军事变革和战略转型不断深入，航天运载型号和武器型号产品装备建设正朝着标准化、集装化、机动化、信息化的方向迅速发展。航天电子产品在整个寿命周期内都要经历贮存和运输等环节，面对温度、湿度、盐雾、振动等特殊环境，而包装箱作为航天型号产品的重要组成部分，直接影响着各电子产品系统效能的正常发挥，传统包装箱的性能已难以满足现实需求，其防护能力亟待提高。该新型航天全塑包装箱正是顺应需求，与航天发射、武装作战等保障装备同步发展的必然结果。

1 航天电子产品包装箱现状

长期以来，航天电子产品的研制生产存在着“重产品、轻包装”的思想，产品包装研究起步晚、投入少，产品的收储存放主要以木质和金属制包装箱为主，尽管出现了布艺、铝塑板、玻璃钢等新型包装箱，但由于材料和工艺等方面的限制，产品包装箱无论是装卸、运输，还是在仓储管理及发射场地的使用，都存在明显的不足和缺陷。

1.1 木质包装箱

在我国，木质包装箱是使用时间最长、应用范围最广的包装箱之一。其密封性能较差，不防雨、不防潮，长期贮存容易受潮产生霉变；抗冲击性能差；不耐虫蛀鼠咬；出材率低，材料成本高，加工工艺复杂。此外，目前，我国为了保护生态环境，严格限制森林资源的采伐，使用木质包装箱不符合国家产业指导政策要求。

1.2 金属制包装箱

金属制包装箱一般采用钢板或铝合金板加工而成。其质量重，密封性能和基材防腐蚀性能差，不耐酸碱盐腐蚀，遇强撞击后容易产生永久变形，严重时甚至会影响箱体开合。此外，在高温或低温环境下，金属制包装箱的箱体会出现过冷或过热现象，不易操作。

1.3 玻璃钢包装箱

玻璃钢材质本身防腐蚀性能良好，但韧性较差，在受到强烈撞击时易碎；其刚性受加工工艺的影响较大，易变形，制造工艺方面难以保证密封性能；其耐环境适应性能较低，紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等均可导致性能下降；其质量重，使用寿命短，性价比较低。

1.4 布艺包装箱

布艺包装箱外型美观，但防水性、密封性、抗冲击性、刚性、耐腐蚀性等性能较差，尤其是不抗划伤，仅适用于临时性、轻型物品的包装。

1.5 铝塑板包装箱

铝塑板包装箱采用塑料板材或木材外包铝合金薄板，结合了木质和金属制包装箱的优点。其综合性能有了很大提升，但密封性能、抗冲击性能、防潮性能、防腐蚀性能等性能仍然无法规避木质和金属制包装箱的缺点。

2 航天电子产品包装箱需求的新特征

当前，我国航天事业的发展取得了举世瞩目的成就，已成为国内尖端科技的领军产业，国际影响力也大幅提升。随着电子信息技术的突飞猛进，航天产业对产品智能化管理的愿望越来越强烈，物联网和大数据时代的到来对航天产品包装箱提出了新的更高的要求。随着各种高技术装备的出现及战场环境的日益恶化，现代武器装备对军品包装的要求也越来越高，军品包装必须向高性能、多功能化方向发展[1]。标准化、信息化、优良的环境适应能力，以及良好的机动性和战备物资长期贮存性能等成为新型航天产品包装箱的基本要求。

2.1 标准化

包装箱作为航天型号产品的配套保障性物资，目前，由于没有设计标准，配套厂家“各行其是”，规格和尺寸众多，结构和材质各有不同，导致型号产品交付时，包装物散乱，不利于管理。在这种情况下，对航天产品包装箱进行统一和规范就显得尤其重要。包装箱的标准化是提升企业管理水平和企业形象的基础性工作。

2.2 信息化

在包装箱标准化的基础上，通过植入射频识别（RFID）技术等手段，实现数据采集信息化。包装箱的信息化不仅是航天产业本身提升管理水平和实现物联网管理的需要，也是军方等用户实施智能仓储、适应现代化战争的需要。

2.3 良好的环境适应性

目前，现代化战争和航天发射场地的跨区域执行任务能力要求越来越高，环境条件也更加复杂。要保证航天电子产品包装箱内装物性能的有效发挥，就要求包装箱具备良好的复杂环境适应能力，包括防雨、防潮性能，抗酸碱盐腐蚀性能，以及高低温长期适应性能等。

2.4 高可靠性和安全性

无论是在出厂转运和战时机动等运输过程中，还是在航天发射基地贮存或战备物资长期贮存等贮存过程中，航天电子产品包装箱在全储运链上的每个环节都将承受冲击、碰撞、振动、挤压等情况，要确保内装物的安全和有效，包装箱必须能经受住正常和偶发的力学考验。

2.5 移动便捷性

快速有效反应是现代战争的特点之一，因此，新型航天电子产品包装箱应具有航天产品转运和战备物资战时移动机动灵活的便利性。

2.6 良好的环境保护特性

爱护环境资源是人类生存和良性发展的保障，这不仅要求航天电子产品包装箱的材质环保可回收利用，而且其本身也要具备可重复使用的特点，以便提高使用效率，延长使用寿命。

3 新型航天全塑包装箱的优势

从世界各国军品包装箱的使用情况来看，美国在军用包装方面处于世界领先地位[2]，欧洲等发达国家紧随其后。全塑包装箱现已成为专业市场的主流产品，并得到了用户尤其是军方的认可。因此，如何在专业市场上已有较为成熟产品的基础上，适应我国航天及军队现实需求的新特点，研制新型航天产品包装箱，更好地适应航天事业的发展及新军事管理的需求，显得尤其重要。

为了更好地满足航天产品对各种复杂环境的防护需求，在对航天产品规格和包装要求进行分析的基础上，结合塑料材料及其加工工艺特点，研制出了几个系列、不同材质、不同工艺方法的新型航天全塑包装箱产品，如图1和图2所示。其共同特点是以高分子树脂（即俗称的塑料）作为基材，可根据不同需求对原材料进行改性，并使用不锈钢材质的配件，通过优化设计结构，实现了抗冲击性能强、环境适应性能好、密封性优良等主要特性。

图1

图2

新型航天全塑包装箱具有传统包装箱不可替代的优势，主要包括以下6个方面：

（1）通用性、系列化、标准化程度高，便于实现智能物流管理，提升企业形象。

（2）密封性能优良，防雨、防潮、防尘、防盐雾、防霉菌、防虫蛀鼠咬，可以保证战备物资等电子器材和物资长期仓储贮存的有效性。

（3）环境适应能力强，抗酸碱盐腐蚀，可以在高温干燥沙漠、沼泽盐碱地带、高温高湿的海况、低温严寒地区，以及油田和矿业等各种恶劣环境中使用及贮存。

（4）外形美观、结构紧凑、展收迅速、便于运输及携带。

（5）抗强冲击、缓冲减震，可以满足空投、海运、铁路和公路等各种复杂工况的要求。

（6）可重复使用、寿命长，可回收利用。

4 新型航天全塑包装箱与传统包装箱的应用对比分析

4.1 新型航天全塑包装箱与传统包装箱主要性能对比分析

新型航天全塑包装箱与传统包装箱的主要性能对比分析见表1。从表1可知：

在密封性能方面，由于新型航天全塑包装箱的箱壳是采用模具由塑料一次加工成型的，箱口设有密封结构，当箱体闭合时，锁扣拉伸预紧力压实密封条，加上五金配件与箱壳连接密封设计，保证了整箱的密封性，因此，具有优异的防雨防潮等性能，再加上特殊配方的塑料基材，其在防霉菌防虫蛀和防酸碱盐腐蚀方面也优于传统包装箱。

材质决定产品性能。通过对高分子材料进行改性研究和验证，使新型航天全塑包装箱具有了较高的抗冲击性能，以及良好的刚性和宽泛的使用温度，可确保其在各种复杂工况下使用时的安全性能不受影响。

新型航天全塑包装箱在设计之初，对航天电子产品包装箱的规格进行了大量统计分析，在确保通用性和标准化的前提下，进行了结构和外观优化设计，预留了信息化数据采集方式接口，并从安全性、实用性、美观度等多角度出发进行了设计验证，针对性强。因此，新型航天全塑包装箱在标准通用性、机动便捷性、可智能化程度等方面远远优于传统包装箱。

高分子塑料的可回收使用特性决定了新型航天全塑包装箱具有环保性能。其原材料的特殊性能，以及设计结构的安全合理性，使产品的综合使用性能比传统包装箱高了一个量级，虽然前期设备和模具一次性投入较多，但由于产品可重复使用，且具有较长的使用寿命，从长远来看，新型航天全塑包装箱是一款性价比较高的产品。

4.2 现场应用情况对比分析

由于海洋环境温度高、湿度大、盐分高，传统包装箱很难满足沿海航天发射任务需求。图3～6是在某海洋性气候发射基地交付产品3个月后，现场开箱查验时的记录图片。同样的室内温湿度，从新型航天全塑包装箱（图3）中取出的防潮砂未变色（图4），经过几十秒的室内环境放置后，颜色由深蓝色逐渐变成近白色（图5右侧防潮砂）。而从传统包装箱（图6）中取出的防潮砂已经是全白色（图5左侧防潮砂），箱体五金配件有部分锈蚀现象。

表1 包装箱性能对比表

图3

图4

图5

图6

从以上现场开箱查验防潮砂变色情况和五金配件的腐蚀情况可以看出，新型航天全塑包装箱的防潮、防盐雾、耐腐蚀效果较好。

5 新型航天全塑包装箱市场应用前景分析

目前，新型航天全塑包装箱系列产品已成功应用于多个航天运载产品上，经历了海洋环境等恶劣工况的考验，满足了电子产品对包装物的防护要求。与以往的航天电子产品包装箱相比，新型航天全塑包装箱在方便产品的标准化管理、提升航天企业形象、提高产品防护能力等方面效果明显。此外，由于新型航天全塑包装箱与传统包装箱的对比优势明显，航天电子产品、结构件、备附件、测试工作站、配套资料等均可使用，尤其适用于武器装备战备物资的包装方面。这种新型全塑包装箱还可应用于航空、航海领域各种装备配套和专业仪器设备及地勤服务；部队、公安、武警等野战武器装备和后勤服务；科普调查、科学探测、影视器材等领域，市场前景非常广阔。

1 王连杰. 现代武器装备对军品包装的要求及质量控制[J]. 包装工程, 2005, (6): 196

2 马宏亮, 郭宝华. 美军军用包装发展趋势[J]. 中国包装, 2003, (4): 98

1009-8119（2017）06（1）-0056-03