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【摩尔测试】无人机地面环境适应性试验探讨(三)-湿热试验

       无人机在其寿命周期内,在经历温度变化影响的同时,也必然受到湿度的影响。湿热试验主要是考核无人机耐受自然的或诱发的潮湿大气的能力。潮湿对无人机的危害主要是潮湿能通过封装的缝隙进入器件内部,在器件的工作期间,进入器件内部的潮气受热膨胀形成水蒸气,产生的压力会导致器件涨大甚至开裂,并使器件内部金属氧化,导致器件故障,导致无人机性能降低甚至报废。同时,进入无人机内部的潮气会造成电子线路短路,从而造成无人机功能失效,甚至出现工作期间突然坠机的事件发生。因此,在地面环境适应性试验中,湿热试验必不可少。

无人机

无人机所经历的湿热剖面主要有:
① 无温控环境下的运输、测试以及贮存所经历的湿热;
② 执行任务时,从一个区域从到另一区域的湿热变化。
 
1、GJB150.9A试验剖面
目前,在制定的无人机地面环境试验标准中,军用标准推荐的湿热试验参考标准为GJB150.9A-2009和GJB150.9-1986,其湿热试验剖面如图1所示。

图1国军标150.9A湿热试验剖面图

备注:
① T0~T3为试件的试验前的预处理过程,目的是为了减少温度变化对湿热试验引起的干扰,并能够使试验复现;
② T3~T7和T7~T11是完整的两个循环;
③ 在T5~T6和T9~T10的温度下降过程中,需将相对湿度控制在85%以上;
④ T6~T7和T10~T11为试件的性能检测区间,最后一个循环和第五个循环进行试件性能检测。
在GJB150.9推荐的湿热试验中,有3个技术细节未能给出:
① 在T2~T3预处理过程中,未给出温度、湿度的变化速率;
② 未说明试件在整个湿热试验中是否处于开机状态;
③ 试验结束后,未说明调节温湿度至标准大气条件的试验参数。
由于上述三个技术细节未能在标准中明确,从而使得在进行湿热试验时,试验人员均按照自己的理解执行标准,导致湿热试验的质量参差不齐。
 
2、RTCA/DO-160G试验剖面
在RTCA/DO-160G机载设备环境条件和试验程序中,共有三种类型的湿热试验剖面,A类为安装在舱内温度控制区的设备,B类为舱内非控温区的设备,三类为舱外设备。根据无人机经历的环境,推荐的采用B类-严酷的湿热环境,其湿热试验剖面如图2所示。

图2RTCA/DO-160G湿热试验剖面图

备注:
① T0~T2为试件的试验前的预处理过程;
② T2~T5和T5~T8为完整的两个循环;
③ 在T4~T5和T7~T8的温度下降过程中,需将相对湿度控制在85%以上;
④ 试验过程中,设备不工作,不进行性能测试。
在RTCA/DO-160G中,在试验结束后,试件不能通过试验箱将温湿度调节至实验室大气条件,而是将设备取出并排除冷凝水后,在1h内必须完成通电测试工作,以确定试件的性能是否满足要求。
从上述分析可知,运用上述两个标准进行无人机湿热试验均不能真实反映无人机的经历的环境剖面,主要原因如下:
① GJB150.9A的预处理时间较长(24h),而预处理的最后一步(升温升湿)却未说明如何控制,导致试件的进行湿热循环的状态不可控,无法进行统一尺度的无人机湿热试验;
② 由于湿热变化过程中,不可避免将在无人机内部产生冷凝水凝聚。而GJB150.9A最后将温湿度调节至标准大气条件极可能使冷凝水凝聚现象消失,不利于无人机的设计改进和故障定位;
③ RTCA/DO-160G规定,在湿热试验过程中试件不工作,而在无人机在整个寿命剖面中,只会在工作时才会经历高湿环境。因此,即使是在最后性能检测中,发现无人机出现了故障,也无法判定无人机工作时是否能耐受湿热环境。

3、摩尔实验室推荐剖面
 因此,我国无人机环境适应性试验中,需要重新制定合适的湿热试验标准,以便能真正模拟无人机的寿命剖面。摩尔实验室根据多年对行业标准的理解,建议无人机制造厂家采用如下图所示的湿热试验剖面。

图3摩尔实验室推荐无人机湿热试验剖面

(未完待续)
参考标准:
① GJB150.9-86  军用设备环境试验方法 湿热试验
② GJB 150.9A-2009 军用装备实验室环境试验方法 第9部分:湿热试验
③ RTCA/DO-160G Environmental Conditions and Test Procedure for Airborne Equipment
 
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