民航空管通信设备环境可靠性测试方法讨论

杨雨航 田良 张勇

摘要：环境试验主要是为了模拟各类严酷环境对设备造成的影响，在设备投入使用前开展环境试验也是为了将设备的各类问题能够提前暴露出来。本文以民航空管甚高频地空通信电台为例，简述该类设备依据标准开展各类环境试验的方法以及建议补充试验的项目。

关键词：环境试验;民航空管设备;甚高频地空通信电台;试验方法

中图分类号：TN915.06 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）07-0024-03

0 引言

空管通信设备主要用于管制员与飞行员之间进行陆空对话，指挥飞机按计划起飞、巡航和降落，所以该类设备应用于飞机的整个飞行阶段，由此可见，空管通信设备在民航飞机飞行过程中起着至关重要的作用。由于机场、空管站、管制中心等所处的地理环境不同，所以甚高频通信设备也应用于不同环境，无论是酷热的夏天还是冰冷的冬天，无论是腐蚀性较强的海边还是空气稀薄的高山或高原，都要确保其功能性能满足使用需求。为保证甚高频设备能应用于这些环境，需要在投入使用前或出厂前进行环境试验，考虑各类环境对甚高频通信设备的影响，确保设备功能性能在各类复杂环境下都能满足使用需要。

环境试验是将设备暴露在自然的或人工的环境条件下使其经受各种环境条件，以评价产品在实际储存、运输和使用的环境条件下的功能性能，并分析研究环境因素对其造成的影响程度。通过使用各种环境试验设备模拟高低温、湿度、气压、盐雾、冲击以及振动等情况，加速设备在使用环境中的状况，验证其是否达到在研发、设计、制造中所预期的质量目标，从而对产品进行整体评估，进而确定产品的可靠性。

1 民航空管通信设备介绍

依据民航局CCAR-87《民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可管理办法》规定，将民航空管设备分为通信、导航和监视设备三类[1]，设备分类情况见表1。

甚高频地空通信电台的设备安装环境及基本工作原理见图1。

如图1所示，甚高频地空通信电台分为室内部分（主机、遥控盒、话筒等）和室外部分（天线）。为了保证通话覆盖范围以及通话质量，其室外部分的天线多数安装山顶或周围无遮挡物的地区，这样就使天线长时间暴露在温度过高或过低的环境下，沿海地区的设备还面临盐雾的腐蚀，各类严酷的天气都将对天线的使用和寿命造成直接影响。所以，设备在投入使用前做各种环境试验就显得非常必要。

2 甚高频电台环境气候测试方法介绍

MH 4001.1-2016《甚高频地空通信地面系统 第1部分：话音通信系统技术规范》对设备的振动、冲击、工作环境温度、储存环境温度、相对湿度、最大海拔高度等进行了详细要求[2]。其中振动、冲击主要模拟设备在运输、安装过程中的振动以及后期可能会遇到的地震等环境因素，确保设备在这些条件下仍能正常工作，而工作环境温度、储存环境温度、相对湿度、最大海拔高度就是考虑到设备的安装环境面临的各类气候而进行的约束。以下就气候环境试验方法进行描述。

2.1 甚高频地空通信电台环境试验要求

（1）正常条件工作温度：0℃～+40℃;

（2）极限条件工作温度：-20℃～+55℃;

（3）天线、馈线等室外设备工作温度：-40℃～+55℃;

（4）儲存环境温度：-40℃～+60℃;

（5）相对湿度：小于或等于95%;

（6）最大海拔高度：大于或等于3000m。

2.2 温度试验

标准制定的测试方法包含以下几类试验，以此来考验设备在标准要求的极限温度下是否能正常运行以及设备是否能经受极限温度的变化造成的影响[3-4]。为保证设备的环境试验结果可靠，其在试验箱中的位置摆放应如图2所示。

（1）-20℃条件下进行功能性能测试;

（2）+55℃条件下进行功能性能测试;

（3）-40℃设备储存试验;

（4）+60℃设备存储试验;

（5）-40～+60℃温度循环试验;

（6）-40～+60℃温度冲击试验。

2.3 湿度试验

依据标准要求，设备需在湿度不大于95%的环境下能够正常运行，通常需要将被测设备在95%湿度下储存至少96小时[5]。

2.4 气压试验

依据标准要求设备需在最大海拔高度应不小于3000米的环境下能够正常运行，依据海拔高度和气压的关系制定的测试方法包含70.957kPa气压下储存至少4小时以及70.957kPa气压下开展功能性能测试[6]。

2.5 综合分析

试验前后需对设备的主要功能性能进行测试，并分析比较试验前后的测试数据，以此判定当前试验对设备是否造成影响，以及影响程度等。当试验要求在极限气候条件还需开展测试时，则需要分析三次测试的结果。同时，试验前后也需要检查设备的外观否有明显变化。

3 建议

通常，按照上述试验方法就可以验证甚高频通信电台能否在各类气候条件下正常工作，但是，由于室外部分安装室外，其环境因素相对更加恶劣，所以，也可适当增加其他方面的测试，以确保设备功能性能能够满足使用要求，保证设备运行安全：

（1）室外部分可增加盐雾试验。如果天线安装地点位于海边，那么天线将面临长期的盐水腐蚀，所以天线的抗腐蚀能力必须得到保证[7]。

（2）室外部分可增加温度-湿度-高度综合试验。天线安装在高海拔地区时，可能面临温度和湿度的同时变化，那么设备是否能经受住这些变化也需要得到验证。

（3）室外部分可增加防水、防尘试验。室外天线长期暴露于外界，雨水和沙尘对设备的影响也不能忽视。

（4）设备的高度试验可将海拔高度可适当提升。以西藏为例，平均海拔高度超过4000米，天线的安装位置又处于周围较高点，那么在这种条件下，标准要求的3000米则根据需要进行适度调整。

4 结语

任何设备必然处于一定的环境之中，需要在一定的环境条件下使用，因此都摆脱不了环境对其造成的影响，尤其是民航空管设备，安装条件相对恶劣，安全性要求更高，更应该在产品设计、研制、生产、测试、使用全过程得到重视，所以投入使用的设备需经过环境试验，这也是非常重要的环节之一。

参考文献

[1] 中国民用航空局.民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可管理办法[Z].2002-07-02.

[2] MH/T 4001.1-2016，甚高频地空通信地面系统，第1部分：话音通信系统技术规范[S].

[3] GB/T 2423.1_2008，电工电子产品环境试验，第2部分：试验方法，试验A：低温[S].

[4] GB/T 2423.2-2008，电工电子产品环境试验，第2部分：试验方法，试验B：高温[S].

[5] GB/T 2423.3-2016，电工电子产品环境试验，第2部分：试验方法，试验Cab：恒定湿热试验[S].

[6] GB/T 2423.21-2008，电工电子产品环境试验，第2部分：试验方法，试验M：低气压[S].

[7] GB/T 2423.17-2008，电工电子产品环境试验，第2部分：试验方法，试验Ka：盐雾[S].