长期以来，我们的产品在试验室测试时都能满足性能和功能的要求，但是一旦交付用户使用后若干时间后，就会出现这样或那样的问题，笔者曾为此感到深深的困惑，也深深的感到有必要把对产品的环境适应性考核有针对性的纳入产品检测和试验的过程，并且将此固化成一个试验程序，在通过与技术人员和工艺人员的共同讨论后，撰写了这篇文章，希望以此文抛砖引玉，把对产品的环境考核研究引向深入。
引言
现代武器装备既面临车载、舰载、机载、室内、野外、边防和海防等条件，也有气候环境、机械环境、电磁环境、生物及化学环境等，除了要满足产品基本战术指标以外，能否适应复杂多变的环境也成为设备重要特性。《装备环境工程通用要求》（GJB 4239）中明确规定，环境适应性是装备在其寿命期预计内可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能、性能和（或）不被破坏的能力，是装备的重要质量特性之一。
因此不断提高军事装备的环境适应能力是装备制造厂及其结构、工艺设计人员始终需要关注并加强研究的课题，也是装备能否形成战斗力的一个重要因素。
开展环境适应性研究的必要性
近些年来，我所为部队、院所承制多台套、多品种的液冷源设备，产品覆盖了实验室用小型液冷源、为机舱提供保障环境的空调车、天线罩环控空调、为激光器提供冷源的大型液冷源以及特殊的除湿、恒温设备等，使用环境覆盖南至南沙岛礁，北至东北严寒地带，平原到山地等多种环境条件。随着液冷源设备的不断交付使用，产品若干问题和缺陷就相应出现，主要表现为产品环境适应性设计不足、产品交付之前环境试验不足、环境试验评价手段缺乏等突出问题。
针对以上种种不足，我们以GJB 4239为指导原则，以产品的环境适应性设计为突破口，初步形成并完善一整套环境适应性设计和试验验证规范，实践证明，获得了良好的效果，顾客满意度也逐步提高。
液冷源环境适应性设计
1.设计原则
液冷源工作是通过相变制冷的方式，通过水泵将负载中的热量不断带出，并能为负载热端提供恒定流量、压力、以及温度的冷却介质，从而保证负载稳定可靠的工作，其中压缩机、水泵、散热器以及控制器等为其主要组成部分，根据它们承担的任务和作用看，大致可以分为机械制冷单元、冷却液循环单元、各类调节（流量、压力调节）单元、以及电子控制等单元，单元与单元之间又通过金属管路、电子线路、换热耦合等方式连接，可以看出，液冷源是一套较为复杂的机电设备，各个单元在运行中相互作用、相互影响，因此在环境适应性设计中，应充分考虑到液冷源在实际使用场景中可能经受到的各种环境因素及其应力，从液冷源中各个机电单元、热流管路、电子控制器等的运行特点出发，按照系统、整机、单元、零部件、模块、元器件到材料的顺序，逐级明确防护对象和防护等级，并有针对性的采取结构设计、材料优选、工艺措施、冗余设计等方法，从而达到预期的环境适应性设计要求。
2.建立环境载荷及其典型故障模式库
通过对环境载荷要求的分析，查阅相关的资料以及通过多年产品设计及维保经验的积累，我们对环境载荷产生的典型故障模式建立了故障模式库，为设计人员提供参考，见下表：
表1 环境载荷、主要影响、典型故障模式
3.采取的主要措施
1.结构设计
a）压缩机排气管上设计减振管，增设消音器。与压缩机相连的管道应降低连接管的刚度，在不影响性能的前提下，适当增加管道的扰度和柔韧性，减轻管路对压缩机的束缚作用，保证配管管路的安全，减少配管管路的振动，防止其产生共振音等。压缩机本体应根据实际使用场景（如车载、舰载、机载等）采用减振性能良好的减震材料或减震结构件，以达到降低压缩机的振动及防止其传递的目的。
b）冷却液管敷设时，在管道支架、吊卡、穿墙处也应作减振处理。通常的办法有: 管道与支架、吊卡间垫软材料，采用隔振吊架(有弹簧型、橡胶型)。不管氟系统配管还是水系统配管都必须采取有效地减振措施。水泵与水管用挠性软管连接，以使设备的振动不传递给管路。在本系统的舱与舱之间的连接建议采用的是不锈钢金属软管连接。
c）控制器减振设计
控制单元所处的柜体采用1~2 mm厚的不锈钢板折弯焊接制作，底板采用2 mm厚的不锈钢板折弯焊接制作，由于内部安装的电子元器件较多，电控柜内部加焊横撑和竖撑，增强电控柜整体的刚性；提高结构刚度，防护低频激振，元器件结构的低频振动防护措施见下表。
表2 元器件低频振动防护措施
2. 耐高低、温、热冲击设计
冷却系统框架、管路等结构件均采用不锈钢或防锈铝板等材料制作，选用耐低温型水泵、风机、阀件、电缆以及其他等元器件和密封件，电气元器件应满足工作温度和存储温度要求，元器件入库前做高低温加随机振动等应力筛选；外表面喷涂选用能耐高、低温油漆等。
3.防雨设计
散热单元设计防雨百叶和活动风门，设备表面进行结构优化设计，减少雨水沉积，并进行了合理的材料选型，并对外露金属件和用电设备进行防护处理，提高防护等级。
表3 淋雨试验条件
按上述条件淋雨，试验结束后液冷机组电控柜内部不应产生漏水、渗水等，同时进行绝缘和漏电检测，应符合有关判定准则要求。
4.三防设计
1）材料优选：在满足结构要求的同时，合理的材料选择是防止和减轻产品腐蚀、劣化和变质的重要手段之一。在选用能够抵御有害环境因素的材料的同时，还应满足电气、机械、物理、加工性能、成本等要求；
2）工艺防护：工艺防护是满足和提高环控设备环境适应性能的有效措施。采用热处理、加工工艺和合理的装联工艺，可以消除应力与变形；通过表面钝化、阳极氧化、特氟龙镀涂等方法可以提高材料的耐腐蚀性；
3）液冷源主要防护设计和工艺措施
① 框架及结构件采用不锈钢304材料，表面做镀涂处理；
② 管路、接头以及水箱采用不锈钢316L材料，加热元器件采用特氟龙处理，防止腐蚀及结垢；
③ 管路焊点做酸洗钝化处理；
④ 散热器采用铜管铜翅片；
⑤ 铜管焊接采用高银钎焊，焊后做吹净、干燥处理，焊后表面做清油涂覆处理。
环境适应性试验验证与评价
图1 主要环境适应性试验
在设计阶段，结合用户要求、使用场景包括实验室环境、自然环境等，对产品进行寿命周期的环境剖面处理，得出主要环境影响因素。我们结合GJB150A有关试验标准，制定科学的试验项目（概略如下）：
表4 典型环境试验项目
经过一系列环境适应性试验后, 研制部门编制环境试验设计符合性分析报告，对样机的环境试验的开展情况进行总结和回顾，根据环境影响因素的作用机理以及影响或削弱环境适应性的关键点，及时提出改进建议和规避措施，为设计定型阶段的环境适应性设计工作提供重要的评价和设计基础。
结束语
环境适应性要求是武器装备的重要质量特性之一 。本文通过结合产品结构特点 、任务特点和寿命期环境剖面，收集多种环境影响因素和数据，建立环境载荷故障模式库和环境数据库，形成相对合理和完善的环境试验验证体系，实践表明，液冷源产品的故障率较之前相比明显降低，客户满意度也逐步提高。另外设计和质量部门结合G J B 4239-2001的有关环境工程管理的有关要求，开展设计要求、分析报告、审查、评估等工作，从而把环境适应性设计工作落到实处。
引用本文：
杜彬，于世杰，张同升.军用液冷源产品环境适应性设计和试验方法研究[J].环境技术,2023,41(09):6-10.
