GJB150.5A-2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第5部分：溫度衝擊試驗

1 範圍
本部分規定了軍用裝備實驗室溫度衝擊試驗的目的與應用、剪裁指南、信息要求、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各進行溫度衝擊試驗。
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，其最新版本適用於本部分。
GJB 150.lA-2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法    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 軍用裝備實驗室環境試驗方法   第7部分：太陽輻射試驗
GJB 1172.12-1991 軍用設備氣候極值 空中氣溫
GJB 4239 裝備環境工程通用要求
3 目的和應用
3. 1 目的
本試驗的目的在於確定裝備在經受周圍大氣溫度的急劇變化（溫度衝擊）時，是否產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 應用
3.2. 1 正常環境
本試驗適用千可能會在空氣溫度發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
對裝備的外表麵、 安裝在外表麵的零部件、 或裝在靠近外表麵的內部零部件的影響。 典型情況如下：
a) 裝備在熱區域和低溫環境之間轉換；
b) 通過高性能運載工具， 從地麵高溫環境升到高空（隻是熱到冷）；
c) 僅用外部材料（包裝或裝備表麵材料）進行試驗時，從處在高空和低溫條件下熱的飛機防護殼體 內向外空投。
3.2.2 安全性和環境應力篩選
除3.3所述外， 本試驗適用於揭示裝備暴露在低於極端溫度變化速率（隻耍試驗條件不超過裝備的設計極限）下通常出現的安全性問題和潛在的缺陷。 本試驗雖然用作環境應力篩選(ESS)，但經適當工 程處理後，也可以將其作為一個篩選試驗（使用更極端溫度的溫度衝擊），用來揭示裝備暴露在低於極端溫度變化條件下會出現的潛在缺陷。
3.3 限製
3.3. 1 本試驗不適用於：
a) 因其包裝和安裝位置等原因不會經受急劇的極端溫度變化的裝備；
b) 會經受空氣和液體或在兩種液體之間轉移造成溫度衝擊的裝備；
c) 會經受發動機壓縮機排出的氣體、 或氣動加載產生的快速瞬間加熱引起的溫度衝擊的裝備；
d) 受火烤熱後用水冷卻的裝備。
3.3.2 本試驗不適用於使用在不同環境轉換過程中不會產生顯著的溫度衝擊的裝備（若用千環境應力篩選除外）。
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後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得出的成果， 確定裝備壽命期內溫度衝擊環境出現的階段， 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
溫度衝擊通常對靠近裝備外表麵的部分影響更嚴重，離外表麵越遠（當然，與相關材料的特性有關），溫度變化越慢，影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度衝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。下麵是裝備暴露千溫度衝擊環境時可能引發的問題示例。考慮以下典型問題， 有助於確定本試驗是否適用於受試裝備：
a) 典型物理效應有：
    1) 玻瑕容器和光學儀器的碎裂；
    2) 運動部件的卡緊或鬆弛；
    3) 爆炸物中固態藥丸或藥柱產生裂紋；
    4) 不同材料的收縮或膨脹率、 或誘發應變速率不同；
    5) 零部件的變形或破裂；
    6) 表麵塗層開裂；
    7) 密封艙泄漏；
    8) 絕緣保護失效。
b) 典型化學效應有：
    l) 各組分分 離；
    2)        化學試劑保護失效。
c) 典型電效應有：
    l) 電氣和電子元器件的變化；
    2) 快速冷凝水或結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特性和性能測雖方麵的信息，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後進行。
4.2 選擇試驗程序
4.2. 1 概述
本試驗包括兩個溫度衝擊試驗程序：程序I---恒定和程序II---循環
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考慮以下因素：
a) 使用中預期的暴露溫度；
b) 裝備在保陷或使用時的技術狀態；
c) 環境應力篩選要求。
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， 但它們的高溫衝擊極值是不同的：
a) 程序I —􀀙程序I 的每個極值衝擊條件采用恒定的溫度。因為在許多情況下，溫度衝擊
本身比其他溫度效應籃要得多，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酷 的衝擊（例如要評價安全性或初始設計）時和在要使用極值溫度時要采用恒定溫度衝擊程序。
b) 程序II 一循環。若要求對真實環境進行仔細地模擬時，應使用程序II.因為高溫是隨著相應的日循環出現的。 根據有關文件確定裝備應達到的功能（工作要求），並確定會引起溫度衝擊的環境。
.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、應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。若有實測數據，則應使用實測數據。 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
宜根據預期的使用情況和極端暴露值的範圍確定試驗條件，但需要發現設計缺陷時， 也可加大試驗魚值。 確定呈值時應考慮：
a) 飛機飛行暴露。適用於經曆下列環境條件的裝備：暴露於沙漠或熱帶地麵的熱環境，並可能直接受到日曬加熱，但幾分鍾後又暴露在與飛行高度相對應的極端低溫環境中。
b) 空運-沙漠暴露。適用於利用高空飛行中不加熱、且具有環境溫度（不考慮日曬加熱）的飛機貨艙在沙漠地區上空運輸的裝備。
c) 陸運或空運－寒冷暴露。適用於檢驗受到下列環境影響的裝備：寒冷地區進出具備加熱措施的貯存倉庫、 維修場所或其他設施，或進出具備加熱措施的貨艙。
d)工程設計。適用於發現設計裕度方麵的問題。
e)環境應力篩選。適用於評價工藝方麵的問題。
4.3.2 氣候條件
氣候條件應根據裝備預期工作和貯存的地理區的氣候數據確定。裝備暴露於不同的地麵氣候類型中得到的實際響應溫度， 可以從裝備工作或貯存技術狀態的高、 低溫暴露試驗(GJB 150.3A-2009、GJB l 50.4A-2009 和GJB 150.7A-2009)的結果中獲得。 對於貯存技術狀態，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效應。
4.3.3 暴露條件
4. 3. 3. 1 概述
應根據現場數據或有關文件選擇試驗溫度。若沒有這些數據或文件，可以根據裝備預計的部署應用情況或將要部署的區域，或根據其最極端的非工作溫度要求確定試驗溫度。建議使用的溫度範圍應反映預期的使用情況，而不是某 一個任意的極值範圍。
4.3.3.2 部署應用（飛機飛行暴露）
裝備暴露於空中飛行工作環境期間，經受的熱應力和溫度變化速率取決千周圍環境條件、飛行條件和機上環境控製係統的性能。 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飛機貨艙內（或其他運輸位笠）可能的條件和空投地麵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。地表高溫極值應根據GJB150.3A -2009中的 相關內容確定。
注：裝備的包裝通常會減輕溫度衝擊。空運／空投時，裝備本身可能不會受到明顯的溫度衝擊。
4.3.3.4 地麵運輸／空運---北極
在寒冷地區采取供暖加熱措施的室內條件是21°C和25％的相對濕度，這些條件與北極地區正常加熱後和飛機上正常加熱後的實際情況大致相當。外部環境條件的選擇應根據GJB150.4A-2009的相應的氣候類型或地區確定。
4.3.3.5 工程設計
采用能反映預期的極端貯存條件的試驗條件。 
4.3.4 試驗持續時間（衝擊次數）
對暴露於溫度衝擊可能性很小的裝備，在每種相應的條件下隻進行一次溫度衝擊。當預計裝備比較頻繁地暴露於溫度衝擊環境時，沒有多少可用的數據用於證實具體的衝擊次數。較好的方案是在每種條 件下進行3次或3次以上衝擊，衝擊次數主要由預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，試件暴露於溫度極值的持續時間或者等於實際的工作時間，或者等於達到溫度穩定所需要的時間。
4.3.5 高溫暴露極值
裝備在熱和基本熱氣候區於太陽下貯存期間很可能經受最大的加熱影響。因此，從熱到冷的轉換應 在試件穩定在其貯存高溫的情況下進行；從冷到熱的轉換，應在相應的循環中，高溫試驗箱內的空氣溫 度達到最高貯存溫度的情況下進行。在從冷到熱的轉換完成以後，立即通過適當的日循環(GJB150.3A 一2009)使高溫箱開始循環，該循環從經受最高氣溫的那個小時開始直到試件達到最高工作響應溫度為止（見GJB150.3A-2009中的4.3.4.3b)）。其他試驗，例如應力篩選試驗，可能要求更極端的溫度。
4.3.6 試件的技術狀態
試件的技術狀態對試驗結果有很大影響，因此，要按裝備預期的貯存、運輸或使用時的技術狀態進行試驗。至少應考慮以下情況：
a) 裝在運輸／貯存容器內或運輸箱內，以及將處於一種溫度狀態的產品裝到處於另一個溫度值的容器內；
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；
e) 適用於空投的包裝。
4.3. 7 溫度穩定
試件溫度穩定（在轉換之前）的時間至少應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製相對濕度。但是溫度衝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並在結冰時會膨脹。除專門提出要求外，否則不必考慮控製相對濕度。
4.3.9 轉換時間
應保證轉換時間能反映壽命期剖麵中實際溫度衝擊的相應時間。轉換時間應盡可能短，但若轉換時 間大於lmin,則應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準其他部分的條件致。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換提供實際的條件。因此，在轉換之前試件溫度要穩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) 試件的技術狀態；
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) 試件響應溫度（根據GJB150.JA-2009);
e) 對於程序II'高溫循環的具體參數和該循環的初始溫度；
f)            必要時用於確定溫度響應和溫度穩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／結構上）。
5.2 試驗中需要的信息
應記錄實際的試驗過程與預先規定的試驗程序或試驗參數世值的偏差，包括可能發生的任何異常情況。
5.3 試驗後需要的信息
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) 工作檢測的結果；
f)             轉換時間（例如：“門打開“至“門關閉＂的時間）。
6 試驗要求
6.1 試驗設備
所需要的試驗設備包括可以在其中建立並保持試驗條件的兩個試驗箱（室），或者一個雙室試驗箱。除另有規定外，試驗箱應具備試件轉換後5min內試驗箱內的試驗條件重新穩定的能力。若需要，可使用搬運設備以實現試件在兩箱之間的轉換。
試驗箱應配備能監測試件周圍空氣層試驗條件的輔助儀表。可能需要快速分離式熱電偶來監測試件 隨周圍溫度變化的情況。
6.2 試驗控製
6.2.1溫度
除技術文件中另有規定外，若非試件操作以外的其他任何動作（例如非轉換時間的打開箱門）使試件溫度或試驗箱空氣溫度產生明顯的變化（大於2°C)，則在繼續試驗前應使試件穩定到所要求的溫度。
6.2.1風速
除裝備平台環境已經證明采用其他風速是合理的，並提供了規定的試驗條件，試驗箱內試件周圍的 風速不應超過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生意外的試驗中斷，使試驗條件向標準環境溫度偏離並超出允差，則應從中斷點開始重新試驗，並使試件重新處在試驗條件下。若在轉換期間發生中斷，應使試件重新處在轉換前的溫度下， 然後進行轉換。
6.3.2.2 過試驗中斷
在導致試件暴露於比裝備規範要求更為極端的溫度下的任何中斷發生後．，隻要可能，應在繼續試驗 之前立即對試件進行全麵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，尤其應如此。若發現問題，最好的辦法是停止試驗，並且用新試件重新開始試驗。若不這樣做，而且在隨後的試驗中試件再次出現故障，則由於試驗中曾出現過過試驗條件，此試驗結果可能無效。若沒有發現問題，應重新恢複中斷前的條件繼續試驗，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、試件的技術狀態、溫度世值、循環數、溫度穩定、持續時間等。
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。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) 將試件穩定在標準大氣條件下(GJB150.IA-2009中的3.1)。
b) 對試件進行全麵的目視檢查（按4.1.2進行評價）， 特別注意應力區， 如鑄件棱角處和不同材料 的結合麵（如元器件引線與可見電子元器件的陶瓷界麵）， 並記錄檢查結果。
c) 按技術文件的規定進行工作性能檢測， 記錄檢測結果。 若試件工作正常， 則進行d)。
d) 按GJB 150.IA-2009中的3.9的規定和所要求的試件技術狀態準備試件。
7.2 試驗程序
7.2. 1 概述
以下試驗程序為收栠裝備在嚴酷的溫度衝擊環境下的必要信息提供了基礎。圖1和圖2所示的程序是人為地規定從低溫開始的， 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----恒定極值溫度衝擊
程序I的步驟如下：
a) 將試件放入試驗箱，以不超過3°C/min的速率將箱內空氣溫度調節到技術文件中規定的低溫極 值（圖1中的a)。保持此溫度至技術文件中規定的時間（圖1中的a~b)。
b) 在lmin之內（圖1中的b~c)將試件轉移到溫度為乃的大氣環境中，以產生技術文件中規定 的溫度衝擊，並按技術文件的規定保持此溫度（圖1中的c~e)。
c) 若技術文件中有要求，在可行的範圍內評價溫度衝擊對試件的影響。
d) 若要求反方向進行其他循環，則在lmin之內將試件轉換到兀環境中（圖1中的e~f)'並按技術文件的要求達到穩定（圖1中的f~b)，必要時評價溫度衝擊的影響，然後按b)和c)繼續試驗；若要求再進行一次單向的溫度衝擊，則將試件以不大千3°C/min的溫度變化率返回T]環 境並籃複步驟a)~c)；若不要求其他溫度衝擊，則進行步驟e)。
e) 試件返回到標準大氣條件。
f) 檢查試件，若需要，使試件工作。記錄結果並與試驗前數據比較。
7.2.3 程序II---基幹高溫循環的衝擊
程序II的步驟如下：
a) 將試件放入試驗箱，以不超過3°C/min的速率將箱內空氣溫度調至技術文件中規定的低溫極值 （圖2中的a)，保持此溫度至技術文件中規定的時間（圖2中的a~b)。
b) 在lmin之內將試件轉換到高溫循環的域高空氣溫度中（圖2中的c)（按技術文件的規定）。一旦關上試驗箱門，並使箱溫恢複到峰值溫度，立即按照適當的日循環部分使試驗箱進入溫度循 環，直到箱內空氣溫度達到試件響應溫度（圖2中的d)（見GJB150.JA-2009中的4.3.4.3b)）。 按技術文件的規定保持此溫度（圖2中的d~e)。
c) 若不要求其他的循環，試件以不超過3°C/min的溫度變化速率返回到標準大氣條件，進行步驟g) 。
d) 在lmin之內將試件轉換到低溫環境（圖2中的f)，並按技術文件的要求達到穩定(OO2中的f~h)。 若要求其他循環， 則進行步驟f)
e)            若不要求其他循環， 試件返回到標準大氣條件， 進行步驟g)。
注：除有關文件另有說明外， 若由於工作計劃等試驗程序被中斷， 試件應保持在試驗溫度， 直到試驗重新開始。 若溫度發生變化， 則在試驗前試件要穩定在中斷前圾後成功地完成的試驗段的溫度上。
f) 按技術文件的規定， 重複步驟b)~d)。
g) 檢查試件。 若需要， 使試件工作。 記錄結果並與試驗前數據比較。
8 結果分析
遵循GJB150.IA-2009中3.17提供的指南，有助於評價試驗結果。分析試件的每一個故障，看是否滿足產品規範的要求。