1 環境模擬技(ji)術是新的綜合性工程技(ji)術
社會的(de)(de)(de)(de)發展和(he)科(ke)學(xue)技術的(de)(de)(de)(de)進(jin)步，要(yao)(yao)求(qiu)人(ren)的(de)(de)(de)(de)生存和(he)工作(zuo)空間(jian)不(bu)斷擴大(da)，對(dui)(dui)各類(lei)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)數量和(he)質量的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)不(bu)斷提(ti)高，相應地(di)，對(dui)(dui)人(ren)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境適應性和(he)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境可靠(kao)性也提(ti)出了(le)(le)更高的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。為此，需(xu)要(yao)(yao)進(jin)行(xing)各種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境適應性及(ji)(ji)可靠(kao)性試(shi)(shi)驗(yan)，對(dui)(dui)所有產品(pin)（電(dian)子(zi)及(ji)(ji)電(dian)工產品(pin)，常規(gui)及(ji)(ji)非常規(gui)兵器(qi)(qi)，飛行(xing)器(qi)(qi)、艦(jian)船及(ji)(ji)機動車(che)輛等）都制定相應的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境試(shi)(shi)驗(yan)規(gui)范，并不(bu)斷地(di)修訂和(he)更新。美國(guo)2000年元旦(dan)正式(shi)頒布的(de)(de)(de)(de)新軍(jun)標MIL-STD-810F代表了(le)(le)目前*新的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境試(shi)(shi)驗(yan)要(yao)(yao)求(qiu)，據此，各國(guo)先(xian)后建立(li)了(le)(le)各種(zhong)(zhong)類(lei)型、不(bu)同規(gui)模(mo)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境模(mo)擬(ni)試(shi)(shi)驗(yan)設備，在這些(xie)設備中(zhong)再(zai)現各種(zhong)(zhong)環(huan)(huan)(huan)境條件，進(jin)行(xing)環(huan)(huan)(huan)境適應性及(ji)(ji)可靠(kao)性試(shi)(shi)驗(yan)。*新的(de)(de)(de)(de)進(jin)展是進(jin)行(xing)各類(lei)人(ren)機系統的(de)(de)(de)(de)綜合環(huan)(huan)(huan)境動態試(shi)(shi)驗(yan)。 我(wo)國(guo)(guo)自20世紀60年代以來，為了(le)滿(man)足(zu)兵(bing)(bing)器(qi)、飛機(ji)、人造衛星、火車和(he)汽車等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)、研(yan)(yan)制和(he)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)需要，自主生產(chan)了(le)相當數量(liang)的(de)(de)(de)(de)各(ge)類不同規(gui)(gui)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)(mo)擬設(she)(she)(she)備(bei)(bei)。近十幾年來，建成了(le)一些達到水平、具有(you)自己特色的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)，如“重武器(qi)環(huan)(huan)(huan)境(jing)室”、“某(mou)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)場(chang)常規(gui)(gui)兵(bing)(bing)器(qi)大(da)型環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)”和(he)“KM6大(da)型空(kong)(kong)(kong)間環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)”等(deng)(deng)(deng)地面、空(kong)(kong)(kong)中和(he)空(kong)(kong)(kong)間環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)。在國(guo)(guo)外(wai)，50年代以來，為了(le)適應兵(bing)(bing)器(qi)、航(hang)空(kong)(kong)(kong)和(he)航(hang)天產(chan)品的(de)(de)(de)(de)發展，亦先后(hou)建立(li)了(le)各(ge)類不同規(gui)(gui)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)(mo)擬設(she)(she)(she)備(bei)(bei)，如英國(guo)(guo)皇家陸軍科學研(yan)(yan)究(jiu)院車輛(liang)環(huan)(huan)(huan)境(jing)實驗(yan)(yan)室、維也納車輛(liang)研(yan)(yan)究(jiu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)中心(xin)的(de)(de)(de)(de)機(ji)車和(he)車廂靜動態環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、美國(guo)(guo)阿伯丁試(shi)(shi)驗(yan)(yan)場(chang)兵(bing)(bing)器(qi)環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、法國(guo)(guo)圖魯(lu)茲航(hang)空(kong)(kong)(kong)研(yan)(yan)究(jiu)中心(xin)高空(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)擬設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、美國(guo)(guo)格(ge)魯(lu)門公司及波音(yin)公司的(de)(de)(de)(de)高空(kong)(kong)(kong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)艙、美國(guo)(guo)NASA約翰遜空(kong)(kong)(kong)間中心(xin)的(de)(de)(de)(de)大(da)型空(kong)(kong)(kong)間環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)和(he)日本筑波空(kong)(kong)(kong)間環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)(mo)艙等(deng)(deng)(deng)。 伴隨著環(huan)(huan)(huan)模(mo)(mo)設(she)備(bei)和(he)(he)(he)(he)(he)環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，在(zai)(zai)實踐和(he)(he)(he)(he)(he)解(jie)決理(li)論(lun)問題的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，吸收了(le)(le)多(duo)門(men)學(xue)(xue)科（熱學(xue)(xue)、力(li)學(xue)(xue)、電(dian)學(xue)(xue)、生物學(xue)(xue)、醫學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)(he)光學(xue)(xue)等）和(he)(he)(he)(he)(he)多(duo)項技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)（制冷、真空(kong)、空(kong)調、自(zi)動控(kong)制、計量等）的(de)(de)(de)相關理(li)論(lun)和(he)(he)(he)(he)(he)方法，形成了(le)(le)一個獨(du)立的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)理(li)論(lun)體系——環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)。環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)是一門(men)新的(de)(de)(de)邊(bian)緣(yuan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)，主要研(yan)(yan)究各種自(zi)然環(huan)(huan)(huan)境(jing)及(ji)(ji)誘發(fa)環(huan)(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)(de)人(ren)工再(zai)現技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)(he)(he)在(zai)(zai)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)環(huan)(huan)(huan)境(jing)下的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)。環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)設(she)備(bei)和(he)(he)(he)(he)(he)環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)經(jing)歷了(le)(le)由單參(can)數模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)到(dao)多(duo)參(can)數模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)，從靜(jing)態(tai)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)到(dao)動態(tai)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)，從產品試(shi)驗(yan)到(dao)人(ren)機系統環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)過(guo)程(cheng)。它當前的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)方向是：建立整機多(duo)參(can)數綜(zong)(zong)合動態(tai)環(huan)(huan)(huan)境(jing)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)設(she)備(bei)，進行多(duo)參(can)數綜(zong)(zong)合動態(tai)環(huan)(huan)(huan)境(jing)試(shi)驗(yan)和(he)(he)(he)(he)(he)人(ren)機系統綜(zong)(zong)合環(huan)(huan)(huan)境(jing)動態(tai)試(shi)驗(yan)，以及(ji)(ji)進行虛擬(ni)(ni)(ni)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究和(he)(he)(he)(he)(he)應(ying)用。 2 環境模擬分類 人類生(sheng)活和(he)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)在(zai)極(ji)其復雜的自然和(he)人工(gong)(gong)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)中，環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)因(yin)素(su)對(dui)(dui)人的生(sheng)存和(he)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，以(yi)及對(dui)(dui)產(chan)品(pin)的可靠性(xing)都有(you)重(zhong)要影(ying)響。1971年美國(guo)對(dui)(dui)機(ji)載(zai)電(dian)(dian)子設(she)備進行全(quan)年故障(zhang)率(lv)分(fen)析后(hou)得出結論(lun)：由于(yu)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)因(yin)素(su)造(zao)成(cheng)的占50%以(yi)上。因(yin)此(ci)，研究各種(zhong)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的性(xing)質和(he)特點，分(fen)析其對(dui)(dui)人類生(sheng)活和(he)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，以(yi)及對(dui)(dui)產(chan)品(pin)造(zao)成(cheng)的影(ying)響有(you)極(ji)其重(zhong)大的現實意義(yi)。環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)種(zhong)類通常(chang)分(fen)為氣候環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)、力學環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)、電(dian)(dian)磁環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)和(he)復合環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)。 氣候環境又可分為地面環境、空中環境和空間環境。由于地面環境和空中環境的交融，通常按環境參數分為溫度環境、壓力環境、濕熱環境、砂塵環境、煙霧環境、雨環境、霉菌環境和太陽輻照環境以及多參數綜合環境。空間環境是個特殊的環境，相對獨立，通常包括高真空環境、冷黑環境、微重力環境、高能帶電粒子環境、弱磁場環境、原子氧環境、微流星環境、空間碎片環境、等離子體環境和磁層亞爆環境等。力學環境包括加速度環境、振動環境
、沖擊環境(jing)和噪聲環境(jing)。 3 環境模擬設備 3.1 地面(mian)環境模擬(ni)設備 地面(mian)環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)設備(bei)主(zhu)要有低(di)溫環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、高溫環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、濕熱(re)環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、太(tai)陽輻照環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、砂塵環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、雨環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、浸漬環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、酸性環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、爆炸性大氣環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)、積冰/凍雨環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)和霉菌環(huan)境模(mo)擬(ni)(ni)(ni)等設備(bei)。 由于地面兵(bing)器(qi)的(de)(de)空運(yun)及機(ji)載(zai)使(shi)用(yong)，傳(chuan)統的(de)(de)地面兵(bing)器(qi)空中使(shi)用(yong)時可(ke)能會遭遇(yu)特殊環(huan)境，如快速溫(wen)度(du)變化、溫(wen)度(du)沖擊(ji)和溫(wen)壓(ya)環(huan)境。對于整機(ji)，這些環(huan)境的(de)(de)模擬在技術(shu)上有一定(ding)的(de)(de)難(nan)度(du)。 當前地面(mian)環境模(mo)擬(ni)(ni)的(de)主要發展方向(xiang)是(shi)多參(can)(can)數綜合(he)(he)動態(tai)(tai)環境模(mo)擬(ni)(ni)。美(mei)國*新的(de)MIL-STD-810F軍(jun)(jun)標規定了溫(wen)度(du)、濕度(du)、低氣(qi)壓(ya)、振動四綜合(he)(he)環境試驗；英國皇(huang)家陸軍(jun)(jun)科學(xue)研(yan)究院的(de)車輛環境實驗室(shi)允許882.6kW的(de)坦克車在開(kai)車狀態(tai)(tai)下(xia)模(mo)擬(ni)(ni)低氣(qi)壓(ya)、溫(wen)度(du)環境；美(mei)國陸軍(jun)(jun)阿伯丁靶場(chang)的(de)兵器環境試驗設備能(neng)讓車輛在行駛道路條(tiao)件(jian)下(xia)模(mo)擬(ni)(ni)低溫(wen)、高溫(wen)、濕熱、低氣(qi)壓(ya)等單參(can)(can)數環境和多參(can)(can)數組(zu)合(he)(he)環境。 該(gai)設備(bei)有1000m3、145m3和45m3 3個(ge)環境室(shi)，采用(yong)1套空氣制冷系統(tong)和各自獨(du)立的(de)電(dian)加熱設備(bei)，低溫可達到-100℃，高溫可達80℃，于1984年建成并經國(guo)家驗收，在大(da)型環模設備(bei)中首次(ci)成功采用(yong)了空氣制冷。該(gai)設備(bei)試(shi)驗間尺寸為16m×8m×8m（長×寬×高），溫度范圍為常溫～50℃，濕度可到85×（1±005） RH（≤40℃），太陽輻射強度1kW/m2，模擬的(de)風速為35m/s。 3.2 空(kong)中環境模(mo)擬(ni)設(she)備 目前，空中環境模(mo)擬試(shi)驗主要(yao)有(you)飛(fei)機環境控(kong)制(zhi)系統空中環境模(mo)擬試(shi)驗和飛(fei)機發動機高空性能試(shi)驗。 （1）飛機(ji)環控(kong)系(xi)統空(kong)中環境(jing)模擬(ni)試驗。這(zhe)類試驗模擬(ni)空(kong)中飛行時的外(wai)界(jie)大氣壓力和(he)(he)(he)溫度（蒙皮熱附面層恢復溫度），以及發(fa)動機(ji)壓氣機(ji)引氣參數和(he)(he)(he)沖壓空(kong)氣參數（溫度、壓力和(he)(he)(he)流量）。主要的環境(jing)試驗有部件(jian)（附件(jian)）試驗、環控(kong)系(xi)統試驗和(he)(he)(he)環控(kong)系(xi)統聯合（包括座艙和(he)(he)(he)設(she)備(bei)艙）試驗。 （2）發動(dong)機(ji)高空性能(neng)試驗(yan)(yan)。發動(dong)機(ji)高空性能(neng)試驗(yan)(yan)在發動(dong)機(ji)高空性能(neng)試驗(yan)(yan)臺上進行。 當前，空中(zhong)環(huan)境(jing)模擬的(de)(de)發展方向是：模擬飛行器(qi)，特別是高(gao)速飛行器(qi)飛行任務(wu)(wu)包線(xian)確定的(de)(de)氣(qi)壓和溫(wen)(wen)度(du)變化環(huan)境(jing)；模擬由飛行任務(wu)(wu)包線(xian)與發動(dong)機工(gong)作狀態變化共同確定的(de)(de)壓氣(qi)機引氣(qi)參數(shu)(shu)(shu)變化和沖壓空氣(qi)參數(shu)(shu)(shu)變化（流量、壓力和溫(wen)(wen)度(du)變化）。這(zhe)是多(duo)參數(shu)(shu)(shu)綜合的(de)(de)動(dong)態環(huan)境(jing)模擬。 （3）空(kong)(kong)間(jian)環境模擬。空(kong)(kong)間(jian)環境模擬試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)主(zhu)要有(you)：熱平(ping)衡試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（載人(ren)及無人(ren)航(hang)天(tian)器），熱真(zhen)空(kong)(kong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（載人(ren)及無人(ren)航(hang)天(tian)器），載人(ren)航(hang)天(tian)器人(ren)機組合(he)艙(cang)外(wai)活(huo)動的(de)空(kong)(kong)間(jian)環境試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，微重力(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，空(kong)(kong)間(jian)輻照環境試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，空(kong)(kong)間(jian)高(gao)能粒子(zi)輻照試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，電(dian)子(zi)、質子(zi)、紫(zi)外(wai)線綜合(he)輻照試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，原子(zi)氧、紫(zi)外(wai)線綜合(he)輻照試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，空(kong)(kong)間(jian)碎片及微流星環境試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，空(kong)(kong)間(jian)防污(wu)染環境試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，磁環境試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)等。目前常用熱真(zhen)空(kong)(kong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、熱平(ping)衡試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、艙(cang)外(wai)活(huo)動試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)和微重力(li)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。 它的(de)主容器(qi)(qi)(qi)（立(li)式）直徑(jing)12m，高22.4m，主輔容器(qi)(qi)(qi)總容積3200m3，可以(yi)完成載人航天(tian)器(qi)(qi)(qi)和大(da)型(xing)衛星(xing)的(de)熱真空(kong)及(ji)熱平(ping)衡試(shi)(shi)驗(yan)、宇航員艙外(wai)活動環境試(shi)(shi)驗(yan)和航天(tian)器(qi)(qi)(qi)系統及(ji)部(bu)件試(shi)(shi)驗(yan)，已承擔“神州(zhou)號飛(fei)船(chuan)”及(ji)我國多(duo)種人造衛星(xing)的(de)空(kong)間環境試(shi)(shi)驗(yan)。其規模及(ji)技術總體(ti)水平(ping)排在美(mei)國、俄羅斯和歐共體(ti)之(zhi)后，日(ri)本及(ji)印度(du)之(zhi)前，居(ju)世界(jie)第4位。 美國*近(jin)計劃開始新(xin)的大型(xing)受(shou)(shou)控(kong)生態生保(bao)(bao)地面(mian)(mian)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)——“行(xing)星(xing)受(shou)(shou)控(kong)生態生保(bao)(bao)系統聯(lian)合試(shi)(shi)驗(yan)(yan)”（BIOPlex）。它(ta)是一個大型(xing)的綜合性模(mo)(mo)(mo)擬(ni)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)基(ji)地，除(chu)能進行(xing)受(shou)(shou)控(kong)生態生保(bao)(bao)永(yong)久基(ji)地地面(mian)(mian)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)外，還可以(yi)(yi)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)行(xing)星(xing)景觀、機械(xie)活動(dong)、出艙(cang)(cang)活動(dong)和(he)運輸車工作(zuo)等復雜的艙(cang)(cang)外航(hang)天任務。另外，在這些試(shi)(shi)驗(yan)(yan)艙(cang)(cang)內可以(yi)(yi)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)類似(si)火(huo)星(xing)和(he)月球表面(mian)(mian)的光照(zhao)情況。這也是將來我國在深空探(tan)測載人航(hang)天環境模(mo)(mo)(mo)擬(ni)方面(mian)(mian)的發(fa)展趨勢。 4 結束語 綜(zong)上所述，環(huan)(huan)境(jing)(jing)模(mo)擬(ni)(ni)設(she)備和環(huan)(huan)境(jing)(jing)試(shi)驗技術經歷了由(you)單(dan)參數(shu)模(mo)擬(ni)(ni)到多參數(shu)模(mo)擬(ni)(ni)，從靜態模(mo)擬(ni)(ni)到動態模(mo)擬(ni)(ni)的(de)(de)發展(zhan)過程。發展(zhan)方向是建立整機多參數(shu)綜(zong)合(he)動態環(huan)(huan)境(jing)(jing)模(mo)擬(ni)(ni)設(she)備和進(jin)(jin)行多參數(shu)綜(zong)合(he)動態環(huan)(huan)境(jing)(jing)模(mo)擬(ni)(ni)試(shi)驗及(ji)人機系統(tong)綜(zong)合(he)環(huan)(huan)境(jing)(jing)模(mo)擬(ni)(ni)試(shi)驗。該項技術可以在環(huan)(huan)模(mo)設(she)備中再現各種環(huan)(huan)境(jing)(jing)條件，進(jin)(jin)行產品的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)(jing)適應性(xing)(xing)和環(huan)(huan)境(jing)(jing)可靠性(xing)(xing)試(shi)驗，以及(ji)人的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)(jing)適應性(xing)(xing)和人機工效(xiao)等方面的(de)(de)試(shi)驗。 應當加(jia)快我國的環境模擬技術研(yan)究和(he)設備建設，以達到水平，為(wei)國防建設和(he)國民經(jing)濟的發展(zhan)做出貢獻。
|
