GJB150.5A-2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第5部分：溫度沖擊試驗

1 范圍
本部分規(guī)定了軍用裝備實驗室溫度沖擊試驗的目的與應(yīng)用、剪裁指南、信息要求、試驗要求、試驗過程和結(jié)果分析的內(nèi)容。
本部分適用于對軍用裝各進行溫度沖擊試驗。
2 引用文件
下列文件中的有關(guān)條款通過引用而成為本部分的條款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版本都不適用于本部分，但提倡使用本部分的各方探討使用其最新版本的可能性。 凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本適用于本部分。
GJB 150.lA-2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法    第 1 部分：通用要求
GJB 150.3A -2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法  第 3 部分：高溫試驗
GJB 150.4A -2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法  第 4 部分：低溫試驗
GJB 150.?A-2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法   第7部分：太陽輻射試驗
GJB 1172.12-1991 軍用設(shè)備氣候極值 空中氣溫
GJB 4239 裝備環(huán)境工程通用要求
3 目的和應(yīng)用
3. 1 目的
本試驗的目的在于確定裝備在經(jīng)受周圍大氣溫度的急劇變化（溫度沖擊）時，是否產(chǎn)生物理損壞或性能下降。
注：本試驗的 “急劇變化” 是指溫度變化率大千10°C/min。
3.2 應(yīng)用
3.2. 1 正常環(huán)境
本試驗適用千可能會在空氣溫度發(fā)生急劇變化的地方使用的裝備。本試驗僅用來評價溫度急劇變化
對裝備的外表面、 安裝在外表面的零部件、 或裝在靠近外表面的內(nèi)部零部件的影響。 典型情況如下：
a) 裝備在熱區(qū)域和低溫環(huán)境之間轉(zhuǎn)換；
b) 通過高性能運載工具， 從地面高溫環(huán)境升到高空（只是熱到冷）；
c) 僅用外部材料（包裝或裝備表面材料）進行試驗時，從處在高空和低溫條件下熱的飛機防護殼體 內(nèi)向外空投。
3.2.2 安全性和環(huán)境應(yīng)力篩選
除3.3所述外， 本試驗適用于揭示裝備暴露在低于極端溫度變化速率（只耍試驗條件不超過裝備的設(shè)計極限）下通常出現(xiàn)的安全性問題和潛在的缺陷。 本試驗雖然用作環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)，但經(jīng)適當(dāng)工 程處理后，也可以將其作為一個篩選試驗（使用更極端溫度的溫度沖擊），用來揭示裝備暴露在低于極端溫度變化條件下會出現(xiàn)的潛在缺陷。
3.3 限制
3.3. 1 本試驗不適用于：
a) 因其包裝和安裝位置等原因不會經(jīng)受急劇的極端溫度變化的裝備；
b) 會經(jīng)受空氣和液體或在兩種液體之間轉(zhuǎn)移造成溫度沖擊的裝備；
c) 會經(jīng)受發(fā)動機壓縮機排出的氣體、 或氣動加載產(chǎn)生的快速瞬間加熱引起的溫度沖擊的裝備；
d) 受火烤熱后用水冷卻的裝備。
3.3.2 本試驗不適用于使用在不同環(huán)境轉(zhuǎn)換過程中不會產(chǎn)生顯著的溫度沖擊的裝備（若用千環(huán)境應(yīng)力篩選除外）。
3.3.3 本試驗不能代替GJB 150.JA-2009和GJB 150.4A-2009,對長期暴露千極端溫度后的裝備進行性能評價。
4 剪裁指南
4. 1 選擇試驗方法
4. 1. 1 概述
分析有關(guān)技術(shù)文件的要求， 應(yīng)用裝備（產(chǎn)品）訂購過程中實施GJB 4239得出的成果， 確定裝備壽命期內(nèi)溫度沖擊環(huán)境出現(xiàn)的階段， 根據(jù)下列環(huán)境效應(yīng)確定是否需要進行本試驗。 當(dāng)確定需要進行本試驗，且本試驗與其他環(huán)境試驗使用同 一試件時， 還需確定本試驗與其他試驗的先后順序。
4. 1.2 環(huán)境效應(yīng)
溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴(yán)重，離外表面越遠（當(dāng)然，與相關(guān)材料的特性有關(guān)），溫度變化越慢，影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉的裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或永久地影響裝備的工作。下面是裝備暴露千溫度沖擊環(huán)境時可能引發(fā)的問題示例?？紤]以下典型問題， 有助于確定本試驗是否適用于受試裝備：
a) 典型物理效應(yīng)有：
    1) 玻瑕容器和光學(xué)儀器的碎裂；
    2) 運動部件的卡緊或松弛；
    3) 爆炸物中固態(tài)藥丸或藥柱產(chǎn)生裂紋；
    4) 不同材料的收縮或膨脹率、 或誘發(fā)應(yīng)變速率不同；
    5) 零部件的變形或破裂；
    6) 表面涂層開裂；
    7) 密封艙泄漏；
    8) 絕緣保護失效。
b) 典型化學(xué)效應(yīng)有：
    l) 各組分分 離；
    2)        化學(xué)試劑保護失效。
c) 典型電效應(yīng)有：
    l) 電氣和電子元器件的變化；
    2) 快速冷凝水或結(jié)霜引起電子或機械故陷；
    3) 靜電過蜇。
4. 1.3 選擇試驗順序 
4. 1. 3. 1 一般要求
見GJB 150.IA-2009中的 3.6。
4. 1. 3. 2 特殊要求
利用高、低溫試驗獲得的試件溫度響應(yīng)特性和性能測雖方面的信息，可幫助確定本試驗程序要采用的試驗條件。 因此， 本試驗一般在高低溫試驗之后進行。
4.2 選擇試驗程序
4.2. 1 概述
本試驗包括兩個溫度沖擊試驗程序：程序I---恒定和程序II---循環(huán)
4.2.2 選擇試驗程序時考慮的因素
選擇試驗程序時主要應(yīng)考慮以下因素：
a) 使用中預(yù)期的暴露溫度；
b) 裝備在保陷或使用時的技術(shù)狀態(tài)；
c) 環(huán)境應(yīng)力篩選要求。
4.2.3 各程序的差別
雖然兩個程序都涉及溫度條件和性能測試， 但它們的高溫沖擊極值是不同的：
a) 程序I —??程序I 的每個極值沖擊條件采用恒定的溫度。因為在許多情況下，溫度沖擊
本身比其他溫度效應(yīng)籃要得多，所以試驗可以用兩個恒定溫度進行。特別是在希望采用更嚴(yán)酷 的沖擊（例如要評價安全性或初始設(shè)計）時和在要使用極值溫度時要采用恒定溫度沖擊程序。
b) 程序II 一循環(huán)。若要求對真實環(huán)境進行仔細地模擬時，應(yīng)使用程序II.因為高溫是隨著相應(yīng)的日循環(huán)出現(xiàn)的。 根據(jù)有關(guān)文件確定裝備應(yīng)達到的功能（工作要求），并確定會引起溫度沖擊的環(huán)境。
.3 確定試驗條件
4. 3. 1 概述
選定本試驗和相應(yīng)程序后，還應(yīng)根據(jù)有關(guān)文件的規(guī)定、應(yīng)力篩選要求以及為該程序提供的信息選定該程序所用的試驗條件和試驗技術(shù)。若有實測數(shù)據(jù)，則應(yīng)使用實測數(shù)據(jù)。 本試驗將暴露條件歸納為飛機飛行暴露、 空運－沙漠暴露和陸運或空運－寒冷暴露
宜根據(jù)預(yù)期的使用情況和極端暴露值的范圍確定試驗條件，但需要發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷時， 也可加大試驗魚值。 確定呈值時應(yīng)考慮：
a) 飛機飛行暴露。適用于經(jīng)歷下列環(huán)境條件的裝備：暴露于沙漠或熱帶地面的熱環(huán)境，并可能直接受到日曬加熱，但幾分鐘后又暴露在與飛行高度相對應(yīng)的極端低溫環(huán)境中。
b) 空運-沙漠暴露。適用于利用高空飛行中不加熱、且具有環(huán)境溫度（不考慮日曬加熱）的飛機貨艙在沙漠地區(qū)上空運輸?shù)难b備。
c) 陸運或空運－寒冷暴露。適用于檢驗受到下列環(huán)境影響的裝備：寒冷地區(qū)進出具備加熱措施的貯存?zhèn)}庫、 維修場所或其他設(shè)施，或進出具備加熱措施的貨艙。
d)工程設(shè)計。適用于發(fā)現(xiàn)設(shè)計裕度方面的問題。
e)環(huán)境應(yīng)力篩選。適用于評價工藝方面的問題。
4.3.2 氣候條件
氣候條件應(yīng)根據(jù)裝備預(yù)期工作和貯存的地理區(qū)的氣候數(shù)據(jù)確定。裝備暴露于不同的地面氣候類型中得到的實際響應(yīng)溫度， 可以從裝備工作或貯存技術(shù)狀態(tài)的高、 低溫暴露試驗(GJB 150.3A-2009、GJB l 50.4A-2009 和GJB 150.7A-2009)的結(jié)果中獲得。 對于貯存技術(shù)狀態(tài)，必須考慮在不同的氣候中貯存和運輸期間太陽輻射的誘發(fā)效應(yīng)。
4.3.3 暴露條件
4. 3. 3. 1 概述
應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)或有關(guān)文件選擇試驗溫度。若沒有這些數(shù)據(jù)或文件，可以根據(jù)裝備預(yù)計的部署應(yīng)用情況或?qū)⒁渴鸬膮^(qū)域，或根據(jù)其最極端的非工作溫度要求確定試驗溫度。建議使用的溫度范圍應(yīng)反映預(yù)期的使用情況，而不是某 一個任意的極值范圍。
4.3.3.2 部署應(yīng)用（飛機飛行暴露）
裝備暴露于空中飛行工作環(huán)境期間，經(jīng)受的熱應(yīng)力和溫度變化速率取決千周圍環(huán)境條件、飛行條件和機上環(huán)境控制系統(tǒng)的性能。 不同高度上的大氣溫度可以從GJB 1172.12-1991中查到。
4.3.3.3 空運／空投
這種暴露的試驗條件要根據(jù)飛機貨艙內(nèi)（或其他運輸位笠）可能的條件和空投地面著陸點可能的條件而定。高空中的溫度可以從GJB1172.12-1991中查到。地表高溫極值應(yīng)根據(jù)GJB150.3A -2009中的 相關(guān)內(nèi)容確定。
注：裝備的包裝通常會減輕溫度沖擊?？者\／空投時，裝備本身可能不會受到明顯的溫度沖擊。
4.3.3.4 地面運輸／空運---北極
在寒冷地區(qū)采取供暖加熱措施的室內(nèi)條件是21°C和25％的相對濕度，這些條件與北極地區(qū)正常加熱后和飛機上正常加熱后的實際情況大致相當(dāng)。外部環(huán)境條件的選擇應(yīng)根據(jù)GJB150.4A-2009的相應(yīng)的氣候類型或地區(qū)確定。
4.3.3.5 工程設(shè)計
采用能反映預(yù)期的極端貯存條件的試驗條件。 
4.3.4 試驗持續(xù)時間（沖擊次數(shù)）
對暴露于溫度沖擊可能性很小的裝備，在每種相應(yīng)的條件下只進行一次溫度沖擊。當(dāng)預(yù)計裝備比較頻繁地暴露于溫度沖擊環(huán)境時，沒有多少可用的數(shù)據(jù)用于證實具體的沖擊次數(shù)。較好的方案是在每種條 件下進行3次或3次以上沖擊，沖擊次數(shù)主要由預(yù)計的使用事件來決定。本試驗的目的是確定快速的溫 度變化對裝備的影響，因此，試件暴露于溫度極值的持續(xù)時間或者等于實際的工作時間，或者等于達到溫度穩(wěn)定所需要的時間。
4.3.5 高溫暴露極值
裝備在熱和基本熱氣候區(qū)于太陽下貯存期間很可能經(jīng)受最大的加熱影響。因此，從熱到冷的轉(zhuǎn)換應(yīng) 在試件穩(wěn)定在其貯存高溫的情況下進行；從冷到熱的轉(zhuǎn)換，應(yīng)在相應(yīng)的循環(huán)中，高溫試驗箱內(nèi)的空氣溫 度達到最高貯存溫度的情況下進行。在從冷到熱的轉(zhuǎn)換完成以后，立即通過適當(dāng)?shù)娜昭h(huán)(GJB150.3A 一2009)使高溫箱開始循環(huán)，該循環(huán)從經(jīng)受最高氣溫的那個小時開始直到試件達到最高工作響應(yīng)溫度為止（見GJB150.3A-2009中的4.3.4.3b)）。其他試驗，例如應(yīng)力篩選試驗，可能要求更極端的溫度。
4.3.6 試件的技術(shù)狀態(tài)
試件的技術(shù)狀態(tài)對試驗結(jié)果有很大影響，因此，要按裝備預(yù)期的貯存、運輸或使用時的技術(shù)狀態(tài)進行試驗。至少應(yīng)考慮以下情況：
a) 裝在運輸／貯存容器內(nèi)或運輸箱內(nèi)，以及將處于一種溫度狀態(tài)的產(chǎn)品裝到處于另一個溫度值的容器內(nèi)；
b) 有保護或無保護狀態(tài)；
c) 正常使用狀態(tài)；
d) 為特殊用途改裝后的狀態(tài)；
e) 適用于空投的包裝。
4.3. 7 溫度穩(wěn)定
試件溫度穩(wěn)定（在轉(zhuǎn)換之前）的時間至少應(yīng)保證試件整個外部的溫度均勻致。 
4.3.8 相對濕度
大部分試驗方案都不控制相對濕度。但是溫度沖擊試驗過程中的相對濕度，對某些常見的多孔滲水材料（如纖維材料）可能有顯著的影響-滲入的濕氣可以移動并在結(jié)冰時會膨脹。除專門提出要求外，否則不必考慮控制相對濕度。
4.3.9 轉(zhuǎn)換時間
應(yīng)保證轉(zhuǎn)換時間能反映壽命期剖面中實際溫度沖擊的相應(yīng)時間。轉(zhuǎn)換時間應(yīng)盡可能短，但若轉(zhuǎn)換時 間大于lmin,則應(yīng)證明這些額外的時間是合理的。
4.4 特殊考慮
本試驗中列出的試驗條件般要與本標(biāo)準(zhǔn)其他部分的條件致。確定這些量值的主要目的是為在兩個溫度極值之間進行轉(zhuǎn)換提供實際的條件。因此，在轉(zhuǎn)換之前試件溫度要穩(wěn)定在具體工作期間可能遇到的最真實的溫度，或者可能是最極端的試件穩(wěn)定溫度（如適用）。
5 信息要求
5.1 試驗前需要的信息
一般信息見GJB150.IA-2009中的3.8,特殊信息如下：
a) 試件的技術(shù)狀態(tài)；
b) 試驗溫度極值或試件溫度變化率；
c) 在每個溫度下的暴露時間；
d) 試件響應(yīng)溫度（根據(jù)GJB150.JA-2009);
e) 對于程序II'高溫循環(huán)的具體參數(shù)和該循環(huán)的初始溫度；
f)            必要時用于確定溫度響應(yīng)和溫度穩(wěn)定的溫度傳感器的安裝位置（說明在試件的哪個部件、哪個組件／結(jié)構(gòu)上）。
5.2 試驗中需要的信息
應(yīng)記錄實際的試驗過程與預(yù)先規(guī)定的試驗程序或試驗參數(shù)世值的偏差，包括可能發(fā)生的任何異常情況。
5.3 試驗后需要的信息
一般信息見GJB150.1 A -2009中的3.14,特殊信息如下：
a) 試件以前已做過的試驗項目；
b) 每次暴露的持續(xù)時間；
c) 每次目視檢查時試件的狀況；
d) 試驗溫度；
e) 工作檢測的結(jié)果；
f)             轉(zhuǎn)換時間（例如：“門打開“至“門關(guān)閉＂的時間）。
6 試驗要求
6.1 試驗設(shè)備
所需要的試驗設(shè)備包括可以在其中建立并保持試驗條件的兩個試驗箱（室），或者一個雙室試驗箱。除另有規(guī)定外，試驗箱應(yīng)具備試件轉(zhuǎn)換后5min內(nèi)試驗箱內(nèi)的試驗條件重新穩(wěn)定的能力。若需要，可使用搬運設(shè)備以實現(xiàn)試件在兩箱之間的轉(zhuǎn)換。
試驗箱應(yīng)配備能監(jiān)測試件周圍空氣層試驗條件的輔助儀表?？赡苄枰焖俜蛛x式熱電偶來監(jiān)測試件 隨周圍溫度變化的情況。
6.2 試驗控制
6.2.1溫度
除技術(shù)文件中另有規(guī)定外，若非試件操作以外的其他任何動作（例如非轉(zhuǎn)換時間的打開箱門）使試件溫度或試驗箱空氣溫度產(chǎn)生明顯的變化（大于2°C)，則在繼續(xù)試驗前應(yīng)使試件穩(wěn)定到所要求的溫度。
6.2.1風(fēng)速
除裝備平臺環(huán)境已經(jīng)證明采用其他風(fēng)速是合理的，并提供了規(guī)定的試驗條件，試驗箱內(nèi)試件周圍的 風(fēng)速不應(yīng)超過l.7m/s。
6.3 試驗中斷
6. 3. 1 一般要求
見GJB150.lA-2009中的3.12。
6. 3. 1 特殊要求
6. 3. 2. 1 欠試驗中斷
若在溫度變化以前發(fā)生意外的試驗中斷，使試驗條件向標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度偏離并超出允差，則應(yīng)從中斷點開始重新試驗，并使試件重新處在試驗條件下。若在轉(zhuǎn)換期間發(fā)生中斷，應(yīng)使試件重新處在轉(zhuǎn)換前的溫度下， 然后進行轉(zhuǎn)換。
6.3.2.2 過試驗中斷
在導(dǎo)致試件暴露于比裝備規(guī)范要求更為極端的溫度下的任何中斷發(fā)生后．，只要可能，應(yīng)在繼續(xù)試驗 之前立即對試件進行全面的物理檢查和工作性能檢測。在可能存在安全問題的情況下，例如對彈藥進行 試驗時，尤其應(yīng)如此。若發(fā)現(xiàn)問題，最好的辦法是停止試驗，并且用新試件重新開始試驗。若不這樣做，而且在隨后的試驗中試件再次出現(xiàn)故障，則由于試驗中曾出現(xiàn)過過試驗條件，此試驗結(jié)果可能無效。若沒有發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)重新恢復(fù)中斷前的條件繼續(xù)試驗，過試驗期間的時間記入試驗時間。
7 試驗過程
7. 1 試驗準(zhǔn)備
7. 1. 1 試驗前準(zhǔn)備
試驗開始前，根據(jù)有關(guān)文件確定試驗程序、試件的技術(shù)狀態(tài)、溫度世值、循環(huán)數(shù)、溫度穩(wěn)定、持續(xù)時間等。
7. 1. 2 初始檢測
試驗前所有試件均需在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進行檢測，以取得基線數(shù)據(jù)。利用非破壞性檢測方法對彈藥 和其他合適的裝備進行檢查。 檢測按以下步驟進行：
a) 將試件穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(GJB150.IA-2009中的3.1)。
b) 對試件進行全面的目視檢查（按4.1.2進行評價）， 特別注意應(yīng)力區(qū)， 如鑄件棱角處和不同材料 的結(jié)合面（如元器件引線與可見電子元器件的陶瓷界面）， 并記錄檢查結(jié)果。
c) 按技術(shù)文件的規(guī)定進行工作性能檢測， 記錄檢測結(jié)果。 若試件工作正常， 則進行d)。
d) 按GJB 150.IA-2009中的3.9的規(guī)定和所要求的試件技術(shù)狀態(tài)準(zhǔn)備試件。
7.2 試驗程序
7.2. 1 概述
以下試驗程序為收栠裝備在嚴(yán)酷的溫度沖擊環(huán)境下的必要信息提供了基礎(chǔ)。圖1和圖2所示的程序是人為地規(guī)定從低溫開始的， 但若更為接近實際的話， 也可以反過來從高溫開始。

7.2.2 程序I----恒定極值溫度沖擊
程序I的步驟如下：
a) 將試件放入試驗箱，以不超過3°C/min的速率將箱內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)到技術(shù)文件中規(guī)定的低溫極 值（圖1中的a)。保持此溫度至技術(shù)文件中規(guī)定的時間（圖1中的a~b)。
b) 在lmin之內(nèi)（圖1中的b~c)將試件轉(zhuǎn)移到溫度為乃的大氣環(huán)境中，以產(chǎn)生技術(shù)文件中規(guī)定 的溫度沖擊，并按技術(shù)文件的規(guī)定保持此溫度（圖1中的c~e)。
c) 若技術(shù)文件中有要求，在可行的范圍內(nèi)評價溫度沖擊對試件的影響。
d) 若要求反方向進行其他循環(huán)，則在lmin之內(nèi)將試件轉(zhuǎn)換到兀環(huán)境中（圖1中的e~f)'并按技術(shù)文件的要求達到穩(wěn)定（圖1中的f~b)，必要時評價溫度沖擊的影響，然后按b)和c)繼續(xù)試驗；若要求再進行一次單向的溫度沖擊，則將試件以不大千3°C/min的溫度變化率返回T]環(huán) 境并籃復(fù)步驟a)~c)；若不要求其他溫度沖擊，則進行步驟e)。
e) 試件返回到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件。
f) 檢查試件，若需要，使試件工作。記錄結(jié)果并與試驗前數(shù)據(jù)比較。
7.2.3 程序II---基干高溫循環(huán)的沖擊
程序II的步驟如下：
a) 將試件放入試驗箱，以不超過3°C/min的速率將箱內(nèi)空氣溫度調(diào)至技術(shù)文件中規(guī)定的低溫極值 （圖2中的a)，保持此溫度至技術(shù)文件中規(guī)定的時間（圖2中的a~b)。
b) 在lmin之內(nèi)將試件轉(zhuǎn)換到高溫循環(huán)的域高空氣溫度中（圖2中的c)（按技術(shù)文件的規(guī)定）。一旦關(guān)上試驗箱門，并使箱溫恢復(fù)到峰值溫度，立即按照適當(dāng)?shù)娜昭h(huán)部分使試驗箱進入溫度循 環(huán)，直到箱內(nèi)空氣溫度達到試件響應(yīng)溫度（圖2中的d)（見GJB150.JA-2009中的4.3.4.3b)）。 按技術(shù)文件的規(guī)定保持此溫度（圖2中的d~e)。
c) 若不要求其他的循環(huán)，試件以不超過3°C/min的溫度變化速率返回到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，進行步驟g) 。
d) 在lmin之內(nèi)將試件轉(zhuǎn)換到低溫環(huán)境（圖2中的f)，并按技術(shù)文件的要求達到穩(wěn)定(OO2中的f~h)。 若要求其他循環(huán)， 則進行步驟f)
e)            若不要求其他循環(huán)， 試件返回到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件， 進行步驟g)。
注：除有關(guān)文件另有說明外， 若由于工作計劃等試驗程序被中斷， 試件應(yīng)保持在試驗溫度， 直到試驗重新開始。 若溫度發(fā)生變化， 則在試驗前試件要穩(wěn)定在中斷前圾后成功地完成的試驗段的溫度上。
f) 按技術(shù)文件的規(guī)定， 重復(fù)步驟b)~d)。
g) 檢查試件。 若需要， 使試件工作。 記錄結(jié)果并與試驗前數(shù)據(jù)比較。
8 結(jié)果分析
遵循GJB150.IA-2009中3.17提供的指南，有助于評價試驗結(jié)果。分析試件的每一個故障，看是否滿足產(chǎn)品規(guī)范的要求。