摘要：试验作为可靠性工程与环境工程的共通之处，需要在实践过程中引起重点关注。同时，大量的实践经验证实：如果环境试验无法得到有效实现，其势必会对可靠性试验的开展以及可靠性工程目标的实现造成不利的影响。
关键词：环境试验；可靠性试验；环境技术；
环境试验与可靠性试验的相关内容,分析了两者的特点及相互关系。同时也给出了实际使用中选用试验的原则,探讨了环境技术在可靠性试验中的影响和作用,指出了适当、有效地利用环境技术有利于提高产品的可靠性。
一、环境试验与可靠性试验
1.环境试验与可靠性试验的关系。环境试验是产品最基本的试验,只有通过了环境合格鉴定试验的产品才能投入可靠性增长试验;通过了环境验收试验的产品才可投入可靠性验收试验。如美军标MIL-STD-785B中明确地指出:“应该把MIL-STD-810中描述的环境试验看作可靠性研制和增长的早期部分。这些试验必须在研制初期进行,以保证有足够的时间和资源来纠正试验中暴露的缺陷,而且这些纠正措施必须在环境应力下得到验证,并将这些信息作为可靠性大纲中一个不可缺少的部分纳入故障报告、分析、纠正措施系统(FRACAS)。同时,这两种试验基本上都采用试验室试验方法,在规定的受控环境中进行,所采用的环境设备和试验方法包括相应的夹具设计原则都可以相互借鉴。对进行环境试验所用的环境条件的研究,为可靠性试验条件的制定提供了先决信息,同时可靠性试验剖面中的温度、振动量值的确定与相应环境条件的确定基本相同。可以认为,环境试验是可靠性试验的基础和前提,许多环境试验工作应在可靠性试验之前开展,为可靠性试验提供信息和依据。
2.环境试验与可靠性试验的区别。从某种意义上说,任何试验都在一定的环境条件下进行,都可看作环境试验,但实际上只有产品研制过程中某些以考核所设计或生产的产品对预定工作环境适应性为目标的试验才称之为环境试验。这并不涉及产品能维持其本身具有的、多长时间的适应能力的定量指标。显然,若产品不能适应预定的环境,就根本谈不上可靠不可靠了。从另一种意义上来说,环境试验和其它试验都有利于提高产品的可靠性,至少从这些试验中可以得到一些故障信息。尽管环境试验和可靠性试验都是在对产品施加环境应力的条件下进行,但两者在试验目的、所用的环境因素数量、试验时间确定准则,环境应力选用准则以及试验终止决策准则方面是大不相同的。例如:环境试验中试件在高、低贮存温度下贮存时间为48 h、24 h(或者是贮存温度能完全暴露产品贮存时所有可能出现缺陷的时间),而可靠性试验的时间是根据试验剖面计算出来的,时间一般为30～60 min,反复施加,总时间可能相同,但作用机理不同;振动应力尽管计算方法相同,但量级差别很大,虽可以进行试验加速转换,由于可靠性试验是在温度和振动两种应力作用下,与高量级振动的环境试验相比,对产品的影响显然不同。可见,这两种试验不能相互取代。但是对空空导弹的可靠性试验,在处理自由飞这种短时间、高量值的环境剖面时,可以从经济和有效模拟等方面进行考虑,只对产品进行自由飞振动试验,将试验结果直接应用到产品可靠性工程中。以环境试验的代表性标准GJB 150《军用设备环境试验方法》(相当于MIL-STD-810 C)及可靠性试验标准GJB 899《可靠性鉴定和验收试验》(相当于MIL-STD-781)两个标准为基础,对环境试验和可靠性试验作一比较,比较的是鉴定试验。实际上,可靠性验收试验和鉴定试验基本相同。只是增长试验和鉴定试验有些差别。因此,可靠性试验必须能够评价或通过方法来提高产品能正常工作的时间;环境适应性是考核产品在极值环境条件下正常工作的能力。这两种试验在产品研制和生产中,只能相互补充而不能取代。
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二、环境试验与可靠性试验的关系分析
1.可靠性试验需要以环境试验中对于环境条件的研究结果为基础。产品可靠性水平较低的引发因素是多个方面的，但最为根本性的因素仍然在于产品使用环境的恶劣性。从这一角度上来说，为保障产品能够在正常使用环境下实现其所具备的相关功能应用，满足产品研发合同标准以及可靠性试验过程中的定量指标参数，首先需要做好的工作即是对产品未来使用环境条件以及相关因素的认知与分析，结合产品未来期间的使用环境条件与相关因素，展开对产品的可靠性设计与实验。而如何认知并分析产品未来使用期间所涉及到的环境因素呢？环境试验无疑是最为有效与直接的方式之一。从这一角度上来说，环境试验所得出的研究成果能够为可靠性试验中环境应力类型以及量值的选取提供必要的参照与支持。
2.环境试验是可靠性试验的先决条件。需要注意的一点是，环境试验的最关键目的在于实现对产品对象环境适应能力的考查与评估，而产品对象相对于环境的适应能力同样是产品在各个阶段所需要重点关注的质量特性之一，同时也是产品对象进一步开展可靠性试验的基础所在。简单来说，产品对象环境适应能力主要是指在产品对象预计的使用寿命周期内，可能涉及到的各种环境条件因素在共同作用于产品状态下，产品性能的实现能力。从实践经验的角度上来说，产品对象若无法适应其未来可能应用的环境，无论产品具备怎样的技术性能优势，其均不具备可靠性特征。从而验证了环境试验是可靠性试验的先决条件这一论点。
三、环境技术在产品可靠性试验中的应用
1.高效ESS试验。国外20世纪70年代末兴起的、可以发现可靠性缺陷的一种有效的方法。它可以暴露装机元器件潜在的固有缺陷以及工艺和过程引入的缺陷,而不降低产品性能或损坏产品,从而使生产过程的输出缺陷率和现场使用故障率降低。如地面发控设备中的一个程序控制组合,在执行飞行试验任务中经常出现故障,需要备份组合并有专人保驾,做高效ESS试验后,多台产品经受飞行试验和现场使用的考验,均未出现故障,平均故障间隔时间从原来十几小时提高到几百小时。用环境应力激发潜在缺陷的机理和效果对非电子产品也同样适用,国内有些单位已开始进行探索,如上海航天局对陀螺敏感元件、上海自动化仪表所对小型仪表就应用温度循环和随机振动的方式进行筛选都取得了较好的效果。
2.其它环境试验。主要包括气候环境、力学环境和电磁环境模拟试验,为了证实所研制产品的环境适应能力和所处环境下的可靠性,上述环境试验就成为必不可少的手段。这些环境试验可用于各种可靠性试验,此外,还适用于产品研制阶段的鉴定试验和定型后的例行试验、加速寿命试验和可靠性增长模拟试验等。鉴定试验和例行试验是环境试验的主要组成内容,前者主要考核产品的环境适应能力和在极限环境条件下工作的可靠性,后者主要是对已定型的批量生产产品进行抽样试验,以考核材料和工艺的稳定性,保证使用可靠性,大多数情况都在模拟环境下进行。加速寿命试验适用于机械结构等使用寿命长、故障间隔时间也长的产品,从而节省时间、经费,即在载荷和环境应力上予以强化,温度、振动或冲击是常用的环境因素。通常RGT是在真实环境下进行,但不是所有的情况都能实现,如卫星、导弹等上天产品在发射前,先要进行模拟空间环境条件的地面试验,地面系统往往难以找到合适的真实试验环境(如极限低温),也必须用人工模拟环境代替,当然,系统在外场使用是处于真实的使用环境之中,外场暴露的故障模式是比较真实的,因此,内场模拟试验需与外场试验相结合。
总之，环境技术是可靠性试验的先决条件,它可以优化产品可靠性试验的设计方案,避免重复,节省试验成本,对提高产品可靠性有着重要的影响和作用。
参考文献：
[1]赵英，浅谈环境试验与可靠性试验的关系.2017.
[2]李敏，探讨环境试验与可靠性试验的关系及其应用.2017.
论文作者:冯志
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
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