地球引力的作用使得空气聚集在地面周围并且具有重量，从而形成大气压力。大气压力单位用每平方米牛顿表示（N/m2），标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压，相当于101325N/m2=101.325kPa=760mm汞柱=10.339m水柱。在某高度上的大气压力，是该点以上垂直于地面的单位面积上整个空气柱的重量，这就说明海拔越高，大气压力越小，两地的海拔相差越悬殊，其气压差也越大，所以大气压力是随着高度增加而降低的。MIL-STD-883K方法1001、MIL-STD-750F方法1001及MIL-STD-202H方法105均列出了低气压试验条件的压强及高度。

高度4850m处的气压约为1/2个标准大气压，30480m处约为1/100个标准大气压。我们常用的户外手表就是利用测量气压的变化来衡量海拔高度，飞机上的高度压力表（气压计）同理也是这样来测量高度。说到飞行高度，很容易让人想到美国洛克希德公司研制的U-2侦察机，绰号蛟龙夫人，是美国空军一型单座单发高空侦察机（图1），于1955年8月秘密完成首飞，1956年开始装备美空军，能不分昼夜于70,000英尺（21,336米）高空执行全天候侦察任务，是当时飞行高度最高的侦察机。

• 密封垫密封的壳体漏气、漏液体；

• 密封容器变形、破损或破裂；

• 低密度材料的物理和化学性能发生变化；

• 装备因热传导降低而发生过热；

• 润滑剂蒸发；

• 发动机的启动和工作不稳定；

• 真空密封失效；

• 电弧或电晕放电造成装备失灵或工作不稳定；

根据国内外的一些研究成果，结合出现的典型失效模式，简要阐述一下低气压环境可能对装备及元器件产生的影响

• 密封性能的影响

大多数气密装备或元器件均是采用一个标准大气压的惰性气体进行封装，当外部环境的气压降低，使得密封元器件的内外压力不同，产生一定的压力差后，造成密封区域被破坏或密封结构变形，导致环境中的有害气氛进入到装备或元器件内部，从而发生失效现象。另外，飞机的一般飞行高度通常在几千米或是上万米，最高可达30000m，由此可知航空装备将比一般装备承受更多的低气压作用，密封可靠性要求也就更高。

• 散热性能的影响

电动机、处理器及变压器等产品在工作时，会产生大量的热能，从而导致温度的升高。这类产品的散热方式主要是以空气对流散热为主，而随着海拔高度的增加，空气密度会降低，空气的质量流量也会随之下降，致使热传导也将减少，导致产品过热失效。所以产品的温升会随着大气压力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈线性关系，其斜率取决于产品结构，散热方式和环境温度等因素。虽然海拔高度增加，对流散热减少，但辐射散热会增加，也就是说在极高的海拔高度中，辐射散热是主要的散热方式。

• 挥发性物质的影响

大气压力的降低，伴随着液体的沸点也会降低，尤其在标准大气压下具有较高饱和蒸气压（饱和蒸气压：在密闭空间中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所有的压强称为饱和蒸气压）的液体如润滑剂，因低气压环境下的空气密度下降，液相分子的气化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液两相处于非平衡状态，所以在低气压环境下液体的挥发速度会大大增加，从而造成一些活动零件的磨损加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化学性能也会发生变化。

• 电气性能的影响

采用气体作为绝缘介质（气体绝缘材料是能使有电位差的电极间保持绝缘的气体，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、氢气、二氧化碳和六氟化硫。）的产品，在高海拔地区使用或用于飞行装备时，低气压环境会降低气体介质的绝缘能力（气体在不均匀电场中的介电强度远低于其在均匀电场中的介电强度），尤其在曲率半径较小的尖端电极附近，局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，产生电晕放电造成装备失灵或工作不稳定，伴有“嘶嘶”声。当电压继续增加时，甚至发会发生电弧放电现象。比如射频同轴连接器在规定的海拔高度和电压下，应无连续的电晕放电现象（电晕放电可以是连续放电，也可以是非连续的脉冲放电）。

低气压的试验方法，国内外标准如MIL-STD-810G、MIL-STD-883K、MIL-STD-750F、IEC 60068、GJB360B及GJB150.2A等均详细规定了试验条件及程序，但除了GJB150.2A外，大多数标准只规定了低气压试验的压强，而对压强条件或适应性却没有详细说明。GJB150.2A-2009是等效翻译MIL-STD-810F，作为GJB150《军用装备实验室环境试验方法》28个部分中的第2部分，代替GJB150.2-86，主要变化就是删除了GJB150.2-1986中的 “试验条件”，增加了确定试验方法、试验顺序、试验程序和试验条件的剪裁指南；增加了对试验信息的要求；增加了爆炸减压试验程序；提高了快速减压的压力变化速率；试验高度扩展到了30000m。GJB150.2A-2009方法适用于以下几个方面：

• 在高海拔地区贮存/工作的装备；

• 在飞机增压或非增压舱中运输或工作的装备；

• 暴露于快速减压或爆炸减压环境中的装备。确定暴露于该环境下的装备出现的故障是否会损坏其平台或造成人员伤害；

• 在飞机外部挂飞的装备；

另外GJB150.2A-2009不适用于飞行高度超过30000m的航天器、飞机或导弹上安装或工作的装备，因为超过30000m以上高空中的空气已很少，低气压问题较少。

GJB150.2A-2009包括4个低气压试验程序：程序I-贮存/空运、程序II-工作/机外挂飞、程序III-快速减压及程序IV-爆炸减压。所选择的程序应能代表装备预期暴露的最严酷的低气压环境，同时还应考虑：装备的技术状态；装备的保障和工作要求；装备的用途；用于判断装备是否满足工作要求所需的数据；试验程序顺序。

试验压力应根据装备预期的使用或飞行剖面，确定具体的试验压力：

• 地面。若得不到测量数据，压力值按最大高度为4570m来确定（大气压力为57kPa），因为GJB150.2A是参考MIL-STD-810F，当时美国陆军地面军事行动或装备部署预期为高度4570m左右（15000英尺）相当于57kPa的大气压力，所以地面的装备推荐采用57kPa。

• 运输机货舱压力条件。四个程序中，每个程序用于每个装备的试验压力都不相同。因为运输机运输装备时的装载形式不同，其增压系统的种类也不相同，MIL-STD-810D/E/F对一些运输机提供的压力值，见表4所示。

表4 压力值（MIL-STD-810D/E/F）

另外，飞机有不同的“巡航高度”，在运输极重的装备时可能达不到正常的“巡航高度”，运输机巡航飞行高度为12200m，气压为18.8kPa。大多数增压系统在飞机达到某一特定高度之前只给货舱提供外界大气压力（即飞机内外没有压差），当高于这个高度后才保持规定的压力。除装备设计要求采用具有特定货舱压力的飞机运输外。

• 气压（高度）变化速率

军用运输机全推力起飞时，其平均高度变化速率通常为7.6m/s，假设已知具体载机的高度变化速率（爬升和下降速率）可直接采用，快速减压速率通常相差很大，所以没有典型数据，GJB150.2A推荐的气压变化速率为10m/s。

• 快速减压时间

飞机承受重大损坏，但幸免于坠毁，实际上时瞬间发生爆炸减压（程序Ⅳ），减压时间为0.1s，甚至更短。

飞机产生相对较小的损伤，由此产生的是快速减压（程序Ⅲ），减压时间不超过15s。

• 试验保压时间

试验持续时间应代表装备在低气压环境下的预期使用时间，以满足装备在规定的时间内充分承受低气压应力的作用。但在大多数情况下，装备缺陷会在短时间的低气压应力作用下就暴露出来，所以模拟实际低气压环境时间的必要性不大，因此可以适当缩短时间。

• 程序I“贮存和（或）空运”在57kPa下保持至少1h；

• 程序II“工作和（或）机外挂飞”至少要进行到各项性能检测完为止；

• 程序III“快速减压”在18.8kPa下稳定保持至少10min；

• 程序IV“爆炸减压”在18.8kPa下稳定保持至少10min。

最后，结合上述的低气压压力、应用对象，试验程序、保压时间、气压变化速率等内容。

另外，GJB150A把试件技术状态也作为一个试验条件考虑进行剪裁，所以对于GJB 150.2A低气压（高度）试验来说，应根据预期装备的实际状态，来确定试件试验时的状态。

• 运输、贮存状态（运输箱及容器贮存）适用于程序I

• 正常工作状态适用于程序II、III、IV

在低气压环境应力的作用下，装备或元器件的性能都会受到较大的影响，为了提高产品的可靠性，考核产品在低气压环境下的适应能力时，应充分了解低气压的作用机理、试验条件、标准的应用范围等内容。