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嘉峪檢測網(wǎng) 2019-07-10 15:53
?低氣壓環(huán)境效應(yīng)
4.1.2.2 物理、化學(xué)效應(yīng)
低氣壓環(huán)境可能導(dǎo)致裝備（產(chǎn)品）產(chǎn)生下列物理、化學(xué)效應(yīng)：
a)密封墊密封的殼體漏氣、漏液體；
b)密封容器變形、破損或破裂；
c)低密度材料的物理和化學(xué)性能發(fā)生變化；
d)裝備因熱熱傳導(dǎo)降低而發(fā)生過熱；
e)潤滑劑蒸發(fā)；
f)發(fā)動機(jī)的啟動和工作不穩(wěn)定；
g)真空密封失效。
4.1.2 電效應(yīng)
電弧或電暈放電造成裝備失效或工作不穩(wěn)定。
《GJB 150.2A-2009》
方法1001 低氣壓（高空工作）
1 目的
本試驗(yàn)是模擬飛機(jī)或其他飛行器在高空飛行中所遇到的低氣壓條件來進(jìn)行的。本項(xiàng)試驗(yàn)的目的測定元器件和材料在氣壓減小時(shí)，由于空氣和其他絕緣材料的絕緣強(qiáng)度減弱抗電擊穿失效的能力。在低氣壓條件下，即使介質(zhì)不會被完全擊穿，但會增強(qiáng)電暈放電、介質(zhì)損耗和電離等有害影響。此項(xiàng)試驗(yàn)還可以用來檢驗(yàn)低氣壓條件下的其他效應(yīng)，如稀薄空氣使絕緣材料介電常數(shù)發(fā)生變化、使發(fā)熱元器件散熱能力降低等對元器件工作特性的影響。
《GJB 548B-2005 微電子器件試驗(yàn)方法和程序》
Test methods and procedures for microelectronicdevice
環(huán)境效應(yīng)（單一環(huán)境因素）
低氣壓
失效模式
包裝器材破裂，產(chǎn)生爆炸性膨脹
電氣性能變化，機(jī)械強(qiáng)度降低
絕緣擊穿，形成逆弧，出現(xiàn)電暈和臭氧
失效機(jī)理
膨脹
放出氣體
空氣介電強(qiáng)度降低
爆炸減壓
失效模式
產(chǎn)生斷裂
結(jié)構(gòu)破壞
失效機(jī)理
巨大的機(jī)械應(yīng)力
成對環(huán)境效應(yīng)（與高溫成對出現(xiàn)的環(huán)境因素）
低氣壓
這兩個(gè)環(huán)境因素是相互依賴的，例如，當(dāng)壓力降低時(shí)，材料成分的放氣速率加快，而當(dāng)溫度升高時(shí)，材料成分的放氣速率也加快。因此，一個(gè)因素將增大另一個(gè)因素的影響。
成對環(huán)境效應(yīng)（與低溫成對出現(xiàn)的環(huán)境因素）
低氣壓
這個(gè)環(huán)境組合能加速通過密封口處的漏氣或漏液
成對環(huán)境效應(yīng)（與濕度成對出現(xiàn)的環(huán)境因素）
低氣壓
濕度會加強(qiáng)低氣壓的影響，這種影響對電子或電氣設(shè)備尤其明顯。但是這個(gè)組合的實(shí)際影響在很大程度上還取決于溫度的高低
成對環(huán)境效應(yīng)（與振動成對出現(xiàn)的環(huán)境因素）
這個(gè)組合會增大以所有設(shè)備的影響，而受影響最大的是電子設(shè)備和電氣設(shè)備
《綜合環(huán)境試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù) 概論試驗(yàn)及設(shè)備》ppt 胡志強(qiáng) 2014
1 低氣壓環(huán)境對裝備的影響
1.1 低氣壓環(huán)境
空氣由于受到地球引力作用而具有一定重量形成大氣壓力，在某高度上的大氣壓力，是該點(diǎn)以上垂直于地面的單位面積上整個(gè)空氣柱的重量。隨著高度的增加，空氣逐漸變得稀薄，大氣壓力逐漸降低。據(jù)實(shí)際測量，在海平面3000m以內(nèi)，高度每升高10米，氣壓降低100Pa，在接近31km處的大氣壓力為海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值的1/100。大氣壓力除了與高度有關(guān)外，還和大氣變化有關(guān)系，同一地點(diǎn)，晴天氣壓高陰天氣壓低，冬天氣壓比夏天氣壓高。
我國約有50%的地球表面積高于海平面1000m，約有25%的面積高于海平面2000m。可見，在地球表面高于海平面處和空中貯存、運(yùn)輸和使用的裝備都不可避免地會遇到低氣壓環(huán)境，受到低氣壓環(huán)境的作用。對于航空產(chǎn)品，由于飛機(jī)最高飛行高度最低也有數(shù)千米，一般要飛近萬米及萬米以上，最高可達(dá)30km。故機(jī)載設(shè)備將承受比高原設(shè)備更為嚴(yán)酷的低氣壓作用。
1.2 低氣壓環(huán)境對裝備的影響
低氣壓環(huán)境對裝備的影響是多方面的：包括氣壓降低造成的壓力差產(chǎn)生的直接機(jī)械影響，空氣密度降低對散熱和動力設(shè)備推力的影響及對電氣設(shè)備的電性能的影響，壓力差導(dǎo)致密封損壞后造成的附加影響和對揮發(fā)性物質(zhì)的有害影響等。
1） 直接的破壞帶殼密封產(chǎn)品
帶殼密封產(chǎn)品在低氣壓的作用下，由于內(nèi)外壓差過大將直接導(dǎo)致殼體破壞，壓差存在也導(dǎo)致密封損壞。
2） 降低電性能
在正常大氣條件下，空氣是較好的絕緣介質(zhì)，許多電器產(chǎn)品采用空氣作為絕緣介質(zhì)。當(dāng)這些產(chǎn)品用于高海拔地區(qū)或作為機(jī)載設(shè)備時(shí)，由于大氣壓力降低，常常在電場強(qiáng)度較強(qiáng)的電極附近產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。更嚴(yán)重的是有時(shí)會發(fā)生空氣間隙擊穿，這意味著設(shè)備的正常工作受到破壞。所以，低氣壓環(huán)境對電工電子產(chǎn)品的電氣性能也會產(chǎn)生影響，特別是以空氣作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備低氣壓對其影響更為顯著。
3） 導(dǎo)致散熱產(chǎn)品大幅度溫升
所謂散熱產(chǎn)品，是指在自由空氣條件下和規(guī)定的大氣壓力進(jìn)行測量時(shí)，試驗(yàn)樣品溫度達(dá)到穩(wěn)定后，其表面最熱點(diǎn)的溫度與環(huán)境溫度之差大于5℃的試驗(yàn)樣品。
電工電子產(chǎn)品中有相當(dāng)一部分是散熱產(chǎn)品，如電機(jī)、變壓器等，這些產(chǎn)品在使用中要消耗一部分電能，使其變成熱能，使產(chǎn)品溫度升高。散熱產(chǎn)品的溫升隨海拔高度的增加（大氣壓力的降低）而增加。溫升與海拔高度大致成線性關(guān)系，其斜率取決于本身結(jié)構(gòu)、散熱情況、環(huán)境溫度等因素。
4） 導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)的流失
壓力的降低，會使液體的沸點(diǎn)降低，對于那些在海平面正常大氣條件下有較高飽和節(jié)氣壓的液體，低氣壓使其蒸發(fā)甚至沸騰。
液體蒸發(fā)過程是一個(gè)平衡過程，即液體分子受到能量揮發(fā)到空氣中的分子數(shù)量與被空氣分子撞回到液體表面而束縛住的分子數(shù)量到達(dá)平衡的過程。當(dāng)大氣壓力降低，空氣密度下降，進(jìn)入空氣中的液體揮發(fā)的分子被撞回到液體表面上的可能性也大大降低，因此在低氣壓條件下液體揮發(fā)的速度將大大增加（或潤滑脂）加速揮發(fā)，造成活動部件摩擦加劇，使活動部件表面加快磨蝕。
有機(jī)材料中的增塑劑也會因氣壓降低而加速揮發(fā)。增塑劑的揮發(fā)促使有機(jī)材料老化，使其機(jī)械性能或電氣性能發(fā)生變化。
揮發(fā)物的揮發(fā)也會污染產(chǎn)品及其周圍物件，導(dǎo)致產(chǎn)品物件受污染甚至腐蝕破壞。
基于以上低氣壓環(huán)境對裝備的影響，產(chǎn)生的典型的低氣壓環(huán)境效應(yīng)有：密封殼體內(nèi)漏出氣體或液體；密封容器變形、破裂或爆炸；低密度材料的物理、化學(xué)性能發(fā)生變化；低壓下電弧或電暈放電引起設(shè)備誤動作或出現(xiàn)故障；低壓下熱傳遞效能降低使設(shè)備過熱；潤滑劑揮發(fā)；發(fā)動機(jī)起動和燃燒不穩(wěn)定，且推力或牽引力下降；氣密密封失效等。
《低氣壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)技術(shù)分析》 2014
http://www.doc88.com/p-5377789677927.html
1 低氣壓環(huán)境試驗(yàn)對產(chǎn)品造成的影響
當(dāng)氣壓減小時(shí)空氣絕緣材料的絕緣強(qiáng)度會減弱，易產(chǎn)生電暈放電、介質(zhì)損耗增加和電離等現(xiàn)象，氣壓減小使散熱條件變差，元器件溫度上升，這些因素容易使被試樣品在低氣壓條件下喪失規(guī)定的功能，甚至產(chǎn)生永久性損傷。在超高真空環(huán)境條件下（如星載產(chǎn)品的宇航使用環(huán)境），產(chǎn)品除了會發(fā)生散熱困難外，某些金屬和高分子材料會發(fā)生蒸發(fā)、升華和分解現(xiàn)象。這種情況下產(chǎn)生的有害氣體，會影響產(chǎn)品的可靠性，尤其對塑封產(chǎn)品的影響會更大。
《低氣壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)技術(shù)分析》 2015
http://www.doc88.com/p-2196612310771.html
1 對密封性能的影響
低氣壓對密封產(chǎn)品最直接的影響是壓力降低產(chǎn)生的壓力差，使得密封產(chǎn)品的內(nèi)外壓力不同，產(chǎn)生壓力差，在這個(gè)壓力作用下會使密封破壞，造成密封產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的損壞或密封失靈，致使潮濕氣體或液體進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部而使設(shè)備失效，或者導(dǎo)致氣體或液體流出，例如潤滑劑流出，致使摩擦力增大，加速儀器的損壞。主要是針對于一些在標(biāo)準(zhǔn)低氣壓條件下制作的產(chǎn)品，而在低氣壓環(huán)境下使用，可能由于產(chǎn)品內(nèi)外的壓力差致使產(chǎn)品密封破壞。
庚桂平[15]在《機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件與試驗(yàn)方法——低氣壓（高度）》簡介中就介紹了因低氣壓導(dǎo)致的密封破壞，致使潮濕氣體或液體進(jìn)入。宋釗等人[16—17]研究了低氣壓、振動對包裝件密封性和連續(xù)螺紋蓋密封性的影響，分析了塑料軟包裝袋和連續(xù)螺紋蓋容器在運(yùn)輸中的受力作用使密封失效，有必要對在高海拔低氣壓地區(qū)運(yùn)輸?shù)陌b件進(jìn)行低氣壓的試驗(yàn)。
吳艷葉等人[18]研究了氣壓變化對充氣包裝的影響，主要影響有包裝袋內(nèi)外壓力差、氣壓變化對包裝材料性能的影響以及對包裝內(nèi)部物品的影響。因此，對包裝的密封性有較大的影響。
2 對散熱性能的影響
軍用或民用的一部分裝備及元器件是散熱產(chǎn)品，如電機(jī)、變壓器、計(jì)算機(jī)主機(jī)等，這些產(chǎn)品在使用過程中都要產(chǎn)生熱能，會使產(chǎn)品或器件本身的溫度升高。此外，由于大氣壓力降低，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)也隨之降低，對于以空氣或自然對流為主要散熱介質(zhì)的裝備或器件，熱量難以傳遞出去，致使產(chǎn)品的溫度升高，產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。因此，散熱產(chǎn)品的溫升隨大氣壓力的降低而增加，溫升與大氣壓力大致成線性關(guān)系，其斜率的大小取決于裝置本身結(jié)構(gòu)、散熱情況和所在環(huán)境溫度等因素。
劉寧寧等人[19]分析討論了高海拔低氣壓地區(qū)對電子產(chǎn)品絕緣性能和溫升的影響，比較了不同氣壓條件下對電子產(chǎn)品溫升的影響。通過以適配器和顯示器為研究對象，研究得出溫升隨著大氣壓力的降低而升高，散熱越困難。
黃璐[20]分析了低氣壓對電子元器件散熱性能和電性能的影響，指出低氣壓對電子元器件的性能有影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電子元器件損壞。梁斌等人[21]研究了低氣壓環(huán)境對換熱器顯熱換熱系數(shù)的影響，得出顯熱換熱系數(shù)隨氣壓的降低而減小。
趙磊等人[22]研究了低氣壓環(huán)境對計(jì)算機(jī)芯片散熱性能的影響，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，計(jì)算機(jī)芯片和散熱片表面的溫度隨氣壓的降低而升高。胡松濤等人[23]通過實(shí)驗(yàn)測試了在低氣壓和常壓條件下電加熱器的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)變化情況，得出氣壓降低而電加熱器表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)也降低，導(dǎo)致電加熱器的表面溫度升高。趙建民等人[24]研究了高原高寒環(huán)境對工程車輛的影響，指出低氣壓主要造成柴油燃燒效率降低，從而致使工程車輛的動力性和加速性下降。因此，低氣壓對于具有散熱性能的裝備及元器件有著非常重要的影響，嚴(yán)重時(shí)會使裝備及元器件損壞。
3 對電性能的影響
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，空氣是較好的絕緣介質(zhì)，許多電氣設(shè)備都采用空氣作為絕緣介質(zhì)。當(dāng)這些裝備及元器件用于高海拔低氣壓地區(qū)使用時(shí)，由于大氣壓力降低，導(dǎo)致在電場強(qiáng)度較強(qiáng)的電極附近產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生空氣間隙擊穿，使得設(shè)備不能正常工作，或者使空氣介質(zhì)滅弧的開關(guān)電器滅弧性能降低。因此，低氣壓環(huán)境對電工電子產(chǎn)品的電氣性能也會產(chǎn)生影響，特別是以空氣作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備，低氣壓對其影響更明顯。
劉寧寧等人[19]分析討論了高海拔低氣壓地區(qū)對電氣間隙擊穿電壓的影響，得出大氣壓力降低，絕緣材料的擊穿電壓越容易發(fā)生，同時(shí)給出了不同氣壓下?lián)舸╇妷旱男拚狄约安煌瑲鈮簵l件下電氣間隙的修正值。曹寅等人[25]研究了高海拔地區(qū)低氣壓對電子產(chǎn)品間隙擊穿電壓的影響，并在低氣壓試驗(yàn)箱及高海拔地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。徐健等人[26]在研究低氣壓環(huán)境對大功率濾波器設(shè)計(jì)的影響中給出“在低氣壓環(huán)境下濾波器極易打火，且一旦打火，濾波器不能正常工作，嚴(yán)重時(shí)會燒毀相關(guān)部件”。
司馬文霞等人[27]研究了氣壓對放電脈沖的影響，得出大氣壓力的降低導(dǎo)致覆冰空氣間隙起暈，電壓呈冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)降低。葛景滂、田志海等人[28—29]研究了低氣壓環(huán)境下聚合物絕緣材料內(nèi)部放電能量特性，得出低氣壓使得絕緣材料內(nèi)部放電更加容易發(fā)生，使得在消耗相同的放電量下產(chǎn)生了更多的電荷，加劇了絕緣材料的老化，危害性增大。
關(guān)志成等人[30]研究了低氣壓條件下絕緣子的污閃電壓，研究得出，氣壓越低，對污閃電壓的影響越明顯，且對直流電壓下的影響小于交流電壓下的影響。張志勁等人[31]研究了低氣壓條件絕緣子直流電壓下的污閃放電情況，揭示了低氣壓環(huán)境下造成局部電弧發(fā)展為飄弧現(xiàn)象的主要原因是由低氣壓造成的靜電力和熱浮力的變化差異。王向朋等人[32]研究了高海拔特高壓直流絕緣子的污閃特性，研究得出隨著海拔高度的升高, 污穢絕緣子的閃絡(luò)電壓會有規(guī)律地降低。
4 低氣壓對裝備力學(xué)性能的影響
大氣壓力的降低會影響裝備力學(xué)性能，例如壓力降低會使潤滑油（或潤滑脂）加速揮發(fā)，造成部件之間磨擦加劇，使活動部件的表面加快磨損；或者油耗增加，效率降低；還有直接影響發(fā)動機(jī)軸承問題和降低發(fā)動機(jī)的功率等。
魏偉等人[33]研究了高原低氣壓對列車制動能力的影響，分別對不同長短的列車進(jìn)行研究，得出氣壓的變化主要影響制動缸平衡壓力，進(jìn)而影響列車制動能力，同時(shí)，低氣壓環(huán)境下，列車緊急制動距離縮短。
劉瑞林等人[34—36]研究了高海拔低氣壓對渦輪增壓柴油機(jī)的影響，研究得出，隨著氣壓的降低，渦輪增壓柴油機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性都有影響。隨著氣壓的降低，燃油消耗率逐漸增加，對于轉(zhuǎn)速高的影響較小，對于轉(zhuǎn)速低的影響較大。此外，陳貴升[37]、申立中[38]、郭猛超[39]等人也分別探討了高海拔低氣壓環(huán)境下對柴油機(jī)的影響，都指出隨著氣壓的降低，柴油機(jī)的整體動力性能下降。
馮凱等人[40—41]研究了低氣壓對發(fā)動機(jī)軸承性能的影響，得出了隨著環(huán)境氣壓的降低, 發(fā)動機(jī)的主軸承和連桿大端軸承載荷減??；在低氣壓環(huán)境下，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與軸承的工作穩(wěn)定性成反比。此外，在研究沙塵和低氣壓共同作用于發(fā)動機(jī)軸承時(shí)，會加重發(fā)動機(jī)的工作不穩(wěn)定性。
5 低氣壓與其他環(huán)境因素的綜合影響
對于裝備及元器件所處的環(huán)境，是各種環(huán)境因素共同作用而成。低氣壓環(huán)境主要在高海拔地區(qū)或是高空地區(qū)，在這些地區(qū)，除了低氣壓較為明顯，還有相應(yīng)的低溫、太陽輻射強(qiáng)等。因此，低氣壓往往是與其他環(huán)境因素共同作用的。
趙世宜等人[13]介紹了低氣壓與低溫、高溫的共同作用對裝備及元器件的影響，低溫可以減小由于低氣壓引起的溫升升高和補(bǔ)償由于低氣壓造成的液體沸點(diǎn)降低，同時(shí)，低溫可能導(dǎo)致液體凍結(jié)、材料收縮、變脆，使產(chǎn)品損壞的危險(xiǎn)性增加；也會使燃燒速率降低。高溫和低氣壓共同作用會加速液體和潤滑油的揮發(fā)，降低空氣熱傳導(dǎo)，使溫升升高或產(chǎn)品過熱，加速塑料產(chǎn)品的老化，使電暈起始電壓和擊穿電壓明顯降低，使表面放電或電暈放電的危險(xiǎn)性增加。
馮凱等人[40]研究了沙塵和低氣壓共同作用下對發(fā)動機(jī)軸承性能的影響，得出了在低氣壓環(huán)境下，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與軸承的工作穩(wěn)定性成反比。沙塵和低氣壓共同作用于發(fā)動機(jī)軸承時(shí)，會使發(fā)動機(jī)的工作更加不穩(wěn)定[41]。
宋釗等人[16—17]研究了低氣壓和振動共同作用時(shí)對包裝件密封性和連續(xù)螺紋蓋密封性的影響，得出在低氣壓和振動同時(shí)對包裝和連續(xù)螺紋蓋容器的密封性作用時(shí)，會加快包裝件破損以及使連續(xù)螺紋蓋產(chǎn)生縫隙，致使密封失效。
趙建民等人[24]研究了高原高寒環(huán)境對工程車輛的影響，指出低氣壓同溫度、日照時(shí)數(shù)、溫度差等環(huán)境因素共同影響工程車輛，致使工程車輛的整體性能下降，特別是對發(fā)動機(jī)的影響嚴(yán)重。宣衛(wèi)芳等人[42]研究了高分子塑料材料在拉薩、海南、重慶、敦煌和漠河地區(qū)的老化程度，對比分析得知，在拉薩試驗(yàn)的高分子試驗(yàn)老化程度大于其他地區(qū)，主要是由于拉薩地處高原高寒地帶，低氣壓、低溫等加速了高分子材料的老化。高強(qiáng)、龐志斌等人[43]研究得出低氣壓與其他環(huán)境因素對武器裝備的性能、電子設(shè)備、機(jī)動能力、維修保養(yǎng)等方面產(chǎn)生了較大的影響，降低了武器裝備的整體作戰(zhàn)能力。此外龐志斌等人[44]從理論上進(jìn)行了提高武器裝備環(huán)境適應(yīng)性對策研究，使得武器裝備發(fā)揮其應(yīng)有的作戰(zhàn)效能。俞一鳴等人[45]研究了高原環(huán)境對防空武器的影響，指出低氣壓、低溫以及其他環(huán)境因素造成車輛發(fā)動機(jī)過熱、功率下降等，當(dāng)氣壓每下降12%時(shí)，車輛發(fā)動機(jī)功率下降1%~7%；雷達(dá)設(shè)備容易產(chǎn)生電暈甚至放電現(xiàn)象，當(dāng)氣壓每下降12%時(shí)，雷達(dá)設(shè)備電暈電壓下降8%~12%。周廣猛等人[46]研究了高原低氣壓環(huán)境對車輛動力性的影響及動力提升措施，指出了高原低氣壓環(huán)境對車輛的有效熱效率、循環(huán)噴油量、滾動阻力系數(shù)、空氣密度對空氣阻力的影響等，進(jìn)而影響車輛的整體性能。
綜上所述，在低氣壓環(huán)境中除了低氣壓對裝備及元器件主要的影響以外，往往會同其他環(huán)境因素共同作用影響，在高海拔或高空地區(qū)，低氣壓往往同低溫、太陽輻射等共同作用，在沙漠環(huán)境中與沙塵共同影響。
《趙斌等：淺析低氣壓對裝備及元器件的影響》2016
來源：可靠性與環(huán)境試驗(yàn)
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