GJB150.4A-2009軍用裝備實驗室環境試驗方法 第4部分低溫試驗

1 範圍
本部分規定了軍用裝備實驗室低溫試驗的目的與應用、剪裁指南、信息耍求、試驗要求、試驗過程和結果分析的內容。
本部分適用於對軍用裝備進行低溫試驗。
2 引用文件
下列文件中的有關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，其後的任何修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版本都不適用於本部分，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， 其品新版本適用於本部分。
GJB 150.IA-2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第1部分： 通用要求
GJB 150.2A-2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第2部分：低氣壓（高度）試驗
GJB 150.24A-2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第24部分：溫度-濕度-振動-高度
GJB 1172.2-1991 軍用設備氣候極值 地麵氣溫
GJB 4239 裝備環境工程通用要求
3 目的和應用
3. 1 目的
本試驗的目的在於評價在貯存、工作和拆裝操作期間，低溫條件對裝備的安全性、完整性和性能的影響。
3.2應用
本試驗適用於評價在低溫環境中使用的裝備。
3.3 限製
本試驗不適用於在非增壓的飛機上安裝並工作的裝備，這類裝備通常按GJB 150.24A-2009的規定進行試驗。
4 剪裁指南
4. 1 選擇試驗方法
4. 1. 1 概述
分析有關技術文件的要求， 應用裝備（產品）訂購過程中實施GJB 4239得出的結果， 確定裝備壽命期內低溫環境出現的階段，根據下列環境效應確定是否需要進行本試驗。當確定需要進行本試驗，且本試驗與其他環境試驗使用同一試件時， 還需確定本試驗與其他試驗的先後順序。
4. 1. 2 環境效應
低溫幾乎對所有的基體材料都有不利的影響。對於暴露於低溫環境的裝備，由於低溫會改變其組成材料的物理特性，因此可能會對其工作性能造成暫時或永久性的損害。所以，隻要裝備暴露於低於標準大氣條件的溫度下，就要考慮做低溫試驗。考慮以下典型低溫環境效應，有助於確定本試驗是否適用於受試裝備：
a)             材料的硬化和脆化；
b) 在對溫度瞬變的響應中，不同材料產生不同程度的收縮，以及不同零部件的膨脹率不同，引起零部件相互咬死；
c) 由於粘度增加， 潤滑油的潤滑作用和流動性降低；
d) 電子器件（電阻器、 電容器等）性能改變；
e) 變壓器和機電部件的性能改變；
f)             減振架剛性增加；
g) 固體爆炸藥丸或藥柱（如硝酸較）產生裂紋；
h) 破裂與龜裂、 脆裂、 衝擊強度改變和強度降低；
i) 受約束的玻璃產生靜疲勞；
j) 水的冷凝和結冰；
k) 穿防護服的操作人員靈活性、 聽力和視力降低；
l) 燃燒率變化。
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
確定試驗順序至少應遵循下列兩條原則：
a) 節省壽命。首先對試件施加使試件損傷最小的環境應力，以使試件能作更多的試驗項目。為此，本試驗應在試驗順序的早期進行。
b) 施加的環境應能最大限度地顯示疊加效應。為此，本試驗應在振動和衝擊等力學環境試驗之後 進行。
雖然沒有明確規定， 但本試驗可以與振動和衝擊試驗結合進行， 以評價力學事件（即運輸、 裝卸、 衝擊）對低溫下的材料的影響。同時，本試驗也會顯著改變產品在 GJB 150.2A-2009 低氣壓試驗時的密封性能。
4.2 選擇試驗程序
4. 2. 1 概述
本試驗包括三個試驗程序：程序I---貯存、程序II---工作和程序IIl---拆裝操作。根據對試驗數據的需求，確定適用的試驗程序、試驗程序組合或實施各程序的順序。在大多數情況下，所有三個程 序都要使用。
4.2.2 選擇試驗程序考慮的因素
選擇試驗程序時應考慮：
a) 裝備的用途。根據有關文件的要求，確定裝備在低溫環境和其他任何限製性的條件（如貯存） 下應實現的功能。
b) 自然暴露環境。
c) 與裝備的實際使用情況相符的下列試驗數據：
         1) 部署地區預期的溫度；
         2) 在部署地區預期的持續時間；
         3) 裝各的技術狀態；
d) 程序的順序。確定三個低溫試驗順序時應考慮；
         l) 程序II可在程序I􀂿書屯I之後進行。若裝備在使用之前要在低溫下貯存， 程序I要在程 序Il之前進行；若要求做拆裝操作試驗，則程序田可在工作試驗前進行；若裝備不打笲在 低溫下進行貯存或在使用前進行拆裝操作， 則直接進行程序II。
        2) 若需要的話， 拆裝操作試驗可在貯存試驗／工作試驗之後進行。
4.2.3 各程序的差別
      雖然所有的程序都涉及低溫， 但它們在性能測試的時間選擇和性質方麵有根本的不同。
a) 程序I用於檢查貯存期間的低溫對裝備在貯存期間和貯存後的安全性，以及貯存後對裝備的性能的影響。
b) 程序II用於檢查裝備在低溫環境下的工作情況。本部分的“工作”是指裝備在人員接觸最少的 情況下的啟動和運行。
c) 程序III用於檢測操作人員穿看厚重的防寒服組裝和拆卸裝備時是否容易。
4.3 確定試驗條件
4.3. 1 概述
選定本試驗和相應程序後，還應根據有關文件的規定和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。 確定試驗條件時應考慮 4.3.2-4.3.4 的內容。
4.3.2 氣候條件
最好根據有關文件選擇具體的試驗溫度。若沒有這方麵的信息，則應根據裝備要使用的區域以及其他因素來確定試驗溫度。雖然低溫環境通常是周期性變化的，但許多情況下使用恒定低溫進行試驗是可以接受的。隻有那些在設計評估時認為暴露於低溫變化環境很重要的情況下，才適合選用低溫循環試驗。 低溫循環試驗的低溫條件應根據有關文件確定。以下分別為在特定地區（氣候類型）使用、世界範圍內貯存和使用的裝備以及在世界範圍內長期貯存（兩年或兩年以上）的裝備選擇試驗溫度提供了指南：
a) 特定地區使用的裝備。當裝備僅用於特定地區時，表1可用來確定試驗溫度。表1中所示的空 氣溫度極值， 是以該氣候地區（極冷地區除外， 極冷地區是根據20％的出現概率來確定的）所包括的地理位置內錄冷的地點、在最冷的月份內出現該溫度值的小時數為 1％的頻度為基礎的。 表l中所示數值代表溫度日循環的範圍。 在本試驗中， 通常僅考慮每一範圍的最低值。
b) 世界範圍內貯存和使用的裝備。當裝備將在世界範圍內貯存或工作時， 溫度的選擇不但要考慮 極端低溫， 還要考慮該極端低溫出現的頻度。 若不考慮出現的頻度， 可能會造成過試驗條件。這裏頻度是在世界範圍內最極端的地區、最極端的月份的總的小時數的百分比，也稱為時間風險率。在這種比例相應的小時數內，出現的最低溫度將等於或低於給定的試驗低溫溫度。大多數情況下采用20％的頻度；為滿足特定應用和試驗要求， 也可選擇其他值（見表2)。
c) 世界範圍內長期貯存和使用的裝備。若裝備在沒有遮蓋或保護的情況下長期（以年計）貯存於溫 度極低的地區（例如西伯利亞東北部或格陵蘭島中心的 “冷極” )， 則裝備經受很低的溫度（接近－65.C)的機會會增大。 在如此極端低溫下的長期暴媒可能影響諸如彈藥、 生命保降裝備等 的安全性。 因此， 應選這一溫度作為試驗溫度。


4.3.3 暴露持續時間
低溫暴露持續時間影響裝備安全性、完整性和性能，可根據裝備自身材料、結構特性和使用情況進行選擇：
a) 非危險性或與安全性無關（非生命保院型）的裝備。 該類裝備（處於非工作狀態）中的大多數（可 能有機塑料除外）， 在低溫下達到溫度穩定後， 將不會出現性能退化現象。 若沒有其他合適的 時間， 試件溫度穩定後，貯存時間可取4h。
b) 含爆炸物、彈藥、有機塑料等產品的裝備。這些裝備中的這類產品在溫度穩定後性能可能還會 繼續惡化， 因此需要對它們進行長時間的低溫試驗。在試件溫度穩定後，最少要進行72h的貯 存試驗，因為這是此類產品典型的低溫暴露持續時間。
c) 含限位玻璃等產品的裝備。需要安裝或限定在特定位世的玻璃、陶瓷和玻璃類產品安裝或限定 在其特定位覺的裝備（如光學係統、激光係統和電子係統），往往會由與這類產品出現靜疲勞而使裝備損壞。因此，或許需要更長的低溫試驗時間才能誘發出這一現象。若沒有其他參考數據， 推薦使用24h的暴露時間。
4.3.4 試件的技術狀態
試件的技術狀態是決定其受溫度影響程度的露要因素。因此試驗時應采用裝備在貯存或使用期間 預期的技術狀態。至少應考慮以下技術狀態：
a) 裝在運輸／貯存容器內或運輸箱內；
b) 有保護或無保護狀態；
c) 正常使用狀態：
d) 為特殊用途改裝後的狀態。
5 信息要求
5.1 試驗前需要的信息
5.1. 1 一般信息
見GJB 150.IA-2009中的3.8。
5. 1. 2 特殊信息
試驗溫度、 需要的防護服種類和其他信息。
5. 1.3 溫度傳感器位置
用於測撒溫度響應和溫度穩定的溫度傳感器的位置（說明在試件的哪個部件、 哪個組件／結構上）。 
5.2 試驗中需要的信息
一般信息見 GJB 150.IA-2009中的3.11, 特殊信息如下：
a) 試驗箱的溫度一時間記錄；
b) 裝拆操作中使用的防護服。
5.3 試驗後需要的信息
一般信息見GJB150.IA-2009中的3.14,特殊信息如下： 
a)             每一次性能檢測所需要的時間；
b) 試件和試驗箱的溫度－時間數據；
c) 組裝和拆卸試件時用的防護服和專用設備；
d) 進行拆裝操作時必要的操作人員的人體測量數據。
6 試驗要求
6.1 試驗設備
6. 1. 1 所需要的設備包括試驗箱（室）和能夠保持和監控（見GJB I 50. lA-2009中的3.18)試件周圍空氣所需的低溫條件的輔助儀器。
6. 1. 2 除裝備的平台環境已證明使用其他速度是合理的，並且要防止在試件中產生與實際不符的熱傳遞外，試件附近的風速不應超過l.7m/s。
6.2 試驗控製
6. 2. 1溫度
除技術文件中另有規定外，若除試件工作以外的其他任何動作（例如打開箱門）會引起試件溫度產生顯著的變化（大於2°C)，則在繼續試驗前應使試件溫度重新穩定在規定值。 若15min時間內不能完成工 作性能檢測， 則在繼續檢測前應使試件溫度重新穩定。
6. 2. 2溫度變化速率
除另有規定外，為防止溫度衝擊的效應，應控製溫度變化速率不超過3°C/min。
6. 2. 3  溫度測量
在試件內或試件上安裝溫度傳感器， 以測魚溫度穩定數據。 
6. 2.4 溫度記錄
若需要，應連續記錄試驗箱和試件的溫度。
6.3 試驗中斷
一般要求見GJB 150.IA-2009中的3.12, 特殊要求 如下：
a) 欠試驗中斷。對於使試驗溫度向周圍環境溫度變化並超出允差範圍的試驗中斷，應對試件進行全麵的物理檢查和工作性能檢測（若可能的話）。若沒有發現問題，則使試件亞新穩定在試驗溫 度，並從中斷點開始繼續試驗。 由於未遇到極端條件，出現任何問題均應認為是試件本身的問 題。 中斷期間溫度超出允差的時間不記入總的試驗時間。
b) 過試驗中斷。對千使試件暴露於比產品規範要求的更為嚴酷的條件下的試驗中斷，在繼續試驗 之前應對試件進行全麵的物理檢查和工作性能檢測（若可能的話）。 當存在安全問題時（如彈藥）， 尤其需耍這樣做。 若發現有問題， 最好的辦法是結束此次試驗， 用新的試件籃新做， 否 則在後續試驗期間試件失效時，由千出現過過試驗條件可認為試驗結果無效；若沒有發現問題， 則恢複中斷前的試驗條件繼續試驗。 試驗中斷期間的時間記入總的試驗時間。
6.4 試件的安裝與調試
見GJB 150. lA -2009中的3.9。
7 試驗過程
7. 1 試驗準備
7.1. 1 試驗前準備
試驗開始前， 根據有關文件確定試驗程序、 試件技術狀態、 循環數、 持續時間、 試件貯存／工作環境參數址值等。
7. 1. 2 初始檢測
試驗前所有試件均需在標準大氣條件下進行檢測， 以取得基線數據。 檢測按以下步驟進行（大的試件可能需要改變步驟順序）：
a)             對試件進行全麵的目視檢查， 特別注意如鑄件棱角一類的應力區。 記錄檢查結果。
b) 若要測定試件溫度， 根據要求在試件內或試件上安裝溫度傳感器。
c) 按GJB150.lA-2009中3.9.1要求的技術狀態準備試件，將試件裝入試驗箱，使之在標準大氣 條件下達到溫度穩定。
d) 按技術文件對試件進行工作性能檢測，並記錄檢測結果。若試件工作正常，則按技術文件的規 定進行試驗。
7.2 試驗程序
7. 2. 1 程序I---貯存
程序I的步驟如下：
a) 使試件處於貯存技術狀態；
b) 將試驗箱內空氣溫度調節到技術文件中規定的低溫貯存溫度；
c) 試件溫度穩定後， 按技術文件中規定的持續時間保持此貯存溫度；
d) 對試件進行目視檢查， 並將檢查結果與試驗前的數據進行比較， 記錄檢查結果；
e) 若要求進行低溫工作試驗， 則接若進行7.2.2c)， 否則進行f);
f)             將試驗箱內空氣溫度調節到標準大氣條件下的溫度；
g) 對試件進行全麵的目視檢查， 並記錄檢查結果；
h) 需要時， 對試件進行工作性能檢測， 並記錄檢查結果；
i) 將這些數據與試驗前的數據進行比較。
7.2.2 程序II－􀀴工作
程序II的步驟如下：
a) 試件裝入試驗箱後， 調節試驗箱內空氣溫度到技術文件中規定的低溫工作溫度，在試件達到溫 度穩定後保持此溫度至少2h;
b) 在試驗箱條件允許的情況下， 對試件進行全麵的目視檢查， 記錄檢查結果；
c) 按技術文件對試件進行工作性能檢測， 記錄檢測結果；
d) 若要求在低溫下進行拆裝操作試驗， 則接著進行7.2.3 d)， 否則接蒂進行e);
e) 將試驗箱內的空氣溫度調節到標準大氣條件下的溫度， 保待此溫度直到試件達到溫度穩定；
f)             對試件進行全麵的目視檢查， 記錄檢查結果；
g)             需要時，進行工作性能檢測， 記錄檢測結果， 並與7.1.2 d)中得到的數據進行比較。
7. 2.3 程序III----拆裝操作
程序III的步驟如下：
a) 試件裝入試驗箱後，將試驗箱內空氣溫度調節到技術文件規定的低溫工作溫度，在試件溫度穩 定後， 保待此溫度2h。
b) 保待低溫工作溫度的同時， 按d)中的選擇方案使試件處於其正常工作技術狀態。
c) 使溫度恢複到a)中的溫度。
d) 根據所使用的試驗箱種類的不同， 選擇適用的操作方法：
        1) 使用步入式試驗室時，操作入員就像他們在低溫作戰狀態下那樣穿戴和裝備好，並象在戰 場上那樣拆卸試件， 再將試件用正常的運輸／貯存容器、 運輸箱， 或其他模式和技術狀態重新包裝。
        2) 使用小試驗箱時， 按l)進行， 不同的隻是拆卸和包裝作業時， 操作人員就象在自然環境 中要求的那樣帶上厚手套，手從試驗箱檢測孔或打開的箱門伸入試驗箱內。按拆裝操作試驗的要求進行組裝或拆卸， 每次限時 lSmin, 兩次操作之間應恢複上麵 a) 中的溫度。
注：打開試驗箱門除了會使試件逐漸升溫外， 還會使試件上結霜．
e) 若要求試件在低溫下進行工作試驗，則籃複b)，然後接著進行7.2.2a)，否則進行0。
f) 對試件進行全麵的目視檢查， 記錄檢查結果， 以便與試驗前的數據進行比較。
g) 將試驗箱內空氣溫度調節到標準大氣條件下的溫度， 保待此溫度直到試件達到溫度穩定。
h) 對試件進行全麵的目視檢查， 記錄檢查結果。
i) 需要時， 對試件進行工作性能檢測， 記錄檢測結果， 並與 7.l.2d) 中得到的數據進行比較。
8 結果分析
除GJB150.IA-2009中3.17提供的指南外，下列信息也有助於評價試驗結果。任何與試件故院相關的數據，都可以用來進行是否滿足產品規範的要求的試驗分析，同時考慮下列相關信息：
a) 低溫暴露後， 在低試驗溫度下進行非破壞性試驗／檢查的結果：
b) 低溫條件下允許的工作性能的下降；
c) 使用專用成套工具或特定的冷氣候程序的必要性；
d) 潤滑不當的證據以及在規定環境條件下使用潤滑劑的證明：
e) 對內燃機啟動故陷， 使用的燃料和防凍劑是否合適及有關的證據：
f) 動力源的狀況和適用性。