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我們知道,裝備在完成自身功能的同時,又處于周圍的操作者、環(huán)境、工作對象等環(huán)境的交互作用中。這種互為因果的關系是自然界各種現(xiàn)象的普遍表現(xiàn)方式。任何一個環(huán)境因素均對處于其中的裝備有影響,而且很多是負面影響。因此,無論是研發(fā)設計還是鑒定試驗,環(huán)境因素對裝備的影響是必須考慮的問題。
環(huán)境條件對武器裝備的影響程度與后果主要表現(xiàn)為兩個方面:一是產(chǎn)生暫時影響,即在裝備使用過程中,因環(huán)境影響使得裝備不能正常工作,但當環(huán)境應力減少或撤除后又能夠恢復功能和進行正常工作,這種環(huán)境條件稱為工作環(huán)境條件;二是產(chǎn)生*性后果,即在環(huán)境應力減少后不能恢復功能,使裝備損壞或失效,這種環(huán)境條件稱為承受環(huán)境條件。上述兩種影的結(jié)果,zui終都反映在武器裝備作戰(zhàn)性能的發(fā)揮上。顯然,承受環(huán)境條件比工作環(huán)境條件更加
嚴酷。
環(huán)境對裝備產(chǎn)生影響的效應是復雜的,而且往往是綜合性的,一般可分為兩大類:一類是對裝備力學性能的影響,由于環(huán)境應力的作用使裝備的機械結(jié)構損壞,使構成裝備的零部件
不能完成預定的功能,引起裝備失效;另一類是對裝備功能的影響,由于環(huán)境應力的作用,使裝備不能完成預定的功能或其特征參數(shù)超過允許的范圍。盡管兩類影響都使裝備系統(tǒng)不能很好地完成規(guī)定任務,但機械影響可以表現(xiàn)為一個或多個零部件的實際損壞或失效。具體表現(xiàn)為以下四個方面。
1).性能降低
武器裝備是擔負作戰(zhàn)使命的特種機械,由于各種環(huán)境因素影響,武器裝備的各項性能,如
射擊可靠性、材料強度、零部件壽命、維修性、安全性等,均有不同程度的降低。大量的事實說明,環(huán)境因素對裝備的影響首先是從影響裝備表面防護開始。由于大多數(shù)裝備材料均采用表面處理加以防護,如金屬鍍層、涂層或表面化學處理等,這些表面防護層暴露于各種環(huán)境因素中,隨著時間的推移將會逐漸脫落甚至損壞,有時這一損壞過程進行得比機構本身損壞更快。濕度、溫度、降雨、太陽輻射、固體沉積物、鹽霧、沙塵、生物、微生物等都能使裝備防護層損壞,這些因素往往綜合起來,或其中一個因素促使其他因素起作用,造成裝備材料某一結(jié)構上表面保護層大量剝落,從而使材料本體*暴露于環(huán)境中,進而導致材料氧化、腐蝕變質(zhì)等。
環(huán)境因素對裝備的影響還體現(xiàn)在其他性能方面。例如,承受振動和沖擊的裝備容易在應力集中部位出現(xiàn)裂痕,在金屬上出現(xiàn)的應力交變和隨后在應變點通過微觀裂紋誘發(fā)的腐蝕作用,是裝備產(chǎn)生裂紋的主因;溫度的交替和濕度的變化,往往引起塑料元器件的老化和脆斷并給裝備本身帶來意料不到的危害;金屬器件在大氣中的鹽霧或污染物的作用下,將逐漸被腐蝕,直至失效;沙塵不但對裝備表面有磨蝕作用,而且將滲入裝備內(nèi)部,增加機構運動的摩擦阻力,污染開關接觸器等(降低絕緣性能);沖擊、振動與溫度的綜合作用可產(chǎn)生更為嚴重的物理損壞,如電線折斷、絕緣體裂紋及電器機械機構出現(xiàn)故障等;溫濕度因素還容易引發(fā)電子元器件的電性能下降,如絕緣被擊穿、電阻值改變、元器件物理性能破壞以及一些工作裝置參數(shù)的變化。這些無不用到相關的環(huán)境試驗及環(huán)境試驗設備,比如:鹽霧腐蝕用到鹽霧試驗箱溫濕度變化用到的高低溫濕熱試驗箱等。
2).使用壽命降低
大量的武器裝備由于儲存和運輸中受到了各種環(huán)境的影響,甚至尚未使用就損壞了。由于環(huán)境因素的影響,大量武器裝備的使用壽命明顯降低,這種情況在武器裝備工作狀態(tài)zui為明顯,因為此時裝備各元器件更多地暴露于環(huán)境應力下,零部件的使用壽命下降。有害介質(zhì):高低溫、沙塵、電磁輻射、核輻射等環(huán)境作用和影響,使裝備本體受到磨損、腐蝕和疲勞,并伴有金屬材料腐蝕現(xiàn)象、聚合材料老化等物理——化學破壞過程,從而縮短裝備的使用壽命。例如,雨水、鹽霧、生物往往造成裝備生銹、發(fā)霉和腐爛,造成各種物資和器材過早淘汰;風吹日曬引發(fā)的塑料老化、橡膠軟管侵蝕;低溫條件下出現(xiàn)的材料脆斷、活動件卡死;儲存運輸過程中濕熱帶來的腐蝕;沖擊和振動帶來的應力應變及微觀裂紋。此外,白蟻損壞木材、廢蠹物毀壞紡織品、沙塵磨損車輛剎車片等也是環(huán)境因素降低裝備使用壽命的典型例子。檢驗裝備的環(huán)境適應能力和使用壽命也會用到相關的環(huán)境試驗設備,比如:高低溫介質(zhì)用到高低溫濕熱試驗箱、沙塵用到的沙塵試驗箱、鹽霧用到的鹽霧試驗箱等
3).可靠性降低
環(huán)境條件與可靠性設計和試驗密切相關。在裝備設計中,為了保證裝備在預期使用環(huán)境下能夠正常工作并達到規(guī)定的可靠性,必須首先了解裝備的預期使用環(huán)境及各類環(huán)境的特殊要求,而后根據(jù)這一要求進行裝備的可靠性設計,如材料選擇、結(jié)構設計等。對裝備可靠性進行預測時,也必須以環(huán)境條件為基礎,預測其在一定環(huán)境條件下的可靠性。可靠性試驗則與環(huán)境應力類型選擇和應力大小是否適當有關。圍繞“裝備一環(huán)境”所開展的環(huán)境因素影響分析、環(huán)境防護研究以及故障模式、失效機理等方面信息對于分析裝備故障和采取糾正措施具有參考價值。由于環(huán)境因素的誘發(fā)作用,不僅降低了裝備的使用性能,也增大了裝備出現(xiàn)故障的頻率,從而降低了裝備的可靠性。大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,裝備的使用可靠度或任務可靠度均低于裝備初始設計時的可靠度。
4).成本提高
由于環(huán)境因素的存在,使得設計者在進行裝備耐環(huán)境設計時,不得不考慮一些附屬結(jié)構,以確保裝備的耐環(huán)境能力。這些用于適應各種環(huán)境的特殊設施及防護裝置,增強了裝備環(huán)境適應能力,同時也增加了裝備的研制、維修和采購費用。武器裝備成本除了與特殊設備有關以外,還與維修及軍用武器裝備的使用壽命長短以及為滿足環(huán)境要求所進行的試驗費用緊密相關,這些構成了按軍用規(guī)范(包括嚴酷的環(huán)境要求)進行采購的成本。因此,要使大多數(shù)武器裝備滿足軍用規(guī)范中的環(huán)境要求,必然會使裝備成本提高。
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