梁卫航 ， 温天山

（1. 工业和信息化部电子第五研究所, 广东 广州 510610；2. 广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室, 广东 广州 510610；3. 广东省工业机器人可靠性工程实验室, 广东 广州 510610）

0 引言

常用的流体污染试验标准包括美军标MILSTD-810G “Environmental engineering considerations and laboratory test[1]”、 民机适航标准RTCA/D0-160G “Environmental conditions and test procedures for airborne equipment[2]” 和国军标GJB 150.26-2009 《军用装备实验室环境试验方法 第26 部分:流体污染试验》[3]。

GJB 150.26-2009 于2009 年5 月由中国人民解放军总装备部发布并施行, 随着其颁布、 宣贯和实施, 以及对其方法概述的理解、 流程的充实,其已在军用航空器的流体污染试验中, 在激发装备潜在的失效方面, 取得了良好的效果。

RTCA/D0-160G 是民机适航试验依据的主要环境试验标准。 例如: C919 民用飞机、 海鸥-300 水陆两栖飞机和AG600 “鲲龙” 水上飞机的研发、量产, 以及评价其国际适航性所用的标准都是RTCA/DO-160G。 该标准流体敏感性试验的实施目标对象明确, 试验流程简单； 但实施细节的描述不清, 参数的定义容易产生歧义。 其在环境适应性工程领域中应用时需解决试验流程实施细节描述模糊抽象、 参数规定不清晰等问题, 因此参照该标准在工程实践中开展流体敏感性试验还具有一定的局限性。

因此, 本文通过梳理GJB 150.26—2009 流体污染试验实施方法, 对RTCA/DO-160G 标准的试验流程进行了完善, 对于RTCA/DO-160G 标准的适航准入试验的开展, 以及将环境试验技术和评价方法拓展至无人机领域具有重要的意义。

1 实验室开展流体污染试验的现状

1.1 参照GJB 150.26-2009 开展试验的现状

GJB 150.26—2009 标准中规定该试验方法适用于在贮存与工作状态中的军用装备。 按照军用装备的类型、 贮存与工作环境的差异或污染性流体的种类, 明确适用范围, 获取其历经流体污染环境应力的场合[4]。

在工作环境中, 装备不可避免地会受到各种流体污染。 例如: 军用航空器的机械结构, 以及转动部件、 作动部件和减振器等都会接触润滑油,液压系统工作时始终要传递液压油, 动力系统要靠输入燃油产生驱动力, 液冷设备需用冷却液给高温设备降温。

在贮存环境中, 装备也会接触到各种污染流体。 例如: 航空器的表面在寒环境冷中需要喷涂除冰剂, 其精密航电设备需要喷洒杀虫剂来防止生物损伤； 闪点低、 隔热效果差的塑料材料贮存在高温干燥环境中时需要涂覆灭火剂等。

目前, 实验室通常是按装备历经环境应力的场合来开展试验的, 包括以下几个阶段。

a） 试验参数的选取。

b） 温度（样品温度、 流体温度） 稳定阶段。

c） 流体喷淋（浸渍于流体） 阶段: 将试件放置在试验箱内, 将试验流体以浸渍、 喷雾、 溅射和冲刷的形式施加于试件上。

d） 沥干保持阶段。

e） 外观与功能、 性能的检测。

f） 依据判定标准, 判定流体污染试验通过与否。

GJB 150.26—2009 的试验流程通过以上步骤实施, 标准对参数的定义较为清晰； 工程实践应用中也已摸索、 探究了实施流程的各个要素并完善了其定义。

1.2 参照RTCA/D0-160G 开展试验的现状

民用航空器的工作环境与军用航空器基本一致。 RTCA/DO-160G 的流体敏感性试验规定需按设备分类实施。 按试验程序开展喷淋试验和浸渍试验。

按已分类的设备技术性能标准, 选取一个试验程序开展流体敏感性试验。 其实施试验的各个要素（例如: 时间、 温度和试验流体施加） 都未明确清晰地给出, 概念易出现歧义。 因此, 以下将对应GJB 150.26—2009 的试验流程的步骤, 完善RTCA/DO-160G 的试验程序的细节, 并定义其各个要素。

2 军民航空器标准体系的应用

2.1 GJB 150.26-2009 的应用

GJB 150.26-2009 的主要构型和基本内容是完全等效采用美军标MIL-STD-810G 版本, 作为剪裁标准, GJB 150.26-2009 具有很大的灵活性； 而标准的灵活性, 能够使其流体污染试验中各个要素的描述及实施得到更好的贯彻。 GJB 150.26-2009 对各个要素的定义有如下规定。

a） 暴露时间

暴露时间应考虑以下3 种情况, 并按照相关规定进行确定。

1） 偶然性污染: 装备1 年内仅可能出现1～2次的污染。

2） 间断性污染: 正常工作条件下有规律性地发生或在装备的整个寿命期间内季节性发生的流体污染。

3） 长期性污染: 装备长期完全暴露的污染。b） 保持时间

保持时间一般不短于8 h, 以“8 h 沥干时间+16 h 静置保持时间” 作为整体的保持时间。

c） 污染流体的种类、 试验流体和试验流体的组合

1） 污染流体的种类: GJB 150.26—2009 附录A 中给出了试验中要求的典型污染流体和温度。

2） 试验流体: 其寿命周期内通常会遇到的污染流体。

3） 试验流体的组合: 试验实施时流体的施加方式, 包括单独施加、 多种流体混合施加和多种流体按顺序连续施加。

其中, 污染流体种类的选取依照军用航空器研制和使用部门提供的设备技术性能规范, 结合其寿命周期合理地选择[5]。 试验流体施加方式则应考虑所有施加的污染性流体相互耦合作用下的破坏性影响以及对试验结果评价的干扰性影响,例如: 应考虑污染流体之间因化学作用导致本身特性失效的情况。

d） 试验温度

1） 试件温度: 暴露于流体污染时装备的温度。

2） 流体温度: 装备工作在极端条件下的温度。

3） 试验保持温度: 流体施加后将受试产品置于试验箱中按保持时间沥干状态下的环境温度。

因而除污染效应外, 施加污染流体还会给试件带来热冲击。 高温下的污染性流体对装备表面或内部的劣化作用最为明显, 其严酷度较高。

2.2 RTCA/D0-160G 的应用

RTCA/DO-160G 标准中流体敏感性试验的目标对象包括: 传动阀、 减振器、 液压马达、 传感器、 防火切断阀、 着陆灯/滑行灯、 接收/发射天线、 无线通信单元和电子控制器, 以及USB 微控制器等民机适航准入设备, 其更新换代快、 正在向人工智能化方向发展, 是客户获取适航准入的需求。 RTCA/DO-160G 有如下规定:

按设备技术规范对设备进行机械和电气连接,在试验期间设备不要求工作, 试验在试验室环境下进行。

a） 喷淋试验

用适当的流体对设备进行喷淋, 每天进行一次或多次喷淋以使设备处于湿润状态, 时间不少于24 h。 如果保持润湿条件有困难, 而且设备技术规范要求必做喷淋试验而不做浸入试验, 则可每隔4 h 就充分喷淋一次设备。 喷淋呈细雾状, 保持一个规定的温度并喷向受试件的每一个主要表面、 密封接头, 使样品处于湿润状态8 h, 目视检查劣化程度, 如无劣化, 则继续在保持温度下保持16 h； 完成一个循环。 继续试验2 个循环, 共完成3 个24 h 的循环试验； 目视检查劣化程度,如无劣化, 则对样品进行性能检测。

b） 浸渍试验

1） 按照设备技术规范的规定对设备进行电气和机械连接[6]。 试验在环境温度下进行, 试验期间设备不工作。 2） 把设备浸入适当的流体中至少24 h, 流体的温度保持在表1 中的规定值。 3） 24 h之后, 将设备至少工作10 min, 此时设备仍全部浸在流体中。 4） 这一阶段结束后, 取出试件, 放在试验箱中保持恒温+65 ℃, 时间至少为160 h。结束后, 将试件的温度降至室温并使其再工作至少2 h[6-7]。

从以上内容中可以看出, RTCA/D0-160G 对时间、 温度和污染流体施加等要素, 未有进一步的描述, 各个要素的概念模糊抽象、 参数规定原则不清晰。 因此, 以下将用GJB 150.26—2009 的试验流程的步骤, 明确RTCA/D0-160G 流体敏感性试验中各个要素的定义, 并完善试验实施细节。

RTCA/DO-160G 标准中给出的部分试验中要求的污染流体和温度如表1 所示。

3 试验程序

RTCA/DO-160 标准的流体敏感性试验, 可借鉴GJB 150.26—2009 的试验流程, 定义相关试验参数, 对其试验流程进行详细的解释和说明。

a） 喷淋试验

将样品按要求连接或安装, 放置在试验箱内；试验前, 按规定的试件温度稳定样品； 在试验期间设备不要求工作, 试验在试验室环境操作下进行[9]。

1） 偶然性污染

在被试品表面喷淋施加流体, 试验程序要求仅施加喷淋1 次； 保持8 h 湿润时间, 目视检查劣化程度, 如无劣化, 则按试验条件继续进行试验16 h； 目视检查劣化情况, 如无劣化, 则将试件在保持温度下保持8 h 试验后, 目视检查试件的劣化情况, 如无劣化, 则按试验条件继续进行16 h 试验, 完成一个循环； 重复一个循环, 共完成2 个24 h 的循环试验。 完成功能性能检测, 判定完成流体敏感性试验。

2） 间断性污染

进行3 个循环的试验, 每个循环包括8 h 保持湿润时间和16 h 沥干时间； 其中, 沥干时试验箱内的温度规定为试件温度, 期间不允许振动和擦干受试样品。 重复步骤: 被试品在保持温度下保持8 h 湿润时间和16 h 沥干时间； 共完成3 个24 h的循环试验。 目视检查试件的劣化情况,如无劣化情况, 则将试件在保持温度下保持8 h 试验后, 目视检查试件的劣化情况,如无劣化情况, 则按试验条件继续进行16 h试验, 完成一个循环； 重复一个循环, 共完成2 个24 h 的循环试验。 目视检查劣化情况, 如被试品出现表面结构材料劣化,则试验不合格, 需进行故障分析流程。 恢复常温, 检查被试品的外观和功能性能,如出现外观和功能性能方面的故障, 则试验不合格, 需进行故障分析流程。 如被试品外观正常, 并且能够正常工作, 则判定完成流体敏感性试验。

b） 浸渍试验

长期性污染——将样品完全浸入流体内, 以规定的流体温度保持24 h, 流体的温度保持在装备（设备） 工作在极端条件下的温度的规定值。 流体要完全覆盖设备。 24 h 之后, 设备至少工作10 min, 此时设备仍全部浸在流体中。

这一阶段结束后, 取出样品, 放在试验箱中保持恒温+65～+85 ℃, 时间至少为160 h, 结束后将试件的温度降至室温并使其工作至少2 h。 2 h 过后, 目视检查试件的劣化情况, 确定设备的内部或外部器件有无损伤；完成功能和性能检测, 确定试件是否符合设备技术性能标准。

4 实验室试验程序的应用实例

现有一款液压马达产品依据其鉴定试验大纲（已批复）、 技术协议和产品规范文件, 对设备分类为F 类, 其典型工况任务剖面的工作环境温度是80 ℃, 试验流体是15 号航空液压油。 在其寿命周期内受到偶然性污染和长期性污染的环境应力作用, 针对其受到的偶然性污染和长期性污染,分别开展喷淋试验和浸渍试验, 具体的试验过程如下所述[8]。

a） 喷淋试验: 偶然性污染

样品不工作, 用80 ℃的15 号航空液压油对样品每一个主要表面、 密封接头进行喷淋, 使样品处于湿润状态8 h, 目视检查劣化程度, 如无劣化, 则按试验条件继续进行试验16 h, 完成1 个循环。 24 h 结束后使样品工作至少10 min。 此后样品不工作, 不清除多余的流体, 将样品放置于65 ℃的恒温环境中至少160 h。 放置结束后, 样品在室温下工作至少2 h； 目视检查劣化程度, 如无劣化, 则继续浸渍试验。

b） 浸渍试验: 长期性污染

样品不工作, 将样品完全浸入在80 ℃的15 号航空液压油中, 时间不少于24 h。 24 h 结束后,使完全浸入15 号航空液压油中的样品工作至少10 min。 此后样品不工作, 将样品放置于65 ℃的恒温环境中至少160 h。 放置结束后, 样品在室温下工作至少2 h。 对样品外部进行目检, 完成样品的功能和性能检测。 试验后样品的外部没有结构性损坏, 复测功能和性能符合其要求, 按照其合格判定准则, 试验合格。

以上是RTCA/DO-160 标准的流体敏感性试验, 按其技术协议和产品规范文件, 并借鉴GJB 150.26—2009 标准的实施流程, 明确RTCA/DO-160G 标准的流体敏感性试验的各个要素的涵义,侧重于试验实施的流程研究。

5 结束语

文中通过对GJB 150.26—2009 流体污染试验的实施过程进行研究, 参照GJB 150.26—2009 标准的试验流程, 探索了RTCA/D0-160G 流体敏感性试验的实施方法, 完善了其试验流程。 并通过一个工程应用实例说明了完善后的流体敏感性试验的具体实施过程, 对于促进流体污染试验方法的不断改进, 提高产品的可靠性具有重要的意义。