远海条件下装设备的环境适应性要求分析

王德，祝华远，王海东，谭晓明

（海军航空大学青岛校区，青岛 266041）

远海条件下装设备的环境适应性要求分析

王德，祝华远，王海东，谭晓明

（海军航空大学青岛校区，青岛 266041）

梳理了主要环境因素及其综合作用对远海条件下装设备质量的影响，总结了远海环境下装设备使用过程中存在的一些主要问题，并对装设备对远海环境适应性的特殊要求进行了分析。

环境适应性；装设备；远海条件

装备的质量特性是指产品、过程或体系与要求有关的固有特性，是需要在研制和生产阶段中所设计和赋予的，也是需要在使用和维护期间加以保持并恢复的[1-3]。随着科学技术的不断进步和使用需求的不断提高，装备的通用质量特性问题逐渐增多，随之而来的就是在使用阶段装备的维修保障问题也愈加突出。装备质量是否满足其使用需求，是直接影响到装备效能发挥的重要因素。

环境适应性是指装备适应环境条件变化的能力，它反映了装备在变化的环境条件下仍能正常工作的能力，装备的环境适应性已经成为制约其各项技战术性能能否正常工作的一项重要的通用质量特性[4-6]。当前，随着我国对远海资源的持续开发，应用于远海环境下的装设备不断增加并将长期使用，其对环境适应性的要求会更高，而且也必将会面对环境适应性的新问题、新挑战。因此，及时开展对远海条件下装设备的环境适应性要求分析，已经成为一项十分迫切需要开展的工作。

1 远海条件下的环境因素影响

1．1 高温和高紫外线导致装设备发生老化

远海地区的年平均气温在30 ℃左右，通常最冷的月份平均温度都在20 ℃以上，夏季地表温度最高可达60 ℃，一年中气温普遍较高，四时皆夏。高温环境对装备的主要影响有：设备的结构变化，橡胶、塑料产生裂纹和膨胀；元器件过热，使得电子/电路的灵敏度下降；橡胶材料发生热老化，使得容易发生绝缘失效；润滑剂黏度下降、蒸发，使润滑作用减小。远海地区地处低纬度，太阳辐照的强度较大，剧烈的太阳辐照会加速复合材料的老化进程，催化使得机械强度下降，空气绝缘强度下降，容易发生跳弧现象。

1．2 高湿和高盐雾导致装设备易于腐蚀

远海地区全年雨量充沛，年降水量2 800 mm以上，平均湿度达到86 %，装设备常年处于高湿度和高盐雾的环境条件下，其结构件在湿热环境下会发生可逆和不可逆的吸湿过程，其中，可逆的吸湿会发生物理性能下降，而不可逆的吸湿过程则会破坏材料的内部结构，尤其是对于装备上安装的电子设备，会使其介电常数增大，使电子设备的故障率大大增加。

此外，高湿度和高盐雾对装设备破坏最严重的是发生电化学腐蚀，装设备长期暴露于含盐量高且温暖潮湿的海洋大气环境中，其结构件所经历的温度、湿度、盐度均高于内陆地区，加之盐分中所含的Cl-本身具有较强的侵蚀性，这会加重结构的腐蚀，降低机械构件强度、阻碍活动部分的动作，发生机械故障。

1．3 极端恶劣天气导致装设备产生损坏

远海地区发生的极端恶劣天气的概率较大，强风以及暴雨时常发生而且强度较大，最典型的就是台风过程，一个移动的台风能产生很强的海面风应力和风应力涡度，对装设备会带来很大的影响。一方面恶劣天气会对装设备的结构件带来一定的应力作用，使结构失效、影响功能、机械强度下降，同时台风过境经常伴随着狂风暴雨，也会加速零部件的化学反应，使腐蚀更加严重；另一方面，装设备在台风作用下发生摇摆、碰撞，对机械设备以及电气设备造成破坏，容易发生火灾以及气体泄露，产生较严重的危害。

1．4 环境因素的综合作用

装设备在日常使用的过程中，需经受台风、暴雨、海浪、辐射等恶劣环境，特别是高温、高紫外线、高湿、高盐雾的“四高”海洋环境，使得装设备的结构件的腐蚀、老化速度加快，装设备的故障增多、可靠性降低。鉴于远海地区的自然环境条件非常恶劣，各种环境因素之间还存在一定叠加的综合作用，很容易加速出现装设备的结构件锈蚀断裂、元器件失效等现象，这些均会威胁装设备的使用性能和安全性能。表1给出了部分环境载荷相互作用时的复合影响[7，8]。

表1 环境因素的综合作用

2 远海条件下装设备使用的主要问题

2．1 性能减弱

装设备长期处于海洋环境因素的综合作用下，由于对特殊的使用环境要求考虑不足，导致装设备使用后出现严重的“水土不服”，表现在重要系统综合性能普遍减弱。典型的诸如：机械设备的技术性能指标弱化，降低了任务完成率；电子设备频率发生漂移，导致噪声干扰影响通信质量。高温环境造成飞机非金属制品化速度加快，失效率高，设备工作不稳定，故障失效多发；湿空气和盐雾使机载电子设备可靠性下降，雷达通信不稳定，无线电指示误差大等问题[9]。

2．2 故障频发

装设备在远海条件下的使用强度日益增大，且对其提出了更高更新的要求，由于在远海地区特殊的使用需求，装设备在使用过程中出现了陆基使用时较少遇到的故障类型。仅是在东南沿海地区的环境影响下评价某型直升机在东南沿海环境适应性[10]，就发现该型直升机旋翼浆叶、尾桨叶、地平仪、电动操纵舵机、防撞灯、航空时钟、起动电磁活门、燃油增压泵、压力表传感器、转速指示器、转弯表、稳瞄在沿海地区使用故障明显增多，特别是直升机尾桨叶、旋翼桨叶故障受沿海地区影响更突出。而远海地区的环境条件更为恶劣，出现故障的概率会更大。

2．3 维修保障困难

对于远海条件下使用的装设备，其通用化、小型化需求强烈，装设备的配套保障资源型号多，而且一些同类型的装设备只因生产厂家不同，造成设计的装设备型号也不一致，如电源车、加油车接口不通用，使用不便。另一方面由于装设备的模块化、组合化程度不高，造成装设备尺寸较大，导致上舰困难，进而难以投送上岛。

由于远海地区的空间限制，可以随行保障的技术人员少，加之携带的保障设备、工具和备品、备件储备量相当有限，装设备的修理和故障排除与陆基相比，具有相当大的区别和难度，而且随着远海与陆基保障基地距离的增加，各类保障资源补给就会越来越困难。

3 装设备对远海环境适应性的要求分析

3．1 改进装备的环境适应性设计

要提高装备自身的环境适应性，就必须从装备的设计、试验、制造、使用维护和修理的全寿命周期对环境适应性进行深入系统的研究。在设计、试验、制造等前期阶段，应进一步深入研究装备的使用环境，通过研究编制出用于装备总体及其相关系统的环境技术条件，通过提高装备自身的环境适应性设计提高其环境适应性能力；另一方面，在使用维护和修理等后期阶段，应通过改善环境的腐蚀防护与控制措施，针对已有装备完善其局部环境条件，尽可能地满足环境适应性要求，降低严酷的远海条件对装备的恶劣影响。

3．2 加强设备的维修保障能力

鉴于远海地区自然环境的恶劣，服役于其上的装设备必然有别于陆基装设备，进而决定了其维修保障也会不同，同时海洋环境又会对保障设备、保障设施、航材备件、包装储运等要素本身造成影响，因此如何规范维修方案的制定、保障设备和保障设施的设计、制造、使用、维修通用要求和配套标准、供应保障的包装储运方案和配套标准，人力人员的技术等级等要素也是远海地区综合保障方案制定面临的难题。

装设备的多样性也对保障设备的通用化、组合化设计提出了要求。要力争做到小型化、通用化、集成化、组合化以及模块化，只有这样才能克服“飞机运的少、舰船难靠近”的补给问题，使装设备利于投送。因此，为达到保障方案优化、保障工作高效，推进同类装设备的一体化通用设计，力争使保障需求差异性控制在最小的范围内，从而有效的控制配套保障规模，提高保障效率。

4 结束语

随着远海环境条件下使用的航空装备大规模长时间的服役，环境腐蚀和环境损伤现象将会日益严重，也会出现更多的因环境适应性不足而引起的装设备故障，提高装设备的环境适应性具有极大的经济效益和军事效益。为此，分析远海条件下装设备的环境适应性要求，并针对远海地区的环境特点，对装设备进行环境适应性设计与改进研究，将是我国航空领域科研人员非常重要的一项研究课题。

[1]熊刚强. 装备通用质量特性的学习与对策探讨[J]. 化工管理,2014(10):74-77

[2]陈安定, 王子田, 练兵. 浅析装备环境适应性及其技术指标要求[J].中国军转民, 2014(6):55-57

[3] GJB 4239.环境工程通用要求[S].

[4]祝耀昌, 孙建勇. GJB 4239 《装备环境工程通用要求》及其应用分析[J]. 航空标准与质量, 2006(5):32-37

[5]周堃,钱翰博,刘伟等. 浅谈装备环境适应性与可靠性[J]. 装备环境工程, 2014,11(1):72-76.

[6]苏涛,曹文静,赵敏. 航空装备环境适应性研究与维护分析[J]. 中国管理信息化, 2015(4):140-141.

[7]丁晓东. 电子设备的三防设计[J]. 环境技术，2006(5):34-36

[8]秦英孝,可靠性维修性保障性概论[M].北京：国防工业出版社,2012.

[9]刘宝霞, 张威, 李想. 自然环境对航空装备的影响及改善措施[J].沈阳航空工业学院学报, 2005, 22(1):14-16.

[10]张彩先, 蒋晓彦, 孙艳, 龙东. 直升机东南沿海地区环境适应性研究[J].装备环境工程, 2009, 6(1):66-70.

Analysis of Environmental Adaptability Requirements for Equipment Used in High Sea Condition

WANG De, ZHU Hua-yuan, WANG Hai-dong, TAN Xiao-ming
(Qingdao Campus of Naval Aeronautical University, Qingdao 266041)

This paper analyzed the influence of the main environmental factors and their comprehensive effect on the equipment quality used in high sea condition. Some of the main problems in the use of the equipment for the development were summarized. And the special requirements of environmental adaptability on the equipment used in high sea were analyzed.

environmental adaptability；equipment；high sea condition

V241.07

A

1004-7204(2017)04-0049-03

王德（1986年3月），男，安徽，讲师，博士，主要从事装备腐蚀与防护工作。