机载设备气候类环境试验标准分析

机载设备气候类环境试验标准分析

冯志

中国电子科技集团公司第三十八研究所

安徽省合肥市 230000

摘要:可靠性强化试验属于激发试验,通过施加远大于产品相关文件规定的应力水平,结合高低温步进､循环快速温变､振动步进及综合应力多重手段,达到快速激发设备缺陷及提高设备可靠性水平的目的,在航空､航天及其他军民领域得到了广泛应用｡本研究详细阐述了可靠性强化试验技术涉及的关键技术问题并细致分析了可靠性强化试验在机载设备验收试验中的应用,希望可以为机载设备验收提供一定的帮助｡

关键词:可靠性强化试验;批生产机载设备;可靠性验收试验;强应力筛选试验

引言：随着我国经济实力的不断增强，我国对于机载设备要求也因此变得越来越高。在“六性”理念下，机载设备需要通过气候类环境试验来保证其具有足够的环境适应性，并满足军用、民用标准。因此，有必要对机载设备气候类环境试验标准进行分析。

一、故障基本情况

当x型惰轮总成在外场通电约20分钟时，设备舱冒烟，设备显示故障灯亮，故障被确定为由惰轮总成的短路引起。115V/400Hz之间的电阻和现场技术人员使用三位数计数器测量的现场控制插座的稳定位置逐渐变得无限，而正常情况下则是直接无限的，这意味着惯性导引件的绝缘差。测量X1插座的115V输出绝缘正常。现场分解盖板-电子腔上下板，可见电子腔内板XA9插座上的触头力矩17a和19a烧毁，最严重的触头力矩为18a，形成大量积碳。

二、气候类试验标准分析

（一）温度类型试验标准

温度类型的实验项目包括有高低温、温度冲击、变化等试验。

1.高温试验

GJB 150适合作用于军用高温设备的试验，DO-160、HB6167、HB5830能够在民用设备试验中使用。在86标准的高温试验中，可以分为高温贮存以及高温工作，贮存温度为70℃以及其他规定温度，湿度RH要控制在15%以内。试验时间为48h与规定值。试验期间要将高温工作温度控制为机载设备的最高值，以此来保证试验效果。而在新标准中，则在传统标准的基础上将机载设备的高温贮存扩充为了循环、恒温贮存，试验时间、温度则同样有所变化。高温试验还可以通过不同的试验标准划分为地面耐受高温、冷却能力损失等内容，可以结合实际情况来开展高温试验[1]。

2.低温试验

低温试验的适应范围与设备的高温试验一致，各个标准条件的变化同样与高温试验相似。低温试验可以分为温度、时间等内容，并且在新标准中额外添加了拆装操作试验的程序。HB5830与GJB 150、DO-160与HB6167的试验条件基本一致，根据试验标准不同，试验程序的细致程度同样有所差异。除此之外，在试验期间，不同程序的温度值以及试验时间将会随着机载设备的实际需求而有所改变。

3.温度冲击、变化

冲击、变化试验与高低温试验的使用范围一致，不同的试验标准可以分别作用于军用设备与民用设备，能够测量出机载设备在温度急剧变化中所受到的影响。在军用设备试验中，高低温条件分别为70℃与-55℃，两者的转化时间为5分钟，保持时间为1h共循环三次。温度冲击试验可以分为恒定极值冲击以及高温循环冲击。在民用设备试验中，HB5830需要将温度保持时间延长至4h。DO-160、HB6167的条件一致，需要针对不同设备的多个位置来实现温度变化程序的三类划分：A类为外部、内部设备，温变速率最小值为10℃/min；B类为内部部分温控设备与非温控设备，温变速率最小值为5℃/min；C类为内部温控设备，温变速率最小值为2℃/min；除此之外，DO-160额外添加了S1、S2程序，根据实际需求在试验中使用。

4.湿热试验

在适用范围一致的先决条件下，军用设备的试验条件可以分为地面、机载、地面启动控制、舰船设备四类，根据试验条件的不同，在试验中循环次数同样有所不同。在民用设备试验中，则可以根据湿热等级分为标准、严酷等环境等级，在不同的环境等级下，循环次数标准同样有所改变。

三、1热仿真分析

热仿真分析就是根据分析对象建立热分析模型，并设定模型各种属性、环境条件、功率大小等因素，模拟计算出温度场等数据，从而对其分析研究[3]。该型设备工作温度为65℃，本文采用热分析软件Flotherm对该型电子设备高温工作时的温度场进行仿真分析。

2建模分析

该机载设备为一密闭电子设备，包括一块PCB处理板及铝合金壳体。PCB处理板上有诸多电子元器件，其中主要器件通过与壳体接触热传递，其余电子元器件通过壳体内空气对流换热将热量传递到铝合金壳体上，壳体再将热量散失到外部环境。在建模过程中，由于PCB板上电子元器件多而密集，考虑到在保证结果精度的条件下减少计算量和运算时间，需要对印制电路板进行了适当简化，保留功耗和体积较大的元器件[4]；简化后的主要发热器件有射频芯片、FPGA芯片、DSP、电源等，它们的功耗分别为0.8w、3w、1.5w、0.5w。

在NX中按照实际物理模型创建机载设备简化三维模型，保存为STP格式；在flotherm中创建一新工程，将NX中的STP格式文件导入Flotherm中；随后设定求解域、湍流模型、环境条件、赋予发热器件的材料、功耗等属性；最后设置温度监测点

四、修复方案制定

测试损坏的总线板功能正常后，尽量不拆XA9插座，直接粘接封装损坏部分。如果封装后相关电阻值不符合要求，在封装电路板损坏部分之前，需要先拆卸XA9插座。清理总线板上原XA9插座安装位置的积碳和污垢，更换某电脑的电源插座，在缺陷位置飞线，根据线标将线焊接在XA9插座背面，焊接完成后，根据X惯导部件查找表用三用表将所有线连接起来。首次测量了产品的绝缘异常。经调查测量，发现XZ3薄膜电缆在25号针飞线处焊点过大，压到底盖板时与底盖板短路。25号针飞线重新焊接，不绝缘故障排除。

结束语

此设备可以满足常用元器件的测试，为操作者提供简单易行的测试方法，对应三极管和场效应管这种外形一样的器件，提供了自动判断引脚，自动分析器件的功能，并添加了随机提升小贴士的提示功能，让设备成为了助手和老师，让操作者不再畏惧设备维修，并通过每次元器件的检测时学到一下相应的知识，该设备通用性和实用性强，使用方便，测试速度快，此设备的设计制作，在工作上提升了检修效率，提高了检测准确度，并可以广泛适应于多种检测环境，可作为现场维护保障，设备维修的重要补充手段。

参考文献

[1]许海.浅谈一种综合模块测试设备的设计研究[J].中国设备工程,2021,(12):144-146.

[2]雷枭,丁小松,张兴旺,潘铃.一种PEMFC一体化测试设备开发尝试[J].环境技术,2021,39(03):146-149+153.

[3]丘增辉,余迪超.基于微差压测漏仪的手表密封性测试设备设计[J].自动化应用,2021,(06):48-50.

[4]陈爱苗,冀军晓,路东升.机载发射装置电磁兼容性测试方法[J].电子质量,2021,(06):128-133.

[5]骆可政,刘斌,江泽奇.一种声呐声学段自动测试设备的设计[J].声学与电子工程,2021,(02):56-59.