装甲车辆模拟环境试验标准研究

发布时间：2022-02-16所属分类：电工职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要：为了满足装甲车辆模拟环境试验的迫切需求，对比国内外环境试验标准现状，研究建立了装甲车辆模拟环境试验标准体系，指导和牵引了低温起动、恒定湿热、履带热平衡、履带牵引特性、除霜性能和车内含尘量测定等试验方法研究和行业标准制定。 关键词：环境试验;装甲

　　摘要：为了满足装甲车辆模拟环境试验的迫切需求，对比国内外环境试验标准现状，研究建立了装甲车辆模拟环境试验标准体系，指导和牵引了低温起动、恒定湿热、履带热平衡、履带牵引特性、除霜性能和车内含尘量测定等试验方法研究和行业标准制定。

　　关键词：环境试验;装甲车辆;环境模拟

　　引言

　　在试验室开展模拟环境试验，不仅仅是要求试验室能够提供所要求的环境条件，还必须有规范化的试验方法以及标准的试验程序。如果没有统一的试验标准，很多试验就不可能具有可重复性，自然而然测试结果的可信度就会很低。除此之外，不仅单个模拟环境试验需要标准化，针对试验对象的不同，还需对试验内容、试验项目进行设计、规划，使装备的整套环境试验形成体系，使各项环境试验彼此紧紧相连、环环相扣，使环境试验的测试数据更准确，使装备环境适应性评价更科学，避免试验开展地盲目、反复、无效。

　　现阶段，装甲车辆模拟环境试验还存在不足：一方面是试验条件不统一，反映在试验对象上就是环境应力施加的不同，导致的结果就是环境适应性评价很难给出;另一方面是试验操作、流程不够标准化，反映在试验对象上就是测试方法不一样，导致的结果就是故障无法定位，故障原因找不到，试验效率比较低。因此，将装甲车辆模拟环境试验方法规范化、标准化是亟待解决的问题。

　　1 模拟环境试验标准及现状

　　1.1 国外军用标准

　　国外环境试验军用标准中比较有影响的主要包括美国环境试验标准、北约环境试验标准和英国环境试验标准。

　　美国军用装备环境试验标准系统性最强，所包含的内容最全面，其先进性得到各个国家的认可。包括有对装备极限气候环境条件选择指南的 MIL-STD-210C《军事装备的气候极限》和 AR70-38《在极端气候下装备的研究、发展、试验与鉴定》，通用性环境试验标准 MILSTD-810《环境工程考虑及实验室测试》[1]，还有美国陆军试验操作规程 TOP 系列标准等。 MIL-STD-810 系列标准主要针对军用装备的通用性环境试验制定;TOP 系列标准针对美陆军装备性能试验制定。

　　北 约 环 境 试 验 标 准 AECTP100 ～ AECTP400 是 北约 组 织 制 定 的 武 器 装 备 试 验 室 环 境 试 验 方 法， 其 中 AECTP300[2] 是气候环境试验标准，大部分与美军标准 MIL-STD-810 系列类似，共包括高温、低温等 18 类环境试验方法。

　　英军环境试验标准 DEF STAN 00-35 《国防材料环境手册》[3] 共包含六部分内容，其中第三部分是环境试验方法，包含有气候环境试验方法 30 种，侧重于材料和设备环境试验，作为通用性环境试验指南指导军用设备进行环境适应性检验和鉴定。

　　1.2 国内军用标准

　　国内与装甲车辆相关的环境试验军用标准主要有： GJB 150 系列 《军用设备环境试验方法》、GJB 150A 系列《军用装备实验室环境试验方法》、GJB 59 系列《装甲车辆试验规程》。

　　GJB 150[4] 系列标准和 GJB 150A [5] 系列标准主要考核军用装备的环境适应性及耐久性，是一个通用化标准，其制定主要参照美军标 MIL-STD-810 系列，标准中提出的环境信息、试验要求及试验流程均是对所有装备指导性的原则概述，对于装甲车辆的环境适应性试验有一定的指导作用，但对于装甲车辆的性能特点没有针对性的要求，如整车环境试验室环境条件加载方法，装甲车辆整车及系统在不同环境条件下如何进行功能性能试验，均没有描述，对于实际装甲车辆试验室气候环境试验的开展不具备标准化的作用。

　　GJB 59《装甲车辆试验规程》系列标准中地区“适应性试验总则”对不同地区环境条件下规定应进行的试验项目，不涉及不同环境条件下的具体试验方法;系统性能试验标准除淋雨试验外所规定的试验条件均为野外试验环境，受野外环境试验条件限制，所有标准的试验环境条件均较低，不能满足设计指标极值的要求，对环境试验室试验不具备指导作用。

　　1.3 装甲车辆模拟环境试验现状

　　近几年，装甲车辆模拟环境试验的需求在逐渐增长，各行业也都在加紧建设模拟环境试验室，并开展装备 / 产品环境适应性及可靠性试验研究。越来越多的科研人员、装备试验人员，甚至包括鉴定、验收的专家们，开始重视模拟环境试验。模拟环境试验以其周期短、可重复性好、不受自然环境限制等优势不仅服务于科研论证、设计改进，还在鉴定验收阶段起到了不可替代的作用。比如，在每年冬季的严寒地区适应性试验之前，各型号车辆都需要进行低温起动性能试验，提前改进设计装配中的问题，为严寒地区适应性试验的顺利、高效进行提供有力的保障。再比如，很多型号的定型试验包括低温 -43 ℃下的低温起动性能试验，但是自然环境条件下很难保证，这样就必须在试验室进行。还比如，一些型号车辆在设计改进底盘或动力传动系统时，一般都要在测功试验台架上进行试验，对车辆动力性能及热平衡能力进行初步的试验验证。

　　2 建立试验标准体系

　　近几年，环境适应性及可靠性已成为制约武器装备性能发挥的重要因素，这也是我国坦克装甲车辆技术发展的短板，急需改进解决。因此，建立装甲车辆模拟环境试验标准体系，从基础技术入手，填补整车模拟环境试验领域研究的空白，逐步补齐坦克装甲车辆技术发展的短板，是当前坦克装甲车辆环境试验技术发展急需。

　　装甲车辆模拟环境试验标准体系将模拟环境试验标准划分为三类：通用类环境试验规范、车辆模拟环境专项试验标准和模拟环境下整车标定试验标准。标准体系图见图 1。

　　通用类环境试验规范主要包括有：高温试验、低温试验、高海拔试验、砂尘试验、湿热试验、盐雾试验、降雨试验、降雪试验、太阳模拟试验、温度冲击试验等。此类试验方法主要聚焦于考核不同气候环境对装甲车辆的环境适应性影响，侧重于模拟环境条件的实现，以及车辆的静态通用性的检查和测试。

　　车辆模拟环境专项试验标准主要包括有：低温起动性能试验、履带车辆牵引特性试验、履带车辆热平衡试验、除霜性能试验、车内含尘量测定试验、车内通风制冷试验、采暖性能试验、发动机加温性能试验、直线加速性能试验、燃油经济性试验、轮式车辆热平衡试验等。此类试验方法重点检测车辆各种性能，考察车辆各性能受环境因素的影响程度。

　　整车标定试验标准主要包括有：高温环境、低温环境、高海拔环境等。此类试验方法的确立是为了测试得到车辆各系统在高温、低温、高海拔环境下的性能数据，也是车辆环境适应性评价的一个基础数据。例如，发动机在不同环境条件下的主要性能参数。

　　目前，坦克装甲车辆模拟环境试验已在高温、低温、湿热、热平衡等试验上取得了一定的研究基础，并积累下大量的试验数据和经验，未来还将重点深入对高海拔、砂尘、盐雾等试验进行研究。

　　装甲车辆模拟环境试验标准体系的完备建立，将会给装甲车辆模拟环境试验方法研究提供更加全面、科学、有效的技术支撑，指导和牵引相关模拟环境试验方法研究和标准制定。而装甲车辆模拟环境试验标准将可以直接指导科研型号项目的鉴定试验和研发试验。

　　3 已制定发布试验标准

　　依照目前装甲车辆环境试验开展情况，优先对急缺的、具备丰富试验经验和试验数据积累的、已具备研究基础的环境试验展开标准制定工作，目的是指导当前装甲车辆相关环境试验，为后续装甲车辆环境试验标准体系建设的全面开展奠定坚实的基础。

　　已制定并发布 6 项军工行业标准(见表 1)包括：低温起动性能试验、履带热平衡试验、恒定湿热试验、履带牵引特性试验、除霜性能试验、车内含尘量测定试验。

　　3.1 低温起动试验

　　低温起动试验是坦克装甲车辆型号项目在研制、定型、生产等阶段都要重点关注的试验项目，但目前还存在以下问题：试验前缺乏完善的技术或试验方案，试验中没有可执行的标准化操作流程，试验后对故障问题必要的分析、归纳和总结不足;检测手段单一，无法提供详细的过程检测数据，对起动性能评价和故障精确定位能力不足，不能支撑系统优化和改进;试验数据缺乏有效积累，大量试验数据没能得到充分利用，数据的存储缺少目的性、完整性等。低温起动试验标准对比见表 2。

　　针对以上存在的问题，制定标准时，将试验方法进行了细化，对试验前车辆需要准备的内容进行了详细的说明和规定，对数据采集的参数也进行了明确，增加了油水、机油、传动油等温度检测点，并对试验过程中的操作步骤进行了统一和规范。

　　3.2 恒定湿热试验

　　充分考虑装甲车辆受湿热环境的影响，设计装甲车辆恒定湿热试验，考核装甲车辆在湿热环境的适应性，相比交变湿热试验更方便开展。恒定湿热试验标准对比见表 3。

　　3.3 履带热平衡试验

　　总结出的台架试验方法如下：

　　第一，车辆的每个档位选取几个特定转速分别进行热平衡试验，考核车辆在 100 % 功率输出或试验大纲要求功率输出情况下是否发生过热报警。一般每个档位至少选择三个转速进行测试，这三个转速包括该档位下的最高转速、最大扭矩点或其附近转速、车辆常用转速。

　　第二，根据车辆的实际使用工况，分别选择爬坡工况、高速工况、越野工况这三个工况进行考核。爬坡工况是指车辆以 1 档或 2 档在最大扭矩点位置进行长时间的爬坡，因此选取 1 档或 2 档最大扭矩转速进行热平衡试验。高速工况是指车辆在最高档位最高转速长时间运行，因此选取车辆最高档最高转速点进行车辆热平衡能力考核。越野工况是指车辆在野地频繁使用的档位和转速。因此，选取车辆的中间档位的最大扭矩转速和最高转速进行热平衡试验。

　　第三，选取车辆的高速档、低速档及常用工况档分别进行试验。一般根据试验大纲要求对车辆进行加载，大多数车辆一般加载 80 100 %。

　　3.4 履带牵引特性试验

　　本试验标准为配合热平衡试验进行而制定，试验要求、条件、测试设备等都与热平衡试验相同。本试验测试的是履带车辆在不装配履带的条件下，发动机输出的外特性曲线。实际试验经验表明，此状态下所测得的车辆主动轮输出扭矩更符合实际情况，更贴近热平衡试验时的扭矩加载值。

　　3.5 除霜性能试验

　　与以往军用试验标准不同，使用喷枪进行制霜，通过对喷枪所喷水量的控制，可以使试验时所结下的霜更加均匀、稳定。此外，除霜后将除霜面积轮廓拓在纸上，使用数字式求积仪计算除霜面积，除霜效果评价更客观。除霜性能试验对比见表 4。

　　3.6 车内含尘量测定试验

　　通过对温湿度、风速、砂尘浓度等试验条件的控制，使装甲车辆砂尘环境应力更加稳定，这样对车内含尘量的测定结果更加科学、可信，利于车辆进行横向对比，便于后期改进车辆设计。车内含尘量测定试验对比见表 5。

　　4 结束语

　　装甲车辆模拟环境试验标准体系的建立和相关标准的制定，在未来还有很大的发展前景。不仅可以促进装甲车辆环境适应性及可靠性试验技术研究，提升装甲车辆的技术性能指标，改善装甲车辆的环境适应性及可靠性现状，还能为装甲车辆的环境适应性设计提供数据和技术支撑。——论文作者：缑宇翔，张保军，郭强