范圍

　　本部分規(guī)定了軍用裝備實驗室振動-噪聲-溫度試驗的目的與應(yīng)用、剪裁指南、信息要求、試驗要求、試驗過程和結(jié)果分析的內(nèi)容。

　　本部分適用于對軍用裝備進行振動-噪聲-溫度試驗。

　　2引用文件

　　下列文件中的有關(guān)條款通過引用而成為本部分的條款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版本都不適用于本部分，但提倡使用本部分的各方探討使用其新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其新版本適用于本部分。

　　GJB150.1A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第1部分：通用要求

　　GJB150.2A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第2部分：低氣壓(高度)試驗

　　GJB150.3A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第3部分：高溫試驗

　　GJB150.4A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第4部分：低溫試驗

　　GJB 150.*-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第5部分：溫度沖擊試驗

　　GJB150.9A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第9部分：濕熱試驗

　　GJB150.1*-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第15部分：加速度試驗

　　GJB15(U6A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第16部分：振動試驗

　　GJB150.17A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第17部分：噪聲試驗

　　GJB150.18A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第18部分：沖擊試驗

　　GJB 150.20A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第20部分：炮擊振動試驗

　　GJB 150.24A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第24部分：溫度-濕度-振動-高度試驗

　　GJB 150.27-2009軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第27部分：爆炸分離沖擊試驗

　　GJB 899-1990可靠性鑒定和驗收試驗

　　GJB 1172-1991軍用設(shè)備氣候極值

　　GJB 4239裝備環(huán)境工程通用要求

　　3目的與應(yīng)用 3. 1目的

　　進行振動-噪聲-溫度試驗是為了確定在掛飛期間振動、噪聲和溫度對飛機外掛的綜合作用的效應(yīng)。這類試驗可用于(但不局限于)下列目的：

　　a) 暴露和修改設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)(試驗、分析和改進設(shè)計);

　　b) 確定設(shè)計是否滿足規(guī)定的可靠性耍求(可靠性驗證試驗);

　　c) 在產(chǎn)品出廠之前，暴露工藝或部件缺陷(篩選試驗);

　　d) 基于產(chǎn)品小子樣試件的故障時間，估計批量產(chǎn)品的平均故障間隔時間MTBF(抽樣驗收試驗);

　　e) 基于產(chǎn)品小子樣試件的故障時間，確定產(chǎn)品之間的相對可靠性(產(chǎn)品來源比較試驗)。

　　3.2應(yīng)用

　　本試驗主要用于測試外掛內(nèi)部的電子設(shè)備和其他機電設(shè)備在振動-噪聲-溫度環(huán)境下的功能。作為

　　試驗的附加效應(yīng)，溫度變化可能導(dǎo)致外掛濕度應(yīng)力改變，當(dāng)解釋試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)時，應(yīng)注意這類應(yīng)力的 效應(yīng)。典型的應(yīng)用包括：

　　a) 外掛在研制階段的可靠性增長;

　　b) 外掛可靠性指標(biāo)的評估;

　　c) 制造廠商在生產(chǎn)期間的產(chǎn)品篩選;

　　d) 交付之前批量接收的判定;

　　e) 兩種不同來源的產(chǎn)品質(zhì)量相對差異的判定。

　　3.3限制

　　本試驗的限制如下：

　　a) 本試驗不包括外掛或其任何獨立部件功能的環(huán)境設(shè)計鑒定試驗。對于這類試驗，見GJB 150.2A 一2009、GJB 150.3A-2009、GJB 150.4A-2009、GJB 150,*—2009、GJB 150.9A—2009、 GJB 150J*-2009、GJB 150.16A—2009、GJB 150.17A-2009、GJB 150.18A—2009、GJB 150.27 —2009 和 GJB 150.24A—2009。

　　b) 本試驗不包括外掛構(gòu)架或其他結(jié)構(gòu)部件的結(jié)構(gòu)完整性的環(huán)境設(shè)計鑒定試驗。

　　c) 本試驗僅包括與可靠性試驗有關(guān)的振動、噪聲和溫度綜合環(huán)境試驗，不包括滿足壽命期環(huán)境剖面要求的任何環(huán)境試驗。

　　4剪裁指南

　　4.1選擇試驗方法 4. 1. 1概述

　　分析有關(guān)技術(shù)文件的要求，應(yīng)用裝備(產(chǎn)品)訂購過程中實施GJB4239得出的結(jié)果，確定裝備壽命 期內(nèi)振動-噪聲-溫度綜合環(huán)境出現(xiàn)的階段，根據(jù)下列環(huán)境效應(yīng)確定是否需要進行本試驗。當(dāng)確定需要進行本試驗，且本試驗與其他環(huán)境試驗使用同一試件時，還需確定本試驗與其他試驗的先后順序。

　　4. 1.2環(huán)境效應(yīng)

　　4. 1.2.1振動一噪聲一溫度環(huán)境的效應(yīng)

　　振動、噪聲和溫度綜合效應(yīng)可包括這些因素單獨引起的所有效應(yīng)(見GJB 150.16A-2009、 GJB 150.17A-2009和GJB 150.24A-2009)。另外，溫度變化導(dǎo)致的濕度應(yīng)力增加可能產(chǎn)生的效應(yīng)參見 GJB150.3A—2009、GJB150.4A—2009、GJB150.*-2009 和 GJB150.9A—2009。振動、噪聲和溫度綜

　　合環(huán)境可能相互影響，產(chǎn)生在任何單一環(huán)境或較少的環(huán)境綜合中不出現(xiàn)的效應(yīng)。在下面討論中指出了適 用于本試驗的重要的效應(yīng)機理。

　　4.1.2. 2環(huán)境應(yīng)力的相對重要性

　　并非所有的環(huán)境應(yīng)力對裝備的退化或失效有同等的作用。對作用于外掛的飛機環(huán)境應(yīng)力引起的使用 故障分析表明，引起故障的四種最重要的應(yīng)力如下：

　　a) 掛飛產(chǎn)生的工作載荷;

　　b) 溫度;

　　c) 振動;

　　d) 濕度。

　　4, 1_2_3其他環(huán)境應(yīng)力

　　對于特定的裝備，考慮所包含的其他環(huán)境應(yīng)力可能是重要的。通常，不宜包含很少出現(xiàn)的極限應(yīng)力， 這些極限應(yīng)力宜用單一環(huán)境試驗考核。對于單獨的應(yīng)力，判定的一般準(zhǔn)則是，若應(yīng)力“出現(xiàn)時間的比例” (FTO)小于總時間(規(guī)定為外掛平均故障間隔時間MTBF)的10%，則可認為該條件不足以包含在本試驗 中。在估算出現(xiàn)時間的比例時，應(yīng)考慮服役使用過程中的所有環(huán)境，并采用較嚴酷的環(huán)境。對于某一應(yīng)力值，將FTO定義為外掛在該應(yīng)力環(huán)境作用下的時間與總觀察時間(外掛的平均故障間隔時間)之比。

　　應(yīng)力發(fā)生的概率與某一應(yīng)力過程將要出現(xiàn)的概率有關(guān)，而可能與特定的時間間隔無直接的關(guān)系。FTO 可用于提供應(yīng)力概率分布的估計值，且更為準(zhǔn)確。例如：如果應(yīng)力條件是在外掛上一點的加速度的*值，其值大于5g，則從規(guī)定的時間間隔內(nèi)自譜密度估計中容易確定出現(xiàn)時間的比例。這表示一個平穩(wěn)高斯時間歷程，其均值為零，標(biāo)準(zhǔn)偏差等于自譜密度估計以內(nèi)面積的平方根。出現(xiàn)的概率與超過5盡的 次數(shù)有關(guān)，但從一次出現(xiàn)到下一次出現(xiàn)，大于技的總時間可能變化，這取決于自譜密度估計中的差異，并與每個平穩(wěn)高斯自譜密度估計的持續(xù)時間有關(guān)。

　　4.1.2,4 工作

　　任何裝備的工作都能產(chǎn)生引起故障的應(yīng)力。對于飛機外掛，工作一般意味著提供滿載電功率，并產(chǎn) 生熱、電磁和電化學(xué)應(yīng)力。負載循環(huán)(開/關(guān))、低電壓和高電壓、電源波動和電壓尖峰脈沖也可能是重要的應(yīng)力。即使當(dāng)工作應(yīng)力可以忽略時，為了檢查存在的故障，仍應(yīng)在試驗中運轉(zhuǎn)裝備。許多溫度引起 的故障和某些振動引起的故障是可逆的，至少在初期如此。當(dāng)試驗繼續(xù)進行時，可逆的故障往往變?yōu)椴豢赡?。因此，常在環(huán)境應(yīng)力條件下進行功能測試。

　　4.1.2. 5 溫度

　　4.1.2. 5.1 概述

　　對內(nèi)部部件最嚴重的溫度沖擊可能來自處于寒冷狀態(tài)的裝備通電。為了以適當(dāng)?shù)谋壤T發(fā)所有與溫 度有關(guān)的應(yīng)力，需使用外掛的熱模型預(yù)示服役任務(wù)剖面下若干內(nèi)部點的溫度和變化率。

　　4.1.2. 5.2環(huán)境溫度

　　環(huán)境溫度較大的變化出現(xiàn)在地球表面附近。在許多情況下，外掛經(jīng)受的極端低溫狀態(tài)是直接由飛行 之前的環(huán)境低溫所造成的，原因是有足夠的溫度浸透時間并且沒有內(nèi)部功率耗散或氣動加熱。因此，在確定掛飛的初始溫度時，重點考慮地面溫度。為了使下一個模擬任務(wù)階段的溫度正?；囼灉囟妊h(huán) 可能需要包含一個模擬在地面上的周期;否則，一個不間斷的模擬任務(wù)序列往往可能使平均的內(nèi)部溫度高于或低于實際任務(wù)的溫度。GJB 1172-1991提供了各種區(qū)域的地面環(huán)境氣溫及其出現(xiàn)的概率。應(yīng)當(dāng)注 意該文件中引用的溫度沒有包括直射陽光的加熱效應(yīng)或輻射到夜晚天空所造成的冷卻效應(yīng)。因此，在確定飛行前的溫度時，應(yīng)考慮輻射產(chǎn)生的熱交換效應(yīng)，并應(yīng)從出現(xiàn)的概率轉(zhuǎn)換到出現(xiàn)時間的比例。

　　4.1.2. 5. 3氣動加熱

　　在掛飛期間，高對流熱交換率將導(dǎo)致外掛的表面溫度接近附面層的溫度。附面層的空氣回復(fù)溫度主 要取決于環(huán)境溫度和飛行速度，式(1)給出了其函數(shù)關(guān)系：

　　A/2

　　T~T06 [l+r(/-l)—] (1)

　　式中：

　　Tr—附面層空氣回復(fù)溫度，

　　r〇——海平面空氣溫度(標(biāo)準(zhǔn)天)，288.16°K;

　　Q 一飛行高度上的溫度與海平面溫度(標(biāo)準(zhǔn)天)之比(在兩種高度范圍內(nèi)隨高度變化，見

　　GJB 150.16A—2009 中的表(16);

　　r——0.87,附面層溫度回復(fù)系數(shù); y——1.4,空氣比熱因子;

　　M——飛行馬赫數(shù)。

　　在環(huán)境溫度較低的高空，通常以較高的馬赫數(shù)(>0.80)飛行，因此，低溫一般被氣動加熱所緩和。 由于附面層熱交換占優(yōu)勢，因此，在掛飛中的輻射熱交換可以忽略。

　　4. 1,2, 5. 4功率耗散

　　盡管高對流熱交換率往往將外掛的表面保持在附面層空氣回復(fù)溫度上，由于電子設(shè)備的功率耗散， 內(nèi)部溫度可能相當(dāng)高。因此，應(yīng)剪裁受試裝備的負載循環(huán)以反映實際的工作，并與外部溫度協(xié)調(diào)以實現(xiàn)預(yù)期溫度的良好復(fù)現(xiàn)。

　　4. 1.2. 5. 5溫度梯度

　　最嚴重的溫度梯度通常將是處于寒冷狀態(tài)的裝備通電時的溫度梯度。由于飛行速度和高度的變化， 使表面溫度比內(nèi)部溫度變化更快，也將出現(xiàn)溫度梯度。

　　4. 1.2,6 振動 4. 1.2.6. 1 概述

　　振動可能導(dǎo)致零件的機械疲勞失效、相對運動(可產(chǎn)生磨損)、多余物遷移(導(dǎo)致電氣短路)以及顫噪 效應(yīng)和摩檫電噪聲(造成的電路性能下降)。試驗和理論分析表明，各種故障模式的相對可能性隨振動量 值而變化。為了以適當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)現(xiàn)服役過程的故障模式，需要按幾個量值進行試驗，在每一量值中保持時間的百分比與服役使用過程的預(yù)示結(jié)果相同?？梢哉J為振動譜包括兩部分：低頻部分.飛機通過外掛 構(gòu)架傳遞到外掛的振動(這不是低頻振動的*振源，但是主要振源);高頻部分，由直接作用于外掛表 面的附面層壓力脈動所激發(fā)的振動。通常，外掛構(gòu)架的機械阻抗使得低頻與高頻之間的分界線在 100Hz?200Hz 之間。

　　4. 1.2, 6. 2低頻振動

　　低頻振動主要導(dǎo)致對結(jié)構(gòu)包括支架、大電路板和機電裝置(例如陀螺儀、繼電器)的失效。低頻振動 主要來自飛機，因此通過振動臺在掛點的輸入激勵能較好地復(fù)現(xiàn)，參照GJB150.16A-2009。應(yīng)注意脈 動氣動力也可作用于低頻范圍。對于控制面、翼面或其他具有大的面積-質(zhì)量比的結(jié)構(gòu)，氣動力的作用可能占優(yōu)勢。因此，不能將試件的低頻振動作為翼面、垂尾或其附件的結(jié)構(gòu)疲勞壽命試驗。通常，需要 進行單獨的部件試驗以確定其結(jié)構(gòu)疲勞壽命。

　　4, 1.2, 6. 3高頻振動

　　高頻振動(高于外掛連接能夠傳遞的振動頻率)是由附面層紊流所激發(fā)的。主要導(dǎo)致電子產(chǎn)品故障， 但不會引起外掛的結(jié)構(gòu)失效。對于外掛，附面層壓力脈動的主要特征是：

　　a) 壓力譜幾乎是平直的，一直到外掛部件局部響應(yīng)的高頻率(壓力譜的-3dB點約為4 000Hz)。

　　因此，外掛的振動譜幾乎完全由其固有頻率響應(yīng)所決定。

　　b) 壓力脈動和相應(yīng)的振動的均方根量值近似正比于動壓…動壓g是飛行速度和高度的函數(shù)(見

　　式⑵)：

　　q=Lp〇aV2M2 (2)

　　式中：

　　q --- 動壓，kN/m2;

　　p〇——海平面大氣密度，1.2251 Xl(T3kg/m3;

　　^——當(dāng)?shù)卮髿饷芏扰c海平面大氣密度之比(標(biāo)準(zhǔn)大氣)(在兩種高度范圍內(nèi)隨高度變化，參見 GJB 150.16A—2009 中的表 C.6);

　　V,——海平面聲速(標(biāo)準(zhǔn)大氣)，340.28 m/s;

　　M---- 飛行馬赫數(shù)。

　　注：飛機的飛行速度一般都用修正的空速或馬赫數(shù)表達。更詳細的說明和計算方法，參見GJB 15CU6A-2009

　　的B.2.6和表C.6。通過飛行實測結(jié)果確定外掛上特定點的振動M值與飛行動伍之間的比值。若不能獲得飛行數(shù)據(jù)，則使用其他外掛的類似結(jié)果或以GJB 150.16A—2009的表C.5和圖C.12、圖C.13以及圖C.14作 為指南。

　　4. 1,2. 7 濕度

　　濕度連同可溶解的污染物能夠引起腐蝕效應(yīng)，接通電源時可能引起短路，冷凝水在狹窄空間內(nèi)結(jié)冰 可能產(chǎn)生機械應(yīng)力。試驗循環(huán)應(yīng)提供水蒸氣擴散和冷凝。對于誘發(fā)故障，水氣的總量一般不重要，因此，在試驗中不需?？刂茲穸取１驹囼灢荒芴娲g試驗，如鹽霧試驗。

　　4. 1.2. 8 沖擊

　　與振動類似，沖擊產(chǎn)生的機械應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品故障。在試驗中可包括更近似于瞬態(tài)振動的沖擊，如飛 機彈射起飛和攔阻著陸沖擊。但對于短持續(xù)時間的沖擊，例如信號點火、子母彈的發(fā)射和飛行舵面的操縱等沖擊，通常難以在外掛級別上復(fù)現(xiàn)。這些可能導(dǎo)致電子產(chǎn)品故障的沖擊應(yīng)在其他的分析和試驗中解 決(見GJB 150.18A-2009和GJB 150.27-2009)。若分析表明本試驗的振動量值超過沖擊，則認為試驗覆蓋了沖擊(見 GJB 150_18A-2009)。

　　4. 1 ? 2. 9 局度

　　通常，在本試驗中不需要高度模擬。但是，壓力變化可能增強潮濕滲透，壓力降低可減少熱量耗散、 提高溫度，并可增強電弧效應(yīng)。對于電弧效應(yīng)應(yīng)單獨進行抗電弧能力的試驗。潮濕滲透一般不考慮壓力變化，在大多數(shù)情況下，只要足以產(chǎn)生內(nèi)部冷凝，夾帶的水氣的總量并不重要。對于熱交換減少可通過 限制空氣流通而不是降低環(huán)境壓力來實現(xiàn)。

　　4.1.2. 10其他環(huán)境

　　盡管本試驗主要復(fù)現(xiàn)與外掛掛飛有關(guān)的環(huán)境應(yīng)力，但可擴展到外掛壽命期的其他階段，只要那些階 段的相對持續(xù)時間與掛飛有關(guān)，例如，在試驗中，可包括代表運輸和裝卸的沖擊和振動時間。在試驗中，不應(yīng)預(yù)計不產(chǎn)生在時間上隨機分布的故障的環(huán)境。例如，腐蝕性大氣和霉菌生長環(huán)境，即使有故障，也 僅在相當(dāng)長的時間以后出現(xiàn);外掛投放沖擊、砂塵和浸潰環(huán)境故障出現(xiàn)與否與環(huán)境的嚴酷度有關(guān)而與時間無關(guān)。這些環(huán)境不適合于本試驗。在決定包含哪些環(huán)境時要特別小心，以外掛發(fā)射子彈、照明彈、千 擾箔條或其他物品為例，由于其中存在一系列沖擊事件，可能成為外掛連續(xù)工作環(huán)境的一個重要部分，在此情況下也可能在外掛表面形成敞開的空腔，從而產(chǎn)生長時間的高強度的空腔噪聲。

　　4.1.3選擇試驗順序 4. 1.3. 1 —般要求

　　見 GJB 150.1A—2009 中的 3.6。

　　4. 1.3. 2特殊要求

　　本試驗應(yīng)用于外掛壽命期最終階段中出現(xiàn)的環(huán)境應(yīng)力。當(dāng)單一的試件經(jīng)受本試驗和本標(biāo)準(zhǔn)的其他環(huán) 境試驗時，在模擬壽命期較早階段的試驗之后進行本試驗，但應(yīng)在模擬外掛投放/發(fā)射、自由飛行、目標(biāo)撞擊等試驗之前。

　　4.2選擇試驗程序

　　本試驗只包含一個試驗程序，可根據(jù)不同的試驗要求進行剪裁。

　　4.3確定試驗條件

　　選定本試驗后，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)文件的規(guī)定和為該程序提供的信息，選定該程序所用的參數(shù)量值、試 驗條件和試驗技術(shù)。，確定試驗量值時應(yīng)考慮以下內(nèi)容：與本標(biāo)準(zhǔn)中的其他部分不同，本試驗沒有包含試驗條件的任何參照值。振動、噪聲、溫度和負載循環(huán)的綜合環(huán)境太復(fù)雜，并且裝備應(yīng)用的變化太大，這 里無法給出詳細的說明。作為替代，本試驗提供了編寫試驗程序的指南，這種試驗程序或多或少是針對特定的試驗裝置和試件。附錄A提供了試驗量級和試驗條件制定的一個詳細實例。在使用本試驗之前， 應(yīng)研究附錄A中的實例。在試驗量級和條件的制定中，應(yīng)明確下列問題：

　　a) 任務(wù)描述，以導(dǎo)出任務(wù)剖面。

　　b) 任務(wù)分析，以導(dǎo)出：

　　1) 任務(wù)溫度分析，用于隨時間的任務(wù)溫度剖面的制定。

　　2) 任務(wù)振動譜識別，用于隨時間的任務(wù)振動剖面的制定。

　　注：應(yīng)注意規(guī)定的任務(wù)振動譜將是振動-噪聲試驗期間復(fù)現(xiàn)的譜。在復(fù)現(xiàn)譜的過程中，將使用振動和噪 聲的綜合激勵。由于服役過程的噪聲環(huán)境不能直接復(fù)現(xiàn)，因此，任務(wù)噪聲譜技術(shù)條件是名義上的并不重要。

　　3) 任務(wù)工作負載循環(huán)，用于外掛的功能特性剖面^

　　4.4試件的技術(shù)狀態(tài)

　　4. 4. 1 —般要求

　　見 GJB 150.1A—2009 中的 3,9。

　　4.4.2特殊要求

　　試件的技術(shù)狀態(tài)對試驗結(jié)果的影響很大。應(yīng)使用在壽命期剖面內(nèi)預(yù)計的裝備技術(shù)狀態(tài)。至少應(yīng)考慮外掛掛飛的工作狀態(tài)。

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