GJB150.4A-2009军用装备实验室环境试验方法 第4部分低温试验

1 范围
本部分规定了军用装备实验室低温试验的目的与应用、剪裁指南、信息耍求、试验要求、试验过程和结果分析的内容。
本部分适用于对军用装备进行低温试验。
2 引用文件
下列文件中的有关条款通过引用而成为本部分的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单（不包括勘误的内容）或修订版本都不适用于本部分，但提倡使用本部分的各方探讨使用其最新版本 的可能性。 凡不注日期或版次的引用文件， 其品新版本适用于本部分。
GJB 150.IA-2009 军用装备实验室环境试验方法 第1部分： 通用要求
GJB 150.2A-2009 军用装备实验室环境试验方法 第2部分：低气压（高度）试验
GJB 150.24A-2009 军用装备实验室环境试验方法 第24部分：温度-湿度-振动-高度
GJB 1172.2-1991 军用设备气候极值 地面气温
GJB 4239 装备环境工程通用要求
3 目的和应用
3. 1 目的
本试验的目的在于评价在贮存、工作和拆装操作期间，低温条件对装备的安全性、完整性和性能的影响。
3.2应用
本试验适用于评价在低温环境中使用的装备。
3.3 限制
本试验不适用于在非增压的飞机上安装并工作的装备，这类装备通常按GJB 150.24A-2009的规定进行试验。
4 剪裁指南
4. 1 选择试验方法
4. 1. 1 概述
分析有关技术文件的要求， 应用装备（产品）订购过程中实施GJB 4239得出的结果， 确定装备寿命期内低温环境出现的阶段，根据下列环境效应确定是否需要进行本试验。当确定需要进行本试验，且本试验与其他环境试验使用同一试件时， 还需确定本试验与其他试验的先后顺序。
4. 1. 2 环境效应
低温几乎对所有的基体材料都有不利的影响。对于暴露于低温环境的装备，由于低温会改变其组成材料的物理特性，因此可能会对其工作性能造成暂时或永久性的损害。所以，只要装备暴露于低于标准大气条件的温度下，就要考虑做低温试验。考虑以下典型低温环境效应，有助于确定本试验是否适用于受试装备：
a)             材料的硬化和脆化；
b) 在对温度瞬变的响应中，不同材料产生不同程度的收缩，以及不同零部件的膨胀率不同，引起零部件相互咬死；
c) 由于粘度增加， 润滑油的润滑作用和流动性降低；
d) 电子器件（电阻器、 电容器等）性能改变；
e) 变压器和机电部件的性能改变；
f)             减振架刚性增加；
g) 固体爆炸药丸或药柱（如硝酸较）产生裂纹；
h) 破裂与龟裂、 脆裂、 冲击强度改变和强度降低；
i) 受约束的玻璃产生静疲劳；
j) 水的冷凝和结冰；
k) 穿防护服的操作人员灵活性、 听力和视力降低；
l) 燃烧率变化。
4. 1. 3 选择试验顺序
 4. 1. 3. 1 一般要求
见 GJB 150.IA-2009 中的 3.6。
4.1. 3. 2 特殊要求
确定试验顺序至少应遵循下列两条原则：
a) 节省寿命。首先对试件施加使试件损伤最小的环境应力，以使试件能作更多的试验项目。为此，本试验应在试验顺序的早期进行。
b) 施加的环境应能最大限度地显示叠加效应。为此，本试验应在振动和冲击等力学环境试验之后 进行。
虽然没有明确规定， 但本试验可以与振动和冲击试验结合进行， 以评价力学事件（即运输、 装卸、 冲击）对低温下的材料的影响。同时，本试验也会显著改变产品在 GJB 150.2A-2009 低气压试验时的密封性能。
4.2 选择试验程序
4. 2. 1 概述
本试验包括三个试验程序：程序I---贮存、程序II---工作和程序IIl---拆装操作。根据对试验数据的需求，确定适用的试验程序、试验程序组合或实施各程序的顺序。在大多数情况下，所有三个程 序都要使用。
4.2.2 选择试验程序考虑的因素
选择试验程序时应考虑：
a) 装备的用途。根据有关文件的要求，确定装备在低温环境和其他任何限制性的条件（如贮存） 下应实现的功能。
b) 自然暴露环境。
c) 与装备的实际使用情况相符的下列试验数据：
         1) 部署地区预期的温度；
         2) 在部署地区预期的持续时间；
         3) 装各的技术状态；
d) 程序的顺序。确定三个低温试验顺序时应考虑；
         l) 程序II可在程序I􀂿书屯I之后进行。若装备在使用之前要在低温下贮存， 程序I要在程 序Il之前进行；若要求做拆装操作试验，则程序田可在工作试验前进行；若装备不打笲在 低温下进行贮存或在使用前进行拆装操作， 则直接进行程序II。
        2) 若需要的话， 拆装操作试验可在贮存试验／工作试验之后进行。
4.2.3 各程序的差别
      虽然所有的程序都涉及低温， 但它们在性能测试的时间选择和性质方面有根本的不同。
a) 程序I用于检查贮存期间的低温对装备在贮存期间和贮存后的安全性，以及贮存后对装备的性能的影响。
b) 程序II用于检查装备在低温环境下的工作情况。本部分的“工作”是指装备在人员接触最少的 情况下的启动和运行。
c) 程序III用于检测操作人员穿看厚重的防寒服组装和拆卸装备时是否容易。
4.3 确定试验条件
4.3. 1 概述
选定本试验和相应程序后，还应根据有关文件的规定和为该程序提供的信息，选定该程序所用的试 验条件和试验技术。 确定试验条件时应考虑 4.3.2-4.3.4 的内容。
4.3.2 气候条件
最好根据有关文件选择具体的试验温度。若没有这方面的信息，则应根据装备要使用的区域以及其他因素来确定试验温度。虽然低温环境通常是周期性变化的，但许多情况下使用恒定低温进行试验是可以接受的。只有那些在设计评估时认为暴露于低温变化环境很重要的情况下，才适合选用低温循环试验。 低温循环试验的低温条件应根据有关文件确定。以下分别为在特定地区（气候类型）使用、世界范围内贮存和使用的装备以及在世界范围内长期贮存（两年或两年以上）的装备选择试验温度提供了指南：
a) 特定地区使用的装备。当装备仅用于特定地区时，表1可用来确定试验温度。表1中所示的空 气温度极值， 是以该气候地区（极冷地区除外， 极冷地区是根据20％的出现概率来确定的）所包括的地理位置内录冷的地点、在最冷的月份内出现该温度值的小时数为 1％的频度为基础的。 表l中所示数值代表温度日循环的范围。 在本试验中， 通常仅考虑每一范围的最低值。
b) 世界范围内贮存和使用的装备。当装备将在世界范围内贮存或工作时， 温度的选择不但要考虑 极端低温， 还要考虑该极端低温出现的频度。 若不考虑出现的频度， 可能会造成过试验条件。这里频度是在世界范围内最极端的地区、最极端的月份的总的小时数的百分比，也称为时间风险率。在这种比例相应的小时数内，出现的最低温度将等于或低于给定的试验低温温度。大多数情况下采用20％的频度；为满足特定应用和试验要求， 也可选择其他值（见表2)。
c) 世界范围内长期贮存和使用的装备。若装备在没有遮盖或保护的情况下长期（以年计）贮存于温 度极低的地区（例如西伯利亚东北部或格陵兰岛中心的 “冷极” )， 则装备经受很低的温度（接近－65.C)的机会会增大。 在如此极端低温下的长期暴媒可能影响诸如弹药、 生命保降装备等 的安全性。 因此， 应选这一温度作为试验温度。


4.3.3 暴露持续时间
低温暴露持续时间影响装备安全性、完整性和性能，可根据装备自身材料、结构特性和使用情况进行选择：
a) 非危险性或与安全性无关（非生命保院型）的装备。 该类装备（处于非工作状态）中的大多数（可 能有机塑料除外）， 在低温下达到温度稳定后， 将不会出现性能退化现象。 若没有其他合适的 时间， 试件温度稳定后，贮存时间可取4h。
b) 含爆炸物、弹药、有机塑料等产品的装备。这些装备中的这类产品在温度稳定后性能可能还会 继续恶化， 因此需要对它们进行长时间的低温试验。在试件温度稳定后，最少要进行72h的贮 存试验，因为这是此类产品典型的低温暴露持续时间。
c) 含限位玻璃等产品的装备。需要安装或限定在特定位世的玻璃、陶瓷和玻璃类产品安装或限定 在其特定位觉的装备（如光学系统、激光系统和电子系统），往往会由与这类产品出现静疲劳而使装备损坏。因此，或许需要更长的低温试验时间才能诱发出这一现象。若没有其他参考数据， 推荐使用24h的暴露时间。
4.3.4 试件的技术状态
试件的技术状态是决定其受温度影响程度的露要因素。因此试验时应采用装备在贮存或使用期间 预期的技术状态。至少应考虑以下技术状态：
a) 装在运输／贮存容器内或运输箱内；
b) 有保护或无保护状态；
c) 正常使用状态：
d) 为特殊用途改装后的状态。
5 信息要求
5.1 试验前需要的信息
5.1. 1 一般信息
见GJB 150.IA-2009中的3.8。
5. 1. 2 特殊信息
试验温度、 需要的防护服种类和其他信息。
5. 1.3 温度传感器位置
用于测撒温度响应和温度稳定的温度传感器的位置（说明在试件的哪个部件、 哪个组件／结构上）。 
5.2 试验中需要的信息
一般信息见 GJB 150.IA-2009中的3.11, 特殊信息如下：
a) 试验箱的温度一时间记录；
b) 装拆操作中使用的防护服。
5.3 试验后需要的信息
一般信息见GJB150.IA-2009中的3.14,特殊信息如下： 
a)             每一次性能检测所需要的时间；
b) 试件和试验箱的温度－时间数据；
c) 组装和拆卸试件时用的防护服和专用设备；
d) 进行拆装操作时必要的操作人员的人体测量数据。
6 试验要求
6.1 试验设备
6. 1. 1 所需要的设备包括试验箱（室）和能够保持和监控（见GJB I 50. lA-2009中的3.18)试件周围空气所需的低温条件的辅助仪器。
6. 1. 2 除装备的平台环境已证明使用其他速度是合理的，并且要防止在试件中产生与实际不符的热传递外，试件附近的风速不应超过l.7m/s。
6.2 试验控制
6. 2. 1温度
除技术文件中另有规定外，若除试件工作以外的其他任何动作（例如打开箱门）会引起试件温度产生显著的变化（大于2°C)，则在继续试验前应使试件温度重新稳定在规定值。 若15min时间内不能完成工 作性能检测， 则在继续检测前应使试件温度重新稳定。
6. 2. 2温度变化速率
除另有规定外，为防止温度冲击的效应，应控制温度变化速率不超过3°C/min。
6. 2. 3  温度测量
在试件内或试件上安装温度传感器， 以测鱼温度稳定数据。 
6. 2.4 温度记录
若需要，应连续记录试验箱和试件的温度。
6.3 试验中断
一般要求见GJB 150.IA-2009中的3.12, 特殊要求 如下：
a) 欠试验中断。对于使试验温度向周围环境温度变化并超出允差范围的试验中断，应对试件进行全面的物理检查和工作性能检测（若可能的话）。若没有发现问题，则使试件亚新稳定在试验温 度，并从中断点开始继续试验。 由于未遇到极端条件，出现任何问题均应认为是试件本身的问 题。 中断期间温度超出允差的时间不记入总的试验时间。
b) 过试验中断。对千使试件暴露于比产品规范要求的更为严酷的条件下的试验中断，在继续试验 之前应对试件进行全面的物理检查和工作性能检测（若可能的话）。 当存在安全问题时（如弹药）， 尤其需耍这样做。 若发现有问题， 最好的办法是结束此次试验， 用新的试件篮新做， 否 则在后续试验期间试件失效时，由千出现过过试验条件可认为试验结果无效；若没有发现问题， 则恢复中断前的试验条件继续试验。 试验中断期间的时间记入总的试验时间。
6.4 试件的安装与调试
见GJB 150. lA -2009中的3.9。
7 试验过程
7. 1 试验准备
7.1. 1 试验前准备
试验开始前， 根据有关文件确定试验程序、 试件技术状态、 循环数、 持续时间、 试件贮存／工作环境参数址值等。
7. 1. 2 初始检测
试验前所有试件均需在标准大气条件下进行检测， 以取得基线数据。 检测按以下步骤进行（大的试件可能需要改变步骤顺序）：
a)             对试件进行全面的目视检查， 特别注意如铸件棱角一类的应力区。 记录检查结果。
b) 若要测定试件温度， 根据要求在试件内或试件上安装温度传感器。
c) 按GJB150.lA-2009中3.9.1要求的技术状态准备试件，将试件装入试验箱，使之在标准大气 条件下达到温度稳定。
d) 按技术文件对试件进行工作性能检测，并记录检测结果。若试件工作正常，则按技术文件的规 定进行试验。
7.2 试验程序
7. 2. 1 程序I---贮存
程序I的步骤如下：
a) 使试件处于贮存技术状态；
b) 将试验箱内空气温度调节到技术文件中规定的低温贮存温度；
c) 试件温度稳定后， 按技术文件中规定的持续时间保持此贮存温度；
d) 对试件进行目视检查， 并将检查结果与试验前的数据进行比较， 记录检查结果；
e) 若要求进行低温工作试验， 则接若进行7.2.2c)， 否则进行f);
f)             将试验箱内空气温度调节到标准大气条件下的温度；
g) 对试件进行全面的目视检查， 并记录检查结果；
h) 需要时， 对试件进行工作性能检测， 并记录检查结果；
i) 将这些数据与试验前的数据进行比较。
7.2.2 程序II－􀀴工作
程序II的步骤如下：
a) 试件装入试验箱后， 调节试验箱内空气温度到技术文件中规定的低温工作温度，在试件达到温 度稳定后保持此温度至少2h;
b) 在试验箱条件允许的情况下， 对试件进行全面的目视检查， 记录检查结果；
c) 按技术文件对试件进行工作性能检测， 记录检测结果；
d) 若要求在低温下进行拆装操作试验， 则接着进行7.2.3 d)， 否则接蒂进行e);
e) 将试验箱内的空气温度调节到标准大气条件下的温度， 保待此温度直到试件达到温度稳定；
f)             对试件进行全面的目视检查， 记录检查结果；
g)             需要时，进行工作性能检测， 记录检测结果， 并与7.1.2 d)中得到的数据进行比较。
7. 2.3 程序III----拆装操作
程序III的步骤如下：
a) 试件装入试验箱后，将试验箱内空气温度调节到技术文件规定的低温工作温度，在试件温度稳 定后， 保待此温度2h。
b) 保待低温工作温度的同时， 按d)中的选择方案使试件处于其正常工作技术状态。
c) 使温度恢复到a)中的温度。
d) 根据所使用的试验箱种类的不同， 选择适用的操作方法：
        1) 使用步入式试验室时，操作入员就像他们在低温作战状态下那样穿戴和装备好，并象在战 场上那样拆卸试件， 再将试件用正常的运输／贮存容器、 运输箱， 或其他模式和技术状态重新包装。
        2) 使用小试验箱时， 按l)进行， 不同的只是拆卸和包装作业时， 操作人员就象在自然环境 中要求的那样带上厚手套，手从试验箱检测孔或打开的箱门伸入试验箱内。按拆装操作试验的要求进行组装或拆卸， 每次限时 lSmin, 两次操作之间应恢复上面 a) 中的温度。
注：打开试验箱门除了会使试件逐渐升温外， 还会使试件上结霜．
e) 若要求试件在低温下进行工作试验，则篮复b)，然后接着进行7.2.2a)，否则进行0。
f) 对试件进行全面的目视检查， 记录检查结果， 以便与试验前的数据进行比较。
g) 将试验箱内空气温度调节到标准大气条件下的温度， 保待此温度直到试件达到温度稳定。
h) 对试件进行全面的目视检查， 记录检查结果。
i) 需要时， 对试件进行工作性能检测， 记录检测结果， 并与 7.l.2d) 中得到的数据进行比较。
8 结果分析
除GJB150.IA-2009中3.17提供的指南外，下列信息也有助于评价试验结果。任何与试件故院相关的数据，都可以用来进行是否满足产品规范的要求的试验分析，同时考虑下列相关信息：
a) 低温暴露后， 在低试验温度下进行非破坏性试验／检查的结果：
b) 低温条件下允许的工作性能的下降；
c) 使用专用成套工具或特定的冷气候程序的必要性；
d) 润滑不当的证据以及在规定环境条件下使用润滑剂的证明：
e) 对内燃机启动故陷， 使用的燃料和防冻剂是否合适及有关的证据：
f) 动力源的状况和适用性。