宋小燕;翟波
【摘 要】详细阐述了低气压环境对装备的各种影响，介绍了我国主要军用、民用环境试验标准中规定的试验程序及其应用对象，分析了有关低气压试验条件，包括低气压贮存、工作和快速/爆炸减压的试验条件和变化速率，最后简单介绍了低气压试验设备的一般要求、特别是快速减压和爆炸减压设备的使用和低气压试验技术。%This paper describes in detail the low atmospheric pressure environment on the influence of various equipment; introduces the test procedure provisions of China’s main military, civil environmental test standard and its application in the object; analyzes the low pressure test conditions, including low pressure storage, work and fast/explosive test conditions explosive decompression and rate of change. Finally, it briefly introduces the general requirements, low air pressure test equipment especially the use of rapid decompression and explosive decompression device and low pressure test technology. 激光跟踪仪靶球
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】4页(P94-97)
【关键词】低气压试验;快速减压试验;爆炸减压试验
【作 者】宋小燕;翟波
【作者单位】中国电科第20研究所，西安 710068;中航工业洛阳光电所，洛阳 471009
数字媒体播放系统【正文语种】飞行模拟舱中 文
【中图分类】TP206+.1
1.1 低气压环境
空气由于受到地球引力作用而具一定重量形成大气压力，在某高度上的大气压力，是该点以上垂直于地面的单位面积上整个空气柱的重量。随着高度的增加，空气逐渐变得稀薄，大气压力逐渐降低。据实际测量，在海平面3000km以内，高度每升高10米，气压降低100
Pa，在接近31km处的大气压力为海平面标准大气压值的1/100。大气压力除了与高度有关外，还和天气变化有关系，同一地点，晴天气压高阴天气压地，冬天气压比夏天气压高。
我国约有50%的地球表面积高于海平面1000m，约有25%的面积高于海平面2000m。可见，在地球表面高于海平面处和空中贮存、运输和使用的装备都不可避免地会遇到低气压环境，受到低气压环境的作用。对于航空产品，由于飞机最高飞行高度最低也有数千米，一般要飞近万米及万米以上，最高可达30km。故机载设备将承受比高原设备更为严酷的低气压作用。 1.2 低气压环境对装备的影响
低气压环境对装备的影响是多方面的：包括气压降低造成的压力差产生的直接的机械影响，空气密度降低对散热和动力设备推力的影响及对电气设备的电性能的影响，压力差导致密封损坏后造成的附加影响和对挥发性物质的有害影响等。
1）直接的破坏带壳密封产品
带壳密封产品在低气压的作用下，由于内外压差过大将直接导致壳体破坏，压差存在也导
致密封损坏。
2）降低电性能
在正常大气条件下，空气是较好的绝缘介质，许多电器产品采用空气作为绝缘介质。当这些产品用于高海拔地区或做为机载设备时，由于大气压力降低，常常在电场强度较强的电极附近产生局部放电现象。更严重的是有时会发生空气间隙击穿，这意味着设备的正常工作受到破坏。所以，低气压环境对电工电子产品的电气性能也会产生影响，特别是以空气做为绝缘介质的设备，低气压对其影响更为显著。
智能装备与系统3）导致散热产品大幅度温升
所谓散热产品，是指在自由空气条件下和规定的大气压力进行测量时，试验样品温度达到稳定后，其表面最热点的温度与环境温度之差大于5℃的试验样品。
电工电子产品中有相当一部分是散热产品，如电机、变压器等，这些产品在使用中要消耗一部分电能，使其变成热能，使产品温度升高。散热产品的温升随海拔高度的增加（大气压力的降低）而增加。温升与海拔高度大致成线性关系，其斜率取决于本身结构、散热情
况、环境温度等因素。
4）导致挥发性物质的流失
压力的降低，会使液体的沸点降低，对于那些在海平面正常大气条件下有较高饱和蒸气压的液体，低气压使其蒸发甚至沸腾。
液体蒸发过程是一个平衡过程，即液体分子受到能量挥发到空气中的分子数量与被空气分子撞回到液体表面而束缚住的分子数量到达平衡的过程。当大气压力降低，空气密度下降，进入空气中的液体挥发的分子被撞回到液体表面上的可能性也大大降低，因此在低气压条件下液体挥发的速度将大大增加。润滑油或润滑脂属于这种情况，压力降低会使润滑油（或润滑脂）加速挥发，造成活动部件摩擦加剧，使活动部件表面加快磨蚀。
有机材料中的增塑剂也会因气压降低而加速挥发。增塑剂的挥发促使有机材料老化，使其机械性能或电气性能发生变化。
挥发物的挥发也会污染产品及其周围物件，导致产品或物件受污染甚至腐蚀破坏。
基于以上低气压环境对装备的影响，产生的典型的低气压环境效应有：密封壳体内漏出气体或液体；密封容器变形、破裂或爆炸；低密度材料的物理、化学性能发生变化；低压下电弧或电晕放电引起设备误动作或出现故障；低压下热传递效能降低使设备过热；润滑剂挥发；发动机起动和燃烧不稳定，且推力或牵引力下降；气密密封失效等。
低气压试验程序一般包括贮存试验、工作试验、快速减压试验和爆炸减压试验四个程序，分别适用于作为货物在飞机上增压舱内运输的和在高海拔地区安装（不工作状态）装备，在高海拔地面和飞机等航空器的增压舱或非增压舱工作的设备和外挂、吊舱中的设备，以及会暴露于快速减压或爆炸减压环境中的装备。
测试56GJB 150/150A、HB 6167/6167A、GB/T 2423标准及其等效的国外标准中均设置相应的低气压试验程序，但其内容完整程度和目的略存差别，各有特。例如HB 6167/6167A包含有高度（低气压）试验，快速减压试验和过压试验三个程序，其快速减压试验的压力和变化时间虽然与GJB 150/150A相同，但受试产品在试验过程中处于工作状态，而GJB 150/150A中是非工作状态；GB/ T 2423的低气压试验中没有快速减压和爆炸减压试验程序，对于民用电工电子产品来说，这是合理的，而其低气压试验部分，未明确规定贮存试
氟苯尼考琥珀酸钠验和工作试验。受试设备进行低气压试验的，可以是不工作状态，也可以是工作状态，分别称为非工作性试验和工作性试验。GJB 150A比GJB 150增加了一个爆炸减压试验，GJB 150/150A的工作试验可以模拟设备地面高海拔地区工作，也可以模拟设备装在飞行器上在不同高度上的工作。
3.1 低气压贮存试验条件
低气压贮存试验主要模拟在高海拔地区安装的地面设备不工作状态环境和用飞机增压舱运输增压环境，一般说来，地面安装设备使用的最高高度为4500m，这是陆军地面作战最高高度，也是人们能长期生活和工作的最高地面高度，因此低气压贮存试验采用相当于4500m高度的压力57kPa。
低气压贮存试验的时间，取决低气压环境对装备的作用和影响时间，低气压的压差对装备结构性损坏，所需时间较短。GJB 150/150A中规定最好按实际贮运时间，但不少于1h。特殊产品另有考虑除外，GB/T 2423中推荐的时间等级是：5min、30min，2h、4h、6h具体由技术文件根据产品结构情况和可能的失效模式确定。
3.2 低气压工作试验条件
无论是高海拔地面使用的设备，还是飞机等飞行器增压舱或非增压舱内使用的设备，均应在相应的低气压条件下工作，其低气压条件取决于实际的海拔高度。如前所述，地面使用设备的最高工作高度，如一般为4500m，而飞机等飞行器上使用设备工作高度取决其飞行的最高高度。HB 6167/6167A将机载设备按载机飞行高度分为六类，分别为4600m（包括增压舱）、7600m、10700m、15200m、21300m、16800m；GJB 150/150A中不分类别，按载机实际飞行高度或增压对应高度；GB/T 2423则给出了11个高度等级（2000米、3000米、4000米、4850米、7200米、10400米、13600米、17600米、22100米、26600米、31200米）及对应的压力，且给出了不同高度的三个等级允差，分别为±2kPa（7200米以下）、给定压力的±5%（10400米～22100米）、±0.1 kPa（26600米、31200米）。
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