廖承生1 趙雪梅2 武致軍

（1. 深圳市航天遠東實業(yè)有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；3. 首都航天機械公司，北京 100076）

新型航天全塑包裝箱的應用研究

廖承生1 趙雪梅2 武致軍3

（1. 深圳市航天遠東實業(yè)有限公司，深圳 518029；2. 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；3. 首都航天機械公司，北京 100076）

對目前航天各型號電子產(chǎn)品在貯存和運輸過程中普遍使用的包裝箱現(xiàn)狀進行了分析，提出了航天及軍方對產(chǎn)品包裝箱需求的新特點，分析了傳統(tǒng)包裝箱的不足，以及新型航天全塑包裝箱所具有的優(yōu)點。實踐結果表明，新型航天全塑包裝箱具有抗沖擊性好、環(huán)境適應性強、密封性能優(yōu)良等特性，在方便航天產(chǎn)品化管理、提升航天企業(yè)形象、提高產(chǎn)品防護能力等方面效果顯著。

航天電子產(chǎn)品包裝，貯存和運輸，全塑包裝箱

目前，航天各型號電子產(chǎn)品在貯存和運輸過程中所用的包裝箱通常是由各有關單位自行設計配套的，包裝形式眾多，種類復雜。其材質(zhì)、尺寸規(guī)格、顏色、外觀標識、質(zhì)量水平等均不一致，基本上靠人工識別進行管理，智能化管理水平較低，在使用和管理過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題。隨著我國航天事業(yè)的快速發(fā)展，以及我國新軍事變革和戰(zhàn)略轉型不斷深入，航天運載型號和武器型號產(chǎn)品裝備建設正朝著標準化、集裝化、機動化、信息化的方向迅速發(fā)展。航天電子產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)都要經(jīng)歷貯存和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，面對溫度、濕度、鹽霧、振動等特殊環(huán)境，而包裝箱作為航天型號產(chǎn)品的重要組成部分，直接影響著各電子產(chǎn)品系統(tǒng)效能的正常發(fā)揮，傳統(tǒng)包裝箱的性能已難以滿足現(xiàn)實需求，其防護能力亟待提高。該新型航天全塑包裝箱正是順應需求，與航天發(fā)射、武裝作戰(zhàn)等保障裝備同步發(fā)展的必然結果。

1 航天電子產(chǎn)品包裝箱現(xiàn)狀

長期以來，航天電子產(chǎn)品的研制生產(chǎn)存在著“重產(chǎn)品、輕包裝”的思想，產(chǎn)品包裝研究起步晚、投入少，產(chǎn)品的收儲存放主要以木質(zhì)和金屬制包裝箱為主，盡管出現(xiàn)了布藝、鋁塑板、玻璃鋼等新型包裝箱，但由于材料和工藝等方面的限制，產(chǎn)品包裝箱無論是裝卸、運輸，還是在倉儲管理及發(fā)射場地的使用，都存在明顯的不足和缺陷。

1.1 木質(zhì)包裝箱

在我國，木質(zhì)包裝箱是使用時間最長、應用范圍最廣的包裝箱之一。其密封性能較差，不防雨、不防潮，長期貯存容易受潮產(chǎn)生霉變；抗沖擊性能差；不耐蟲蛀鼠咬；出材率低，材料成本高，加工工藝復雜。此外，目前，我國為了保護生態(tài)環(huán)境，嚴格限制森林資源的采伐，使用木質(zhì)包裝箱不符合國家產(chǎn)業(yè)指導政策要求。

1.2 金屬制包裝箱

金屬制包裝箱一般采用鋼板或鋁合金板加工而成。其質(zhì)量重，密封性能和基材防腐蝕性能差，不耐酸堿鹽腐蝕，遇強撞擊后容易產(chǎn)生永久變形，嚴重時甚至會影響箱體開合。此外，在高溫或低溫環(huán)境下，金屬制包裝箱的箱體會出現(xiàn)過冷或過熱現(xiàn)象，不易操作。

1.3 玻璃鋼包裝箱

玻璃鋼材質(zhì)本身防腐蝕性能良好，但韌性較差，在受到強烈撞擊時易碎；其剛性受加工工藝的影響較大，易變形，制造工藝方面難以保證密封性能；其耐環(huán)境適應性能較低，紫外線、風沙雨雪、化學介質(zhì)、機械應力等均可導致性能下降；其質(zhì)量重，使用壽命短，性價比較低。

1.4 布藝包裝箱

布藝包裝箱外型美觀，但防水性、密封性、抗沖擊性、剛性、耐腐蝕性等性能較差，尤其是不抗劃傷，僅適用于臨時性、輕型物品的包裝。

1.5 鋁塑板包裝箱

鋁塑板包裝箱采用塑料板材或木材外包鋁合金薄板，結合了木質(zhì)和金屬制包裝箱的優(yōu)點。其綜合性能有了很大提升，但密封性能、抗沖擊性能、防潮性能、防腐蝕性能等性能仍然無法規(guī)避木質(zhì)和金屬制包裝箱的缺點。

2 航天電子產(chǎn)品包裝箱需求的新特征

當前，我國航天事業(yè)的發(fā)展取得了舉世矚目的成就，已成為國內(nèi)尖端科技的領軍產(chǎn)業(yè)，國際影響力也大幅提升。隨著電子信息技術的突飛猛進，航天產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品智能化管理的愿望越來越強烈，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的到來對航天產(chǎn)品包裝箱提出了新的更高的要求。隨著各種高技術裝備的出現(xiàn)及戰(zhàn)場環(huán)境的日益惡化，現(xiàn)代武器裝備對軍品包裝的要求也越來越高，軍品包裝必須向高性能、多功能化方向發(fā)展[1]。標準化、信息化、優(yōu)良的環(huán)境適應能力，以及良好的機動性和戰(zhàn)備物資長期貯存性能等成為新型航天產(chǎn)品包裝箱的基本要求。

2.1 標準化

包裝箱作為航天型號產(chǎn)品的配套保障性物資，目前，由于沒有設計標準，配套廠家“各行其是”，規(guī)格和尺寸眾多，結構和材質(zhì)各有不同，導致型號產(chǎn)品交付時，包裝物散亂，不利于管理。在這種情況下，對航天產(chǎn)品包裝箱進行統(tǒng)一和規(guī)范就顯得尤其重要。包裝箱的標準化是提升企業(yè)管理水平和企業(yè)形象的基礎性工作。

2.2 信息化

在包裝箱標準化的基礎上，通過植入射頻識別（RFID）技術等手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集信息化。包裝箱的信息化不僅是航天產(chǎn)業(yè)本身提升管理水平和實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)管理的需要，也是軍方等用戶實施智能倉儲、適應現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要。

2.3 良好的環(huán)境適應性

目前，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航天發(fā)射場地的跨區(qū)域執(zhí)行任務能力要求越來越高，環(huán)境條件也更加復雜。要保證航天電子產(chǎn)品包裝箱內(nèi)裝物性能的有效發(fā)揮，就要求包裝箱具備良好的復雜環(huán)境適應能力，包括防雨、防潮性能，抗酸堿鹽腐蝕性能，以及高低溫長期適應性能等。

2.4 高可靠性和安全性

無論是在出廠轉運和戰(zhàn)時機動等運輸過程中，還是在航天發(fā)射基地貯存或戰(zhàn)備物資長期貯存等貯存過程中，航天電子產(chǎn)品包裝箱在全儲運鏈上的每個環(huán)節(jié)都將承受沖擊、碰撞、振動、擠壓等情況，要確保內(nèi)裝物的安全和有效，包裝箱必須能經(jīng)受住正常和偶發(fā)的力學考驗。

2.5 移動便捷性

快速有效反應是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點之一，因此，新型航天電子產(chǎn)品包裝箱應具有航天產(chǎn)品轉運和戰(zhàn)備物資戰(zhàn)時移動機動靈活的便利性。

2.6 良好的環(huán)境保護特性

愛護環(huán)境資源是人類生存和良性發(fā)展的保障，這不僅要求航天電子產(chǎn)品包裝箱的材質(zhì)環(huán)保可回收利用，而且其本身也要具備可重復使用的特點，以便提高使用效率，延長使用壽命。

3 新型航天全塑包裝箱的優(yōu)勢

從世界各國軍品包裝箱的使用情況來看，美國在軍用包裝方面處于世界領先地位[2]，歐洲等發(fā)達國家緊隨其后。全塑包裝箱現(xiàn)已成為專業(yè)市場的主流產(chǎn)品，并得到了用戶尤其是軍方的認可。因此，如何在專業(yè)市場上已有較為成熟產(chǎn)品的基礎上，適應我國航天及軍隊現(xiàn)實需求的新特點，研制新型航天產(chǎn)品包裝箱，更好地適應航天事業(yè)的發(fā)展及新軍事管理的需求，顯得尤其重要。

為了更好地滿足航天產(chǎn)品對各種復雜環(huán)境的防護需求，在對航天產(chǎn)品規(guī)格和包裝要求進行分析的基礎上，結合塑料材料及其加工工藝特點，研制出了幾個系列、不同材質(zhì)、不同工藝方法的新型航天全塑包裝箱產(chǎn)品，如圖1和圖2所示。其共同特點是以高分子樹脂（即俗稱的塑料）作為基材，可根據(jù)不同需求對原材料進行改性，并使用不銹鋼材質(zhì)的配件，通過優(yōu)化設計結構，實現(xiàn)了抗沖擊性能強、環(huán)境適應性能好、密封性優(yōu)良等主要特性。

圖1

圖2

新型航天全塑包裝箱具有傳統(tǒng)包裝箱不可替代的優(yōu)勢，主要包括以下6個方面：

（1）通用性、系列化、標準化程度高，便于實現(xiàn)智能物流管理，提升企業(yè)形象。

（2）密封性能優(yōu)良，防雨、防潮、防塵、防鹽霧、防霉菌、防蟲蛀鼠咬，可以保證戰(zhàn)備物資等電子器材和物資長期倉儲貯存的有效性。

（3）環(huán)境適應能力強，抗酸堿鹽腐蝕，可以在高溫干燥沙漠、沼澤鹽堿地帶、高溫高濕的海況、低溫嚴寒地區(qū)，以及油田和礦業(yè)等各種惡劣環(huán)境中使用及貯存。

（4）外形美觀、結構緊湊、展收迅速、便于運輸及攜帶。

（5）抗強沖擊、緩沖減震，可以滿足空投、海運、鐵路和公路等各種復雜工況的要求。

（6）可重復使用、壽命長，可回收利用。

4 新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的應用對比分析

4.1 新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱主要性能對比分析

新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的主要性能對比分析見表1。從表1可知：

在密封性能方面，由于新型航天全塑包裝箱的箱殼是采用模具由塑料一次加工成型的，箱口設有密封結構，當箱體閉合時，鎖扣拉伸預緊力壓實密封條，加上五金配件與箱殼連接密封設計，保證了整箱的密封性，因此，具有優(yōu)異的防雨防潮等性能，再加上特殊配方的塑料基材，其在防霉菌防蟲蛀和防酸堿鹽腐蝕方面也優(yōu)于傳統(tǒng)包裝箱。

材質(zhì)決定產(chǎn)品性能。通過對高分子材料進行改性研究和驗證，使新型航天全塑包裝箱具有了較高的抗沖擊性能，以及良好的剛性和寬泛的使用溫度，可確保其在各種復雜工況下使用時的安全性能不受影響。

新型航天全塑包裝箱在設計之初，對航天電子產(chǎn)品包裝箱的規(guī)格進行了大量統(tǒng)計分析，在確保通用性和標準化的前提下，進行了結構和外觀優(yōu)化設計，預留了信息化數(shù)據(jù)采集方式接口，并從安全性、實用性、美觀度等多角度出發(fā)進行了設計驗證，針對性強。因此，新型航天全塑包裝箱在標準通用性、機動便捷性、可智能化程度等方面遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)包裝箱。

高分子塑料的可回收使用特性決定了新型航天全塑包裝箱具有環(huán)保性能。其原材料的特殊性能，以及設計結構的安全合理性，使產(chǎn)品的綜合使用性能比傳統(tǒng)包裝箱高了一個量級，雖然前期設備和模具一次性投入較多，但由于產(chǎn)品可重復使用，且具有較長的使用壽命，從長遠來看，新型航天全塑包裝箱是一款性價比較高的產(chǎn)品。

4.2 現(xiàn)場應用情況對比分析

由于海洋環(huán)境溫度高、濕度大、鹽分高，傳統(tǒng)包裝箱很難滿足沿海航天發(fā)射任務需求。圖3～6是在某海洋性氣候發(fā)射基地交付產(chǎn)品3個月后，現(xiàn)場開箱查驗時的記錄圖片。同樣的室內(nèi)溫濕度，從新型航天全塑包裝箱（圖3）中取出的防潮砂未變色（圖4），經(jīng)過幾十秒的室內(nèi)環(huán)境放置后，顏色由深藍色逐漸變成近白色（圖5右側防潮砂）。而從傳統(tǒng)包裝箱（圖6）中取出的防潮砂已經(jīng)是全白色（圖5左側防潮砂），箱體五金配件有部分銹蝕現(xiàn)象。

表1 包裝箱性能對比表

圖3

圖4

圖5

圖6

從以上現(xiàn)場開箱查驗防潮砂變色情況和五金配件的腐蝕情況可以看出，新型航天全塑包裝箱的防潮、防鹽霧、耐腐蝕效果較好。

5 新型航天全塑包裝箱市場應用前景分析

目前，新型航天全塑包裝箱系列產(chǎn)品已成功應用于多個航天運載產(chǎn)品上，經(jīng)歷了海洋環(huán)境等惡劣工況的考驗，滿足了電子產(chǎn)品對包裝物的防護要求。與以往的航天電子產(chǎn)品包裝箱相比，新型航天全塑包裝箱在方便產(chǎn)品的標準化管理、提升航天企業(yè)形象、提高產(chǎn)品防護能力等方面效果明顯。此外，由于新型航天全塑包裝箱與傳統(tǒng)包裝箱的對比優(yōu)勢明顯，航天電子產(chǎn)品、結構件、備附件、測試工作站、配套資料等均可使用，尤其適用于武器裝備戰(zhàn)備物資的包裝方面。這種新型全塑包裝箱還可應用于航空、航海領域各種裝備配套和專業(yè)儀器設備及地勤服務；部隊、公安、武警等野戰(zhàn)武器裝備和后勤服務；科普調(diào)查、科學探測、影視器材等領域，市場前景非常廣闊。

1 王連杰. 現(xiàn)代武器裝備對軍品包裝的要求及質(zhì)量控制[J]. 包裝工程, 2005, (6): 196

2 馬宏亮, 郭寶華. 美軍軍用包裝發(fā)展趨勢[J]. 中國包裝, 2003, (4): 98

1009-8119（2017）06（1）-0056-03