裝甲車輛模擬環境試驗標準研究

發布時間：2022-02-16所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1812次

摘 要： 摘要：為了滿足裝甲車輛模擬環境試驗的迫切需求，對比國內外環境試驗標準現狀，研究建立了裝甲車輛模擬環境試驗標準體系，指導和牽引了低溫起動、恒定濕熱、履帶熱平衡、履帶牽引特性、除霜性能和車內含塵量測定等試驗方法研究和行業標準制定。 關鍵詞：環境試驗;裝甲

　　摘要：為了滿足裝甲車輛模擬環境試驗的迫切需求，對比國內外環境試驗標準現狀，研究建立了裝甲車輛模擬環境試驗標準體系，指導和牽引了低溫起動、恒定濕熱、履帶熱平衡、履帶牽引特性、除霜性能和車內含塵量測定等試驗方法研究和行業標準制定。

　　關鍵詞：環境試驗;裝甲車輛;環境模擬

　　引言

　　在試驗室開展模擬環境試驗，不僅僅是要求試驗室能夠提供所要求的環境條件，還必須有規范化的試驗方法以及標準的試驗程序。如果沒有統一的試驗標準，很多試驗就不可能具有可重復性，自然而然測試結果的可信度就會很低。除此之外，不僅單個模擬環境試驗需要標準化，針對試驗對象的不同，還需對試驗內容、試驗項目進行設計、規劃，使裝備的整套環境試驗形成體系，使各項環境試驗彼此緊緊相連、環環相扣，使環境試驗的測試數據更準確，使裝備環境適應性評價更科學，避免試驗開展地盲目、反復、無效。

　　現階段，裝甲車輛模擬環境試驗還存在不足：一方面是試驗條件不統一，反映在試驗對象上就是環境應力施加的不同，導致的結果就是環境適應性評價很難給出;另一方面是試驗操作、流程不夠標準化，反映在試驗對象上就是測試方法不一樣，導致的結果就是故障無法定位，故障原因找不到，試驗效率比較低。因此，將裝甲車輛模擬環境試驗方法規范化、標準化是亟待解決的問題。

　　1 模擬環境試驗標準及現狀

　　1.1 國外軍用標準

　　國外環境試驗軍用標準中比較有影響的主要包括美國環境試驗標準、北約環境試驗標準和英國環境試驗標準。

　　美國軍用裝備環境試驗標準系統性最強，所包含的內容最全面，其先進性得到各個國家的認可。包括有對裝備極限氣候環境條件選擇指南的 MIL-STD-210C《軍事裝備的氣候極限》和 AR70-38《在極端氣候下裝備的研究、發展、試驗與鑒定》，通用性環境試驗標準 MILSTD-810《環境工程考慮及實驗室測試》[1]，還有美國陸軍試驗操作規程 TOP 系列標準等。 MIL-STD-810 系列標準主要針對軍用裝備的通用性環境試驗制定;TOP 系列標準針對美陸軍裝備性能試驗制定。

　　北 約 環 境 試 驗 標 準 AECTP100 ～ AECTP400 是 北約 組 織 制 定 的 武 器 裝 備 試 驗 室 環 境 試 驗 方 法， 其 中 AECTP300[2] 是氣候環境試驗標準，大部分與美軍標準 MIL-STD-810 系列類似，共包括高溫、低溫等 18 類環境試驗方法。

　　英軍環境試驗標準 DEF STAN 00-35 《國防材料環境手冊》[3] 共包含六部分內容，其中第三部分是環境試驗方法，包含有氣候環境試驗方法 30 種，側重于材料和設備環境試驗，作為通用性環境試驗指南指導軍用設備進行環境適應性檢驗和鑒定。

　　1.2 國內軍用標準

　　國內與裝甲車輛相關的環境試驗軍用標準主要有： GJB 150 系列 《軍用設備環境試驗方法》、GJB 150A 系列《軍用裝備實驗室環境試驗方法》、GJB 59 系列《裝甲車輛試驗規程》。

　　GJB 150[4] 系列標準和 GJB 150A [5] 系列標準主要考核軍用裝備的環境適應性及耐久性，是一個通用化標準，其制定主要參照美軍標 MIL-STD-810 系列，標準中提出的環境信息、試驗要求及試驗流程均是對所有裝備指導性的原則概述，對于裝甲車輛的環境適應性試驗有一定的指導作用，但對于裝甲車輛的性能特點沒有針對性的要求，如整車環境試驗室環境條件加載方法，裝甲車輛整車及系統在不同環境條件下如何進行功能性能試驗，均沒有描述，對于實際裝甲車輛試驗室氣候環境試驗的開展不具備標準化的作用。

　　GJB 59《裝甲車輛試驗規程》系列標準中地區“適應性試驗總則”對不同地區環境條件下規定應進行的試驗項目，不涉及不同環境條件下的具體試驗方法;系統性能試驗標準除淋雨試驗外所規定的試驗條件均為野外試驗環境，受野外環境試驗條件限制，所有標準的試驗環境條件均較低，不能滿足設計指標極值的要求，對環境試驗室試驗不具備指導作用。

　　1.3 裝甲車輛模擬環境試驗現狀

　　近幾年，裝甲車輛模擬環境試驗的需求在逐漸增長，各行業也都在加緊建設模擬環境試驗室，并開展裝備 / 產品環境適應性及可靠性試驗研究。越來越多的科研人員、裝備試驗人員，甚至包括鑒定、驗收的專家們，開始重視模擬環境試驗。模擬環境試驗以其周期短、可重復性好、不受自然環境限制等優勢不僅服務于科研論證、設計改進，還在鑒定驗收階段起到了不可替代的作用。比如，在每年冬季的嚴寒地區適應性試驗之前，各型號車輛都需要進行低溫起動性能試驗，提前改進設計裝配中的問題，為嚴寒地區適應性試驗的順利、高效進行提供有力的保障。再比如，很多型號的定型試驗包括低溫 -43 ℃下的低溫起動性能試驗，但是自然環境條件下很難保證，這樣就必須在試驗室進行。還比如，一些型號車輛在設計改進底盤或動力傳動系統時，一般都要在測功試驗臺架上進行試驗，對車輛動力性能及熱平衡能力進行初步的試驗驗證。

　　2 建立試驗標準體系

　　近幾年，環境適應性及可靠性已成為制約武器裝備性能發揮的重要因素，這也是我國坦克裝甲車輛技術發展的短板，急需改進解決。因此，建立裝甲車輛模擬環境試驗標準體系，從基礎技術入手，填補整車模擬環境試驗領域研究的空白，逐步補齊坦克裝甲車輛技術發展的短板，是當前坦克裝甲車輛環境試驗技術發展急需。

　　裝甲車輛模擬環境試驗標準體系將模擬環境試驗標準劃分為三類：通用類環境試驗規范、車輛模擬環境專項試驗標準和模擬環境下整車標定試驗標準。標準體系圖見圖 1。

　　通用類環境試驗規范主要包括有：高溫試驗、低溫試驗、高海拔試驗、砂塵試驗、濕熱試驗、鹽霧試驗、降雨試驗、降雪試驗、太陽模擬試驗、溫度沖擊試驗等。此類試驗方法主要聚焦于考核不同氣候環境對裝甲車輛的環境適應性影響，側重于模擬環境條件的實現，以及車輛的靜態通用性的檢查和測試。

　　車輛模擬環境專項試驗標準主要包括有：低溫起動性能試驗、履帶車輛牽引特性試驗、履帶車輛熱平衡試驗、除霜性能試驗、車內含塵量測定試驗、車內通風制冷試驗、采暖性能試驗、發動機加溫性能試驗、直線加速性能試驗、燃油經濟性試驗、輪式車輛熱平衡試驗等。此類試驗方法重點檢測車輛各種性能，考察車輛各性能受環境因素的影響程度。

　　整車標定試驗標準主要包括有：高溫環境、低溫環境、高海拔環境等。此類試驗方法的確立是為了測試得到車輛各系統在高溫、低溫、高海拔環境下的性能數據，也是車輛環境適應性評價的一個基礎數據。例如，發動機在不同環境條件下的主要性能參數。

　　目前，坦克裝甲車輛模擬環境試驗已在高溫、低溫、濕熱、熱平衡等試驗上取得了一定的研究基礎，并積累下大量的試驗數據和經驗，未來還將重點深入對高海拔、砂塵、鹽霧等試驗進行研究。

　　裝甲車輛模擬環境試驗標準體系的完備建立，將會給裝甲車輛模擬環境試驗方法研究提供更加全面、科學、有效的技術支撐，指導和牽引相關模擬環境試驗方法研究和標準制定。而裝甲車輛模擬環境試驗標準將可以直接指導科研型號項目的鑒定試驗和研發試驗。

　　3 已制定發布試驗標準

　　依照目前裝甲車輛環境試驗開展情況，優先對急缺的、具備豐富試驗經驗和試驗數據積累的、已具備研究基礎的環境試驗展開標準制定工作，目的是指導當前裝甲車輛相關環境試驗，為后續裝甲車輛環境試驗標準體系建設的全面開展奠定堅實的基礎。

　　已制定并發布 6 項軍工行業標準(見表 1)包括：低溫起動性能試驗、履帶熱平衡試驗、恒定濕熱試驗、履帶牽引特性試驗、除霜性能試驗、車內含塵量測定試驗。

　　3.1 低溫起動試驗

　　低溫起動試驗是坦克裝甲車輛型號項目在研制、定型、生產等階段都要重點關注的試驗項目，但目前還存在以下問題：試驗前缺乏完善的技術或試驗方案，試驗中沒有可執行的標準化操作流程，試驗后對故障問題必要的分析、歸納和總結不足;檢測手段單一，無法提供詳細的過程檢測數據，對起動性能評價和故障精確定位能力不足，不能支撐系統優化和改進;試驗數據缺乏有效積累，大量試驗數據沒能得到充分利用，數據的存儲缺少目的性、完整性等。低溫起動試驗標準對比見表 2。

　　針對以上存在的問題，制定標準時，將試驗方法進行了細化，對試驗前車輛需要準備的內容進行了詳細的說明和規定，對數據采集的參數也進行了明確，增加了油水、機油、傳動油等溫度檢測點，并對試驗過程中的操作步驟進行了統一和規范。

　　3.2 恒定濕熱試驗

　　充分考慮裝甲車輛受濕熱環境的影響，設計裝甲車輛恒定濕熱試驗，考核裝甲車輛在濕熱環境的適應性，相比交變濕熱試驗更方便開展。恒定濕熱試驗標準對比見表 3。

　　3.3 履帶熱平衡試驗

　　總結出的臺架試驗方法如下：

　　第一，車輛的每個檔位選取幾個特定轉速分別進行熱平衡試驗，考核車輛在 100 % 功率輸出或試驗大綱要求功率輸出情況下是否發生過熱報警。一般每個檔位至少選擇三個轉速進行測試，這三個轉速包括該檔位下的最高轉速、最大扭矩點或其附近轉速、車輛常用轉速。

　　第二，根據車輛的實際使用工況，分別選擇爬坡工況、高速工況、越野工況這三個工況進行考核。爬坡工況是指車輛以 1 檔或 2 檔在最大扭矩點位置進行長時間的爬坡，因此選取 1 檔或 2 檔最大扭矩轉速進行熱平衡試驗。高速工況是指車輛在最高檔位最高轉速長時間運行，因此選取車輛最高檔最高轉速點進行車輛熱平衡能力考核。越野工況是指車輛在野地頻繁使用的檔位和轉速。因此，選取車輛的中間檔位的最大扭矩轉速和最高轉速進行熱平衡試驗。

　　第三，選取車輛的高速檔、低速檔及常用工況檔分別進行試驗。一般根據試驗大綱要求對車輛進行加載，大多數車輛一般加載 80 100 %。

　　3.4 履帶牽引特性試驗

　　本試驗標準為配合熱平衡試驗進行而制定，試驗要求、條件、測試設備等都與熱平衡試驗相同。本試驗測試的是履帶車輛在不裝配履帶的條件下，發動機輸出的外特性曲線。實際試驗經驗表明，此狀態下所測得的車輛主動輪輸出扭矩更符合實際情況，更貼近熱平衡試驗時的扭矩加載值。

　　3.5 除霜性能試驗

　　與以往軍用試驗標準不同，使用噴槍進行制霜，通過對噴槍所噴水量的控制，可以使試驗時所結下的霜更加均勻、穩定。此外，除霜后將除霜面積輪廓拓在紙上，使用數字式求積儀計算除霜面積，除霜效果評價更客觀。除霜性能試驗對比見表 4。

　　3.6 車內含塵量測定試驗

　　通過對溫濕度、風速、砂塵濃度等試驗條件的控制，使裝甲車輛砂塵環境應力更加穩定，這樣對車內含塵量的測定結果更加科學、可信，利于車輛進行橫向對比，便于后期改進車輛設計。車內含塵量測定試驗對比見表 5。

　　4 結束語

　　裝甲車輛模擬環境試驗標準體系的建立和相關標準的制定，在未來還有很大的發展前景。不僅可以促進裝甲車輛環境適應性及可靠性試驗技術研究，提升裝甲車輛的技術性能指標，改善裝甲車輛的環境適應性及可靠性現狀，還能為裝甲車輛的環境適應性設計提供數據和技術支撐。——論文作者：緱宇翔，張保軍，郭強

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