范围

　　本部分规定了军用装备实验室振动-噪声-温度试验的目的与应用、剪裁指南、信息要求、试验要求、试验过程和结果分析的内容。

　　本部分适用于对军用装备进行振动-噪声-温度试验。

　　2引用文件

　　下列文件中的有关条款通过引用而成为本部分的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单(不包括勘误的内容)或修订版本都不适用于本部分，但提倡使用本部分的各方探讨使用其新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其新版本适用于本部分。

　　GJB150.1A-2009军用装备实验室环境试验方法第1部分：通用要求

　　GJB150.2A-2009军用装备实验室环境试验方法第2部分：低气压(高度)试验

　　GJB150.3A-2009军用装备实验室环境试验方法第3部分：高温试验

　　GJB150.4A-2009军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验

　　GJB 150.*-2009军用装备实验室环境试验方法第5部分：温度冲击试验

　　GJB150.9A-2009军用装备实验室环境试验方法第9部分：湿热试验

　　GJB150.1*-2009军用装备实验室环境试验方法第15部分：加速度试验

　　GJB15(U6A-2009军用装备实验室环境试验方法第16部分：振动试验

　　GJB150.17A-2009军用装备实验室环境试验方法第17部分：噪声试验

　　GJB150.18A-2009军用装备实验室环境试验方法第18部分：冲击试验

　　GJB 150.20A-2009军用装备实验室环境试验方法第20部分：炮击振动试验

　　GJB 150.24A-2009军用装备实验室环境试验方法第24部分：温度-湿度-振动-高度试验

　　GJB 150.27-2009军用装备实验室环境试验方法第27部分：爆炸分离冲击试验

　　GJB 899-1990可靠性鉴定和验收试验

　　GJB 1172-1991军用设备气候极值

　　GJB 4239装备环境工程通用要求

　　3目的与应用 3. 1目的

　　进行振动-噪声-温度试验是为了确定在挂飞期间振动、噪声和温度对飞机外挂的综合作用的效应。这类试验可用于(但不局限于)下列目的：

　　a) 暴露和修改设计薄弱环节(试验、分析和改进设计);

　　b) 确定设计是否满足规定的可靠性耍求(可靠性验证试验);

　　c) 在产品出厂之前，暴露工艺或部件缺陷(筛选试验);

　　d) 基于产品小子样试件的故障时间，估计批量产品的平均故障间隔时间MTBF(抽样验收试验);

　　e) 基于产品小子样试件的故障时间，确定产品之间的相对可靠性(产品来源比较试验)。

　　3.2应用

　　本试验主要用于测试外挂内部的电子设备和其他机电设备在振动-噪声-温度环境下的功能。作为

　　试验的附加效应，温度变化可能导致外挂湿度应力改变，当解释试验结果的数据时，应注意这类应力的 效应。典型的应用包括：

　　a) 外挂在研制阶段的可靠性增长;

　　b) 外挂可靠性指标的评估;

　　c) 制造厂商在生产期间的产品筛选;

　　d) 交付之前批量接收的判定;

　　e) 两种不同来源的产品质量相对差异的判定。

　　3.3限制

　　本试验的限制如下：

　　a) 本试验不包括外挂或其任何独立部件功能的环境设计鉴定试验。对于这类试验，见GJB 150.2A 一2009、GJB 150.3A-2009、GJB 150.4A-2009、GJB 150,*—2009、GJB 150.9A—2009、 GJB 150J*-2009、GJB 150.16A—2009、GJB 150.17A-2009、GJB 150.18A—2009、GJB 150.27 —2009 和 GJB 150.24A—2009。

　　b) 本试验不包括外挂构架或其他结构部件的结构完整性的环境设计鉴定试验。

　　c) 本试验仅包括与可靠性试验有关的振动、噪声和温度综合环境试验，不包括满足寿命期环境剖面要求的任何环境试验。

　　4剪裁指南

　　4.1选择试验方法 4. 1. 1概述

　　分析有关技术文件的要求，应用装备(产品)订购过程中实施GJB4239得出的结果，确定装备寿命 期内振动-噪声-温度综合环境出现的阶段，根据下列环境效应确定是否需要进行本试验。当确定需要进行本试验，且本试验与其他环境试验使用同一试件时，还需确定本试验与其他试验的先后顺序。

　　4. 1.2环境效应

　　4. 1.2.1振动一噪声一温度环境的效应

　　振动、噪声和温度綜合效应可包括这些因素单独引起的所有效应(见GJB 150.16A-2009、 GJB 150.17A-2009和GJB 150.24A-2009)。另外，温度变化导致的湿度应力增加可能产生的效应参见 GJB150.3A—2009、GJB150.4A—2009、GJB150.*-2009 和 GJB150.9A—2009。振动、噪声和温度综

　　合环境可能相互影响，产生在任何单一环境或较少的环境综合中不出现的效应。在下面讨论中指出了适 用于本试验的重要的效应机理。

　　4.1.2. 2环境应力的相对重要性

　　并非所有的环境应力对装备的退化或失效有同等的作用。对作用于外挂的飞机环境应力引起的使用 故障分析表明，引起故障的四种最重要的应力如下：

　　a) 挂飞产生的工作载荷;

　　b) 温度;

　　c) 振动;

　　d) 湿度。

　　4, 1_2_3其他环境应力

　　对于特定的装备，考虑所包含的其他环境应力可能是重要的。通常，不宜包含很少出现的极限应力， 这些极限应力宜用单一环境试验考核。对于单独的应力，判定的一般准则是，若应力“出现时间的比例” (FTO)小于总时间(规定为外挂平均故障间隔时间MTBF)的10%，则可认为该条件不足以包含在本试验 中。在估算出现时间的比例时，应考虑服役使用过程中的所有环境，并采用较严酷的环境。对于某一应力值，将FTO定义为外挂在该应力环境作用下的时间与总观察时间(外挂的平均故障间隔时间)之比。

　　应力发生的概率与某一应力过程将要出现的概率有关，而可能与特定的时间间隔无直接的关系。FTO 可用于提供应力概率分布的估计值，且更为准确。例如：如果应力条件是在外挂上一点的加速度的*值，其值大于5g，则从规定的时间间隔内自谱密度估计中容易确定出现时间的比例。这表示一个平稳高斯时间历程，其均值为零，标准偏差等于自谱密度估计以内面积的平方根。出现的概率与超过5尽的 次数有关，但从一次出现到下一次出现，大于技的总时间可能变化，这取决于自谱密度估计中的差异，并与每个平稳高斯自谱密度估计的持续时间有关。

　　4.1.2,4 工作

　　任何装备的工作都能产生引起故障的应力。对于飞机外挂，工作一般意味着提供满载电功率，并产 生热、电磁和电化学应力。负载循环(开/关)、低电压和高电压、电源波动和电压尖峰脉冲也可能是重要的应力。即使当工作应力可以忽略时，为了检查存在的故障，仍应在试验中运转装备。许多温度引起 的故障和某些振动引起的故障是可逆的，至少在初期如此。当试验继续进行时，可逆的故障往往变为不可逆。因此，常在环境应力条件下进行功能测试。

　　4.1.2. 5 温度

　　4.1.2. 5.1 概述

　　对内部部件最严重的温度冲击可能来自处于寒冷状态的装备通电。为了以适当的比例诱发所有与温 度有关的应力，需使用外挂的热模型预示服役任务剖面下若干内部点的温度和变化率。

　　4.1.2. 5.2环境温度

　　环境温度较大的变化出现在地球表面附近。在许多情况下，外挂经受的极端低温状态是直接由飞行 之前的环境低温所造成的，原因是有足够的温度浸透时间并且没有内部功率耗散或气动加热。因此，在确定挂飞的初始温度时，重点考虑地面温度。为了使下一个模拟任务阶段的温度正常化，试验温度循环 可能需要包含一个模拟在地面上的周期;否则，一个不间断的模拟任务序列往往可能使平均的内部温度高于或低于实际任务的温度。GJB 1172-1991提供了各种区域的地面环境气温及其出现的概率。应当注 意该文件中引用的温度没有包括直射阳光的加热效应或辐射到夜晚天空所造成的冷却效应。因此，在确定飞行前的温度时，应考虑辐射产生的热交换效应，并应从出现的概率转换到出现时间的比例。

　　4.1.2. 5. 3气动加热

　　在挂飞期间，高对流热交换率将导致外挂的表面温度接近附面层的温度。附面层的空气回复温度主 要取决于环境温度和飞行速度，式(1)给出了其函数关系：

　　A/2

　　T~T06 [l+r(/-l)—] (1)

　　式中：

　　Tr—附面层空气回复温度，

　　r〇——海平面空气温度(标准天)，288.16°K;

　　Q 一飞行高度上的温度与海平面温度(标准天)之比(在两种高度范围内随高度变化，见

　　GJB 150.16A—2009 中的表(16);

　　r——0.87,附面层温度回复系数; y——1.4,空气比热因子;

　　M——飞行马赫数。

　　在环境温度较低的高空，通常以较高的马赫数(>0.80)飞行，因此，低温一般被气动加热所缓和。 由于附面层热交换占优势，因此，在挂飞中的辐射热交换可以忽略。

　　4. 1,2, 5. 4功率耗散

　　尽管高对流热交换率往往将外挂的表面保持在附面层空气回复温度上，由于电子设备的功率耗散， 内部温度可能相当高。因此，应剪裁受试装备的负载循环以反映实际的工作，并与外部温度协调以实现预期温度的良好复现。

　　4. 1.2. 5. 5温度梯度

　　最严重的温度梯度通常将是处于寒冷状态的装备通电时的温度梯度。由于飞行速度和高度的变化， 使表面温度比内部温度变化更快，也将出现温度梯度。

　　4. 1.2,6 振动 4. 1.2.6. 1 概述

　　振动可能导致零件的机械疲劳失效、相对运动(可产生磨损)、多余物迁移(导致电气短路)以及颤噪 效应和摩檫电噪声(造成的电路性能下降)。试验和理论分析表明，各种故障模式的相对可能性随振动量 值而变化。为了以适当的比例复现服役过程的故障模式，需要按几个量值进行试验，在每一量值中保持时间的百分比与服役使用过程的预示结果相同。可以认为振动谱包括两部分：低频部分.飞机通过外挂 构架传递到外挂的振动(这不是低频振动的*振源，但是主要振源);高频部分，由直接作用于外挂表 面的附面层压力脉动所激发的振动。通常，外挂构架的机械阻抗使得低频与高频之间的分界线在 100Hz〜200Hz 之间。

　　4. 1.2, 6. 2低频振动

　　低频振动主要导致对结构包括支架、大电路板和机电装置(例如陀螺仪、继电器)的失效。低频振动 主要来自飞机，因此通过振动台在挂点的输入激励能较好地复现，参照GJB150.16A-2009。应注意脉 动气动力也可作用于低频范围。对于控制面、翼面或其他具有大的面积-质量比的结构，气动力的作用可能占优势。因此，不能将试件的低频振动作为翼面、垂尾或其附件的结构疲劳寿命试验。通常，需要 进行单独的部件试验以确定其结构疲劳寿命。

　　4, 1.2, 6. 3高频振动

　　高频振动(高于外挂连接能够传递的振动频率)是由附面层紊流所激发的。主要导致电子产品故障， 但不会引起外挂的结构失效。对于外挂，附面层压力脉动的主要特征是：

　　a) 压力谱几乎是平直的，一直到外挂部件局部响应的*频率(压力谱的-3dB点约为4 000Hz)。

　　因此，外挂的振动谱几乎完全由其固有频率响应所决定。

　　b) 压力脉动和相应的振动的均方根量值近似正比于动压…动压g是飞行速度和高度的函数(见

　　式⑵)：

　　q=Lp〇aV2M2 (2)

　　式中：

　　q --- 动压，kN/m2;

　　p〇——海平面大气密度，1.2251 Xl(T3kg/m3;

　　^——当地大气密度与海平面大气密度之比(标准大气)(在两种高度范围内随高度变化，参见 GJB 150.16A—2009 中的表 C.6);

　　V,——海平面声速(标准大气)，340.28 m/s;

　　M---- 飞行马赫数。

　　注：飞机的飞行速度一般都用修正的空速或马赫数表达。更详细的说明和计算方法，参见GJB 15CU6A-2009

　　的B.2.6和表C.6。通过飞行实测结果确定外挂上特定点的振动M值与飞行动伍之间的比值。若不能获得飞行数据，则使用其他外挂的类似结果或以GJB 150.16A—2009的表C.5和图C.12、图C.13以及图C.14作 为指南。

　　4. 1,2. 7 湿度

　　湿度连同可溶解的污染物能够引起腐蚀效应，接通电源时可能引起短路，冷凝水在狭窄空间内结冰 可能产生机械应力。试验循环应提供水蒸气扩散和冷凝。对于诱发故障，水气的总量一般不重要，因此，在试验中不需耍控制湿度。本试验不能替代腐蚀试验，如盐雾试验。

　　4. 1.2. 8 冲击

　　与振动类似，冲击产生的机械应力导致产品故障。在试验中可包括更近似于瞬态振动的冲击，如飞 机弹射起飞和拦阻着陆冲击。但对于短持续时间的冲击，例如信号点火、子母弹的发射和飞行舵面的操纵等冲击，通常难以在外挂级别上复现。这些可能导致电子产品故障的冲击应在其他的分析和试验中解 决(见GJB 150.18A-2009和GJB 150.27-2009)。若分析表明本试验的振动量值超过冲击，则认为试验覆盖了冲击(见 GJB 150_18A-2009)。

　　4. 1 • 2. 9 局度

　　通常，在本试验中不需要高度模拟。但是，压力变化可能增强潮湿渗透，压力降低可减少热量耗散、 提高温度，并可增强电弧效应。对于电弧效应应单独进行抗电弧能力的试验。潮湿渗透一般不考虑压力变化，在大多数情况下，只要足以产生内部冷凝，夹带的水气的总量并不重要。对于热交换减少可通过 限制空气流通而不是降低环境压力来实现。

　　4.1.2. 10其他环境

　　尽管本试验主要复现与外挂挂飞有关的环境应力，但可扩展到外挂寿命期的其他阶段，只要那些阶 段的相对持续时间与挂飞有关，例如，在试验中，可包括代表运输和装卸的冲击和振动时间。在试验中，不应预计不产生在时间上随机分布的故障的环境。例如，腐蚀性大气和霉菌生长环境，即使有故障，也 仅在相当长的时间以后出现;外挂投放冲击、砂尘和浸溃环境故障出现与否与环境的严酷度有关而与时间无关。这些环境不适合于本试验。在决定包含哪些环境时要特别小心，以外挂发射子弹、照明弹、千 扰箔条或其他物品为例，由于其中存在一系列冲击事件，可能成为外挂连续工作环境的一个重要部分，在此情况下也可能在外挂表面形成敞开的空腔，从而产生长时间的高强度的空腔噪声。

　　4.1.3选择试验顺序 4. 1.3. 1 —般要求

　　见 GJB 150.1A—2009 中的 3.6。

　　4. 1.3. 2特殊要求

　　本试验应用于外挂寿命期最终阶段中出现的环境应力。当单一的试件经受本试验和本标准的其他环 境试验时，在模拟寿命期较早阶段的试验之后进行本试验，但应在模拟外挂投放/发射、自由飞行、目标撞击等试验之前。

　　4.2选择试验程序

　　本试验只包含一个试验程序，可根据不同的试验要求进行剪裁。

　　4.3确定试验条件

　　选定本试验后，还应根据有关文件的规定和为该程序提供的信息，选定该程序所用的参数量值、试 验条件和试验技术。，确定试验量值时应考虑以下内容：与本标准中的其他部分不同，本试验没有包含试验条件的任何参照值。振动、噪声、温度和负载循环的综合环境太复杂，并且装备应用的变化太大，这 里无法给出详细的说明。作为替代，本试验提供了编写试验程序的指南，这种试验程序或多或少是针对特定的试验装置和试件。附录A提供了试验量级和试验条件制定的一个详细实例。在使用本试验之前， 应研究附录A中的实例。在试验量级和条件的制定中，应明确下列问题：

　　a) 任务描述，以导出任务剖面。

　　b) 任务分析，以导出：

　　1) 任务温度分析，用于随时间的任务温度剖面的制定。

　　2) 任务振动谱识别，用于随时间的任务振动剖面的制定。

　　注：应注意规定的任务振动谱将是振动-噪声试验期间复现的谱。在复现谱的过程中，将使用振动和噪 声的综合激励。由于服役过程的噪声环境不能直接复现，因此，任务噪声谱技术条件是名义上的并不重要。

　　3) 任务工作负载循环，用于外挂的功能特性剖面^

　　4.4试件的技术状态

　　4. 4. 1 —般要求

　　见 GJB 150.1A—2009 中的 3,9。

　　4.4.2特殊要求

　　试件的技术状态对试验结果的影响很大。应使用在寿命期剖面内预计的装备技术状态。至少应考虑外挂挂飞的工作状态。

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