長期以來，我們的產品在試驗室測試時都能滿足性能和功能的要求，但是一旦交付用戶使用后若干時間后，就會出現這樣或那樣的問題，筆者曾為此感到深深的困惑，也深深的感到有必要把對產品的環境適應性考核有針對性的納入產品檢測和試驗的過程，并且將此固化成一個試驗程序，在通過與技術人員和工藝人員的共同討論后，撰寫了這篇文章，希望以此文拋磚引玉，把對產品的環境考核研究引向深入。
引言
現代武器裝備既面臨車載、艦載、機載、室內、野外、邊防和海防等條件，也有氣候環境、機械環境、電磁環境、生物及化學環境等，除了要滿足產品基本戰術指標以外，能否適應復雜多變的環境也成為設備重要特性。《裝備環境工程通用要求》（GJB 4239）中明確規定，環境適應性是裝備在其壽命期預計內可能遇到的各種環境的作用下能實現其所有預定功能、性能和（或）不被破壞的能力，是裝備的重要質量特性之一。
因此不斷提高軍事裝備的環境適應能力是裝備制造廠及其結構、工藝設計人員始終需要關注并加強研究的課題，也是裝備能否形成戰斗力的一個重要因素。
開展環境適應性研究的必要性
近些年來，我所為部隊、院所承制多臺套、多品種的液冷源設備，產品覆蓋了實驗室用小型液冷源、為機艙提供保障環境的空調車、天線罩環控空調、為激光器提供冷源的大型液冷源以及特殊的除濕、恒溫設備等，使用環境覆蓋南至南沙島礁，北至東北嚴寒地帶，平原到山地等多種環境條件。隨著液冷源設備的不斷交付使用，產品若干問題和缺陷就相應出現，主要表現為產品環境適應性設計不足、產品交付之前環境試驗不足、環境試驗評價手段缺乏等突出問題。
針對以上種種不足，我們以GJB 4239為指導原則，以產品的環境適應性設計為突破口，初步形成并完善一整套環境適應性設計和試驗驗證規范，實踐證明，獲得了良好的效果，顧客滿意度也逐步提高。
液冷源環境適應性設計
1.設計原則
液冷源工作是通過相變制冷的方式，通過水泵將負載中的熱量不斷帶出，并能為負載熱端提供恒定流量、壓力、以及溫度的冷卻介質，從而保證負載穩定可靠的工作，其中壓縮機、水泵、散熱器以及控制器等為其主要組成部分，根據它們承擔的任務和作用看，大致可以分為機械制冷單元、冷卻液循環單元、各類調節（流量、壓力調節）單元、以及電子控制等單元，單元與單元之間又通過金屬管路、電子線路、換熱耦合等方式連接，可以看出，液冷源是一套較為復雜的機電設備，各個單元在運行中相互作用、相互影響，因此在環境適應性設計中，應充分考慮到液冷源在實際使用場景中可能經受到的各種環境因素及其應力，從液冷源中各個機電單元、熱流管路、電子控制器等的運行特點出發，按照系統、整機、單元、零部件、模塊、元器件到材料的順序，逐級明確防護對象和防護等級，并有針對性的采取結構設計、材料優選、工藝措施、冗余設計等方法，從而達到預期的環境適應性設計要求。
2.建立環境載荷及其典型故障模式庫
通過對環境載荷要求的分析，查閱相關的資料以及通過多年產品設計及維保經驗的積累，我們對環境載荷產生的典型故障模式建立了故障模式庫，為設計人員提供參考，見下表：
表1 環境載荷、主要影響、典型故障模式
3.采取的主要措施
1.結構設計
a）壓縮機排氣管上設計減振管，增設消音器。與壓縮機相連的管道應降低連接管的剛度，在不影響性能的前提下，適當增加管道的擾度和柔韌性，減輕管路對壓縮機的束縛作用，保證配管管路的安全，減少配管管路的振動，防止其產生共振音等。壓縮機本體應根據實際使用場景（如車載、艦載、機載等）采用減振性能良好的減震材料或減震結構件，以達到降低壓縮機的振動及防止其傳遞的目的。
b）冷卻液管敷設時，在管道支架、吊卡、穿墻處也應作減振處理。通常的辦法有: 管道與支架、吊卡間墊軟材料，采用隔振吊架(有彈簧型、橡膠型)。不管氟系統配管還是水系統配管都必須采取有效地減振措施。水泵與水管用撓性軟管連接，以使設備的振動不傳遞給管路。在本系統的艙與艙之間的連接建議采用的是不銹鋼金屬軟管連接。
c）控制器減振設計
控制單元所處的柜體采用1~2 mm厚的不銹鋼板折彎焊接制作，底板采用2 mm厚的不銹鋼板折彎焊接制作，由于內部安裝的電子元器件較多，電控柜內部加焊橫撐和豎撐，增強電控柜整體的剛性；提高結構剛度，防護低頻激振，元器件結構的低頻振動防護措施見下表。
表2 元器件低頻振動防護措施
2. 耐高低、溫、熱沖擊設計
冷卻系統框架、管路等結構件均采用不銹鋼或防銹鋁板等材料制作，選用耐低溫型水泵、風機、閥件、電纜以及其他等元器件和密封件，電氣元器件應滿足工作溫度和存儲溫度要求，元器件入庫前做高低溫加隨機振動等應力篩選；外表面噴涂選用能耐高、低溫油漆等。
3.防雨設計
散熱單元設計防雨百葉和活動風門，設備表面進行結構優化設計，減少雨水沉積，并進行了合理的材料選型，并對外露金屬件和用電設備進行防護處理，提高防護等級。
表3 淋雨試驗條件
按上述條件淋雨，試驗結束后液冷機組電控柜內部不應產生漏水、滲水等，同時進行絕緣和漏電檢測，應符合有關判定準則要求。
4.三防設計
1）材料優選：在滿足結構要求的同時，合理的材料選擇是防止和減輕產品腐蝕、劣化和變質的重要手段之一。在選用能夠抵御有害環境因素的材料的同時，還應滿足電氣、機械、物理、加工性能、成本等要求；
2）工藝防護：工藝防護是滿足和提高環控設備環境適應性能的有效措施。采用熱處理、加工工藝和合理的裝聯工藝，可以消除應力與變形；通過表面鈍化、陽極氧化、特氟龍鍍涂等方法可以提高材料的耐腐蝕性；
3）液冷源主要防護設計和工藝措施
① 框架及結構件采用不銹鋼304材料，表面做鍍涂處理；
② 管路、接頭以及水箱采用不銹鋼316L材料，加熱元器件采用特氟龍處理，防止腐蝕及結垢；
③ 管路焊點做酸洗鈍化處理；
④ 散熱器采用銅管銅翅片；
⑤ 銅管焊接采用高銀釬焊，焊后做吹凈、干燥處理，焊后表面做清油涂覆處理。
環境適應性試驗驗證與評價
圖1 主要環境適應性試驗
在設計階段，結合用戶要求、使用場景包括實驗室環境、自然環境等，對產品進行壽命周期的環境剖面處理，得出主要環境影響因素。我們結合GJB150A有關試驗標準，制定科學的試驗項目（概略如下）：
表4 典型環境試驗項目
經過一系列環境適應性試驗后, 研制部門編制環境試驗設計符合性分析報告，對樣機的環境試驗的開展情況進行總結和回顧，根據環境影響因素的作用機理以及影響或削弱環境適應性的關鍵點，及時提出改進建議和規避措施，為設計定型階段的環境適應性設計工作提供重要的評價和設計基礎。
結束語
環境適應性要求是武器裝備的重要質量特性之一 。本文通過結合產品結構特點 、任務特點和壽命期環境剖面，收集多種環境影響因素和數據，建立環境載荷故障模式庫和環境數據庫，形成相對合理和完善的環境試驗驗證體系，實踐表明，液冷源產品的故障率較之前相比明顯降低，客戶滿意度也逐步提高。另外設計和質量部門結合G J B 4239-2001的有關環境工程管理的有關要求，開展設計要求、分析報告、審查、評估等工作，從而把環境適應性設計工作落到實處。
引用本文：
杜彬，于世杰，張同升.軍用液冷源產品環境適應性設計和試驗方法研究[J].環境技術,2023,41(09):6-10.
