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【摩尔测试】无人机地面环境适应性试验探讨(二) -温度试验

      无人机在从出厂到退役的寿命周期内,不可避免的要受到温度的影响,其经历的温度环境剖面主要有:
① 在运输过程中,经历的带包装、无温控环境的高温/低温贮存;
② 在固定场所贮存,经历的带/无包装、有温控高温/低温贮存;
③ 在固定场所检修,经历的有温控高温/低温工作;
④ 在执行任务中,到达预定区域经历的带/无包装、有温控高温/低温贮存;
⑤ 在执行任务中,从有/无温控到现场环境的温度急剧变化(温度冲击);
⑥ 在执行飞行任务时,经历的高温/低温工作和温度变化(温度快速变化);
⑦ 在执行飞行任务结束后,经历的现场环境到有/无温控的温度急剧变化(温度冲击);
⑧ 返回固定场所后,经历的检修,经历的有温控高温/低温工作;
⑨ 固定场所贮存,经历的带/无包装、有温控高温/低温贮存。
通过上述分析可知,无人机经历的最恶劣温度环境剖面主要有以下4种典型场景:
① 无人机从温控环境迅速转移到室外环境;
② 无人机在无温控环境的贮存环境;
③ 无人机在飞行过程中,同时经历的温度变化;
④ 无人机在飞行时长时间经历的高温/低温。
通过温度典型场景可知,无人机适用的试验项目有:高温贮存、低温贮存、高温工作、低温工作、温度快速变化、温度冲击等。
 
             
 一、高温贮存/工作、低温贮存/工作
目前,工业级电子元器件的温度范围为-40℃~+85℃,军品级的是-55℃~+150℃。根据资料显示,世界的热极位于伊拉克的巴士拉,温度记录为58.8℃,最冷的地方是俄罗斯东西伯利亚的奥伊娅康,最低温度记录为-71℃,而中国最冷的极值温度为-58℃,高温极值温度为50℃。根据无人机的应用环境及综合考虑,建议的温度条件为:
表1  无人机温度试验条件

  民用无人机 军用无人机
低温贮存温度 -40℃ -55℃
低温工作温度 -15℃ -55℃
短时低温工作温度 -40℃ -55℃
高温贮存温度 65℃ 75℃
高温工作温度 35℃ 40℃
短时高温工作温度 50℃ 50℃
 
高温试验剖面建议如下图所示:
                           
                                                            图1  高温试验剖面
低温试验剖面建议如下图所示:
             
                                                             图2  低温试验剖面
       平均而言,夏季海拔高度每上升100米气温约降低0.6度,而冬季每上升100米约降低0.36度高度。因此,建议无人机制造厂家根据其飞行的特点,对试验温度加以修正,如军用无人机的飞行高度可能达到12000m,则低温工作温度建议为-55℃或者更低,这样才能更好的通过环境试验来验证无人机的环境适应性。
二、温度快速变化试验
      温度快速变化试验用于确定无人机经受温度迅速变化的能力,模拟无人机上升/下降过程中的温度快速变化。建议的试验条件为:
温度区间:高温工作温度~低温工作温度;
温度变化速率:5℃/min~15℃/min。
温度快速变化试验剖面建议如下图所示:
                           
                                                              图3  温度快速变化试验剖面
三、温度冲击试验
温度冲击试验用于确定无人机经受温度剧烈变化的能力,模拟无人机从一个环境迅速到达另外一个环境的能力。建议的试验条件为:
a. 温度区间:高温贮存温度~低温贮存温度;
b. 温度转换速率:≤1min;
温度冲击试验剖面建议如下图所示:
                     
                                                       图4  温度冲击试验剖面
       在无人机进行温度试验过程中,温度升高会引起设备上出现凝露的现象,因此应当控制试验箱内空气湿度,消除这种潜在隐患。否则,无人机在温度试验过程中出现故障时,无法准确的定位无人机故障原因。
                       
       归根结底,无人机温度类试验的目的在于真实模拟无人机可能遇到的最恶劣的温度工况。因此,无人机制造厂家应该根据其产品的特点和未来的工作环境,选择适合的温度区间,按照上述建议的试验剖面进行环境适应性验证,这样才能使无人机达到“来之既战”的水平。
 
参考标准:
① GJB150.3-86  军用设备环境试验方法 高温试验
② GJB150.4-86  军用设备环境试验方法 低温试验
③ GJB150.5-86  军用设备环境试验方法 温度冲击试验
④ GJB 150.3A-2009  军用装备实验室环境试验方法 第3部分:高温试验
⑤ GJB 150.4A-2009  军用装备实验室环境试验方法 第4部分:低温试验
⑥ GJB 150.5A-2009  军用装备实验室环境试验方法 第5部分:温度冲击试验
⑦ GJB 1032-90  电子产品环境应力筛选方法
⑧ RTCA/DO-160G Environmental Conditions and Test Procedure for Airborne Equipment
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