羊軍，趙書平，李金國，辛文波

（空軍裝備研究院雷達所，北京 100085）

軍用地面雷達裝備環(huán)境工程探討

羊軍，趙書平，李金國，辛文波

（空軍裝備研究院雷達所，北京 100085）

目的提高軍用地面雷達裝備的環(huán)境適應性。方法按GJB 4239的要求，實施雷達裝備的環(huán)境工程。簡要闡述雷達裝備環(huán)境工程的各項工作內(nèi)容和實施方法，分析雷達壽命期內(nèi)經(jīng)歷的環(huán)境和雷達定型階段的環(huán)境鑒定試驗方法。結(jié)果提出了目前存在的問題并給出了改進建議。結(jié)論按GJB 4239的要求實施裝備環(huán)境工程的各項工作，可使軍用地面雷達獲得良好的環(huán)境適應性。

軍用地面雷達；環(huán)境適應性；裝備環(huán)境工程

軍用地面雷達在國土防空、飛行保障等方面扮演著重要角色，是空軍的重要武器裝備之一，主要部署在邊疆地區(qū)，其中的機動式雷達還會因任務需要在不同地區(qū)之間轉(zhuǎn)場。我國疆域遼闊，跨越熱帶、亞熱帶、溫帶和寒冷帶，加上高原、沙漠、沿海等多種地形地貌，形成了全國范圍內(nèi)自然環(huán)境復雜多樣的特點。由此，雷達裝備在運輸、貯存、戰(zhàn)備、使用等過程中會遭遇多種環(huán)境條件且受其影響，有時環(huán)境條件甚至非常惡劣。只有具備良好環(huán)境適應性的雷達裝備，才能在壽命期內(nèi)保持系統(tǒng)的完整性且工作正常，發(fā)揮其作戰(zhàn)效能。如何使雷達裝備具備良好的環(huán)境適應性是裝備研制生產(chǎn)過程中極具意義的一項內(nèi)容，科學有效的方法是實施雷達裝備環(huán)境工程。

1 雷達裝備環(huán)境工程內(nèi)容和實施過程

裝備環(huán)境工程是指“將各種科學技術和工程實踐用于減緩各種環(huán)境對裝備效能影響或提高裝備耐環(huán)境能力的一門工程”[1]，其根本目的在于提高裝備的環(huán)境適應性。GJB 4239是實施裝備環(huán)境工程所依據(jù)的頂層文件，它詳細規(guī)定了裝備環(huán)境工程的各項內(nèi)容及實施時機與要點，可以有效規(guī)范地指導環(huán)境工程各項工作的開展和實施。裝備環(huán)境工程主要包括環(huán)境工程管理、環(huán)境分析、環(huán)境適應性設計、環(huán)境試驗與評價等4項內(nèi)容，它們之間的聯(lián)系及與裝備不同階段的對應關系如圖1所示。

圖1 裝備不同階段對應的環(huán)境工程項目Fig.1 Corresponding environmental engineering tasks at different life stages of the equipment

1.1 環(huán)境工程管理

環(huán)境工程管理是對論證、研制、生產(chǎn)和使用階段中裝備環(huán)境工程的各項工作進行全面的管理。它統(tǒng)籌協(xié)調(diào)使用方、承制方等相關單位，制定環(huán)境工程計劃、組織評審、實施監(jiān)督管理等，保證裝備環(huán)境工程的各項工作有序、規(guī)范、合理的開展。它是環(huán)境工程的基礎，是獲得雷達裝備良好環(huán)境適應性的首要保證。在環(huán)境工程管理及其各項工作中，環(huán)境工程專家應介入并發(fā)揮主導作用，提供專業(yè)的技術支持。在裝備的研制過程中應盡早開展環(huán)境工程管理工作，制定詳細的環(huán)境工程實施計劃，有效指導后續(xù)工作的開展。

1.2 環(huán)境分析

環(huán)境分析是在論證方案階段對雷達裝備壽命期內(nèi)的環(huán)境剖面進行分析，確定裝備的環(huán)境適應性要求和試驗剖面，它是開展裝備環(huán)境適應性設計和試驗的基礎和依據(jù)。一般的環(huán)境分析過程如圖2所示[2]。環(huán)境分析首先分析裝備的壽命剖面，根據(jù)壽命剖面內(nèi)裝備經(jīng)歷的自然和誘發(fā)環(huán)境特性可得環(huán)境剖面，進一步歸納后可得到詳細明確的試驗剖面，以此可制定裝備的環(huán)境適應性要求和環(huán)境試驗方案的頂層文件，分別用于環(huán)境適應性設計和環(huán)境試驗。

圖2 裝備環(huán)境分析過程Fig.2 Process of environment analysis for the equipment

對一般的軍用地面雷達，環(huán)境分析過程如圖3所示。雷達組件或設備生產(chǎn)完成后運輸至總裝廠進行組裝，雷達整機出廠后運輸至倉庫存放或至陣地戰(zhàn)備/使用。機動式雷達還會根據(jù)任務安排轉(zhuǎn)場，雷達使用一定年限后需返回基地或生產(chǎn)廠家進行維護和檢修，達到使用年限后報廢。雷達及其組件在此過程中處于室內(nèi)搬運、裝卸、運輸、貯存、使用、轉(zhuǎn)移等不同的狀態(tài)，經(jīng)受高溫、低溫、振動、沖擊、濕熱、淋雨、風等不同的環(huán)境應力。對所有經(jīng)受的環(huán)境應力進行概括歸納，可獲得雷達的環(huán)境適應性要求及環(huán)境試驗剖面。對組成雷達的不同組件或設備，還應按其在雷達上的安裝平臺特性進一步細化分解，獲得組件或設備的環(huán)境適應性要求及環(huán)境試驗剖面。

1.3 環(huán)境適應性設計

環(huán)境適應性設計是在工程研制階段采用各種措施和方法進行產(chǎn)品的耐環(huán)境設計，以滿足上一步環(huán)境分析所提出的環(huán)境適應性要求。因為質(zhì)量是由設計保證的，所以在裝備及其組件的設計過程中，不僅包含功能性能設計，也需同步進行耐環(huán)境設計。只有耐環(huán)境設計出色的產(chǎn)品，才能在壽命期內(nèi)的環(huán)境應力作用下有效保證其功能性能的穩(wěn)定可靠。如果產(chǎn)品的耐環(huán)境設計較差，其短板引發(fā)木桶效應，影響整個裝備效能的發(fā)揮。因此，環(huán)境適應性設計是環(huán)境工程的關鍵環(huán)節(jié)，廠家應予以重視并投入足夠多的精力。

圖3 軍用地面雷達的環(huán)境分析過程Fig.3 Process of environment analysis for military ground radar

1.4 環(huán)境試驗與評價

環(huán)境試驗與評價是指在裝備的研制、生產(chǎn)和使用過程中，開展不同類型的環(huán)境試驗，收集試驗過程中的各種信息，對裝備的環(huán)境適應性進行評價，為裝備改進、定型等提供信息。

在工程研制階段，廠家應開展充分的環(huán)境適應性研制試驗，以對產(chǎn)品的環(huán)境適應性設計作出評價，為產(chǎn)品改進提供依據(jù)，尤其是針對新研產(chǎn)品。通過正?；蚣哟髴α恐档沫h(huán)境試驗，可以盡早暴露出產(chǎn)品的設計缺陷或加工工藝缺陷，針對缺陷進行分析，然后采取改進和糾正措施，如此通過試驗-分析-改進（TAAF）的反復過程可逐步提高產(chǎn)品的環(huán)境適應能力。通常，在此階段開展自然環(huán)境試驗，雖然自然環(huán)境試驗周期較長，但其真實的環(huán)境條件和樣品暴露狀態(tài)為樣品的耐環(huán)境能力提供了準確豐富的基礎數(shù)據(jù)，為后續(xù)樣品的設計更改等提供了依據(jù)。自然試驗多用于材料和工藝的環(huán)境試驗考核。此階段還應進行環(huán)境響應特性調(diào)查試驗，通過環(huán)境試驗對產(chǎn)品的溫度響應、振動響應等特性進行調(diào)查，為后續(xù)試驗提供參考和依據(jù)，也為產(chǎn)品的使用和保障等提供信息。

在定型階段，應進行環(huán)境鑒定試驗，考核裝備是否達到了規(guī)定的環(huán)境適應性要求，為裝備定型提供依據(jù)。為得到公平客觀的考核結(jié)果，首選由獨立有資質(zhì)的第三方試驗機構(gòu)組織進行試驗，其次可選擇在有資質(zhì)第三方試驗機構(gòu)的監(jiān)督下，在廠家的實驗室進行試驗。

軍用地面雷達有固定式、機動式等種類，一般組成復雜、體積龐大，包括天線陣面和數(shù)個機柜或方艙等。目前國內(nèi)試驗設備還難以滿足雷達整機進行環(huán)境試驗的要求，因此鑒定試驗一般采用實驗室試驗和外場使用試驗相結(jié)合的方式進行，通過內(nèi)外場試驗綜合評定雷達的環(huán)境適應性。其中，實驗室試驗對象是對雷達功能性能起關鍵作用的組件和設備，而外場使用試驗對象是雷達整機，結(jié)合雷達定型前的部隊試用試驗和其他外場試驗一并進行。GJB 1362A—2007對試驗順序有明確要求[3]，即先部件、后整機試驗，先室內(nèi)、后外場試驗，只有室內(nèi)部件試驗合格后方可轉(zhuǎn)入外場使用試驗，以此減少外場試驗雷達不合格的風險。

實驗室試驗能模擬大部分自然環(huán)境應力和誘發(fā)環(huán)境應力，具有試驗應力可控、試驗結(jié)果可復現(xiàn)、試驗條件可對比等優(yōu)點。一般情況下，優(yōu)先考慮實驗室試驗，但試驗設備限制了試驗樣品的體積不能太大。按目前國內(nèi)試驗設備的一般水平，溫度、濕度類的氣候試驗可以進行方艙級樣品的試驗，振動、沖擊類力學試驗可以進行機柜級樣品的試驗，其他的低氣壓、太陽輻射、砂塵等項目只能進行設備級或組件級樣品的試驗。

外場使用環(huán)境試驗是真實使用環(huán)境下的雷達整機環(huán)境試驗，是實驗室模擬試驗無法替代的試驗。它考核雷達整機的環(huán)境適應性，同時考核其各分系統(tǒng)、各組件之間的匹配特性、交聯(lián)特性，為雷達的環(huán)境適應性評價提供更豐富更準確的信息。使用環(huán)境試驗的環(huán)境應力應能充分代表雷達在其壽命期中可能遇到的典型環(huán)境，如熱天的高溫、北方的嚴寒、沿海的高鹽大氣、沙漠地區(qū)的風沙等。較為典型的外場使用環(huán)境試驗是機動式雷達的跑車試驗，雷達整機在道路試驗場或在路況較差的路面進行一定里程的跑車，以考核雷達整機對轉(zhuǎn)場或行軍過程中運輸振動環(huán)境的適應性。需要注意的是，進行跑車試驗時，雷達應處于實際的運輸或行軍狀態(tài)，不得附加與實際狀態(tài)不一致的緊固或捆扎。外場使用環(huán)境試驗中應收集雷達使用時經(jīng)歷的溫度、濕度、砂塵、降雨、日照輻射、風等環(huán)境條件，最終結(jié)合實驗室環(huán)境試驗結(jié)果對雷達的環(huán)境適應性作總體評價。

在生產(chǎn)階段，由于大部分雷達通常屬于小批量生產(chǎn)的武器裝備，因此未進行生產(chǎn)定型。應開展必要的環(huán)境驗收試驗和環(huán)境例行試驗，以考核裝備生產(chǎn)過程和質(zhì)量控制過程的穩(wěn)定性與一致性，以確認批生產(chǎn)的裝備是否符合定型時的技術狀態(tài)要求，為批生產(chǎn)裝備的驗收提供依據(jù)。

在使用階段，應注重收集記錄雷達所經(jīng)歷的環(huán)境條件及所處的狀態(tài)，尤其是當雷達發(fā)生故障時，應詳細記錄雷達的技術狀態(tài)、故障現(xiàn)象、所處環(huán)境條件等信息。通過對使用過程中的環(huán)境條件與雷達狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行分析，可對雷達的環(huán)境適應性作出實際驗證和評價，另一方面，發(fā)生故障的相關數(shù)據(jù)可為雷達的進一步改進或其它雷達的研制等提供相當有價值的信息。

2 存在的問題和改進建議

2.1 對環(huán)境工程不夠重視

目前，國內(nèi)大多數(shù)雷達生產(chǎn)廠家把更多精力投入到雷達裝備的性能研制工作中，對環(huán)境工程不夠重視，未能把環(huán)境工程作為一項系統(tǒng)性工作來抓。廠家未能在雷達研制早期制定環(huán)境工程的頂層文件，因此不能對雷達環(huán)境工程進行系統(tǒng)性的管理，不能對環(huán)境工程的各項工作進行詳細的計劃和要求，不能有效指導和規(guī)范環(huán)境工程各項工作有序合理的逐步開展。其次，廠家實施環(huán)境工程的各環(huán)節(jié)中缺少環(huán)境工程專家的參與，或是雖有環(huán)境工程專家，卻不能發(fā)揮主導作用，由此，容易導致在制定文件、擬制計劃、試驗實施等方面出現(xiàn)偏差。例如，對裝備的壽命剖面分析和環(huán)境分析不夠系統(tǒng)深入，則制定的試驗剖面容易出現(xiàn)偏差，使得裝備的環(huán)境適應性要求頂層文件不夠合理。如果環(huán)境適應性要求較實際的環(huán)境應力低，那么按此設計的裝備則可能在實際的壽命周期中出現(xiàn)因惡劣環(huán)境導致故障頻發(fā)、過早報廢等情況。再例如，在裝備工程研制階段進行環(huán)境試驗時，環(huán)境工程專家的缺失容易導致環(huán)境試驗條件的不合理選擇或剪裁，引起對樣品的欠試驗或過試驗。欠試驗不能有效激發(fā)和暴露樣品缺陷，使裝備的環(huán)境適應性存在天生缺陷，而過試驗提高了樣品的耐環(huán)境要求，可能造成投入額外的裝備研制人力、物力的結(jié)果，形成極大的浪費。綜上所述，廠家應把環(huán)境工程和裝備性能作為同等重要的系統(tǒng)工作來抓，并且讓環(huán)境工程專家發(fā)揮專業(yè)技術優(yōu)勢享有主導權，認真貫徹GJB 4239的要求，規(guī)范有序開展每一項任務和工作，如此才能有效保證雷達裝備具備良好的環(huán)境適應性。

2.2 雷達裝備定型階段的使用試驗不夠充分

GJB 1362A中明確要求武器裝備的部隊使用試驗至少經(jīng)歷一年四季，使武器裝備經(jīng)歷典型的自然環(huán)境，以充分考核其環(huán)境適應性是否滿足使用要求。目前國內(nèi)雷達裝備在定型時，由于周期緊張，且受部隊試驗地點的限制，雷達未能經(jīng)歷預期的全部典型環(huán)境條件，不能全面考核雷達裝備的環(huán)境適應性。目前部隊試驗時間一般為4個月左右，不能涵蓋一年四季的典型自然環(huán)境條件，夏天使用的雷達可能不會經(jīng)歷寒冷、冰雪等環(huán)境，冬天使用則可能不會經(jīng)歷高溫、濕熱等環(huán)境。在地域上，東南地區(qū)使用的雷達可能不會經(jīng)歷砂塵等環(huán)境，而西北地區(qū)使用則可能不會經(jīng)歷濕熱、鹽霧等環(huán)境。要使雷達經(jīng)歷全部典型的環(huán)境條件，可以在試驗時間和空間上加以擴展延伸，延長使用時間或改變試驗地點把雷達置于典型環(huán)境條件之下對雷達進行全面的考核。例如，目前雷達的部隊試驗中較少經(jīng)歷砂塵環(huán)境，可以把雷達轉(zhuǎn)移至西北沙漠附近，在沙塵天氣時進行開機試驗，完成砂塵環(huán)境試驗的考核。另外，也可以建造能容納雷達裝備整機或方艙的大型多應力試驗設備，人工模擬溫度、雨、雪、太陽輻射等自然環(huán)境條件，使試驗的環(huán)境應力可控，雷達的環(huán)境適應性考核定量化、規(guī)范化。在加拿大有大型多應力試驗室，可以模擬雨、雪、冰、霧、日照等條件，基本包括了四季典型的極端惡劣環(huán)境，試驗箱內(nèi)部空間寬6 m、高6 m、長達30 m，可以容納大部分地面運輸工具包括雷達方艙。此類試驗設備可較全面地考核雷達整機環(huán)境適應性，但目前國內(nèi)尚缺。

3 結(jié)語

在軍用地面雷達的研制、生產(chǎn)及使用中，應按GJB 4239的要求嚴格規(guī)范地執(zhí)行裝備環(huán)境工程的各項任務。包括制定具體詳細的總體計劃，認真仔細地進行環(huán)境分析，有針對性地實施環(huán)境適應性設計，全面合理地開展環(huán)境試驗與評價，在試驗與評價過程中及時有效地做到持續(xù)改進，以此得到良好環(huán)境適應性的雷達裝備，保證其效能有效發(fā)揮。

[1]GJB 4239—2001，裝備環(huán)境工程通用要求[S].GJB 4239—2001，General Requirement of Materiel Environmental Engineering[S].

[2] MIL-STD-810G，Environmental Engineering Consideration and Laboratory Tests[S].

[3]GJB 1362A—2007，軍工產(chǎn)品定型程序和要求[S].GJB 1362A—2007，Procedure and Requirements for Finalization of Military Products[S].

Discussion on Environmental Engineering of Military Ground Radar

YANG Jun，ZHAO Shu-ping，LI Jin-guo，XIN Wen-bo
（Radar&Electronic Warfare Institute of Equipment Academy Air Force，Beijing 100085，China）

ObjectiveToimprovetheenvironmentalworthinessofmilitarygroundradar.MethodsEnvironmental engineering of radar was carried out according to the requirements of GJB 4239.Each task and implementation methods of environmental engineering of radar were briefly introduced,the environment of radar’s life cycle and the environmental qualification test methods in radar design finalization stage were analyzed.ResultsFinally,existing problems in current environmental engineering of radar and proposals were put forward.ConclusionImplementation of tasks of environmental engineering according to the requirements of GJB 4239 could improve the environmental worthiness of military ground radar.

military ground radar；environmental worthiness；equipment environmental engineering

2014-12-15；

2015-03-10

羊軍（1983—），男，四川三臺人，碩士，工程師，主要研究方向為環(huán)境與可靠性試驗技術。

Biography：YANG Jun（1983—），Male，from Santai，Sichuan，Master，Engineer，Research focus：environment and reliability test technology.

10.7643/issn.1672-9242.2015.02.020

TJ06；TN959.71

A

1672－9242（2015）02－0095-04

2014-12-15；

2015-03-10