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摘要 : 對裝備環(huán)境工程的內(nèi)涵及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，對當前偽裝涂料環(huán)境工程研究現(xiàn)狀與存在的問題進行了梳理，對裝備的環(huán)境適應性的定義、本質(zhì)進行了闡述。在闡述環(huán)境工程定義和內(nèi)涵的基礎上，結(jié)合偽裝涂料的特點，通過對環(huán)境工程工作體系的修改和完善，建立了偽裝涂料環(huán)境工程研究的基本模型。該模型對研究偽裝涂料環(huán)境適應性具有科學性和系統(tǒng)性，也適用于其他偽裝裝備的環(huán)境工程研究。

0 前 言

裝備環(huán)境工程是一門新興的工程學科，它是通過將各種科學技術(shù)和工程實踐綜合應用于裝備的各個階段，以減緩各種環(huán)境對裝備效能的影響，從而提高裝備的耐環(huán)境能力 [1] 。在現(xiàn)代軍事裝備的研制過程中，美、歐、日等發(fā)達國家十分重視裝備的環(huán)境工程，并建立了完善的環(huán)境工程體系。 20 世紀 90 年代后期，國外開始將環(huán)境工程概念及其內(nèi)容納入軍用標準，環(huán)境試驗標準向環(huán)境工程標準拓展，如美軍標 MIL-STD -810F 、英國軍標 DEFSTAN00-35 和北約標準 NATO4370 [1-2] 等。為了將環(huán)境工程標準規(guī)范落實到裝備研制過程中，各發(fā)達國家十分強調(diào)環(huán)境試驗技術(shù)的發(fā)展，均建立了先進完備的環(huán)境試驗室、試驗場站等基礎試驗設施，其中以美軍三大環(huán)境試驗中心 ( 沙漠環(huán)境試驗中心、寒冷地區(qū)試驗中心和熱帶地區(qū)試驗中心 ) 最為著名，可進行材料和不同組裝級別 ( 零件、元器件、部件和整機 ) 的自然環(huán)境試驗、使用環(huán)境試驗、試驗室模擬環(huán)境試驗、試驗室環(huán)境加速試驗等，以充分暴露產(chǎn)品設計不足，提高產(chǎn)品質(zhì)量，檢驗裝備產(chǎn)品的耐候能力。環(huán)境工程在國外的快速發(fā)展引起了我國裝備研制部門的注意，我國也逐漸開始重視環(huán)境工程工作，并于 2001 年發(fā)布實施了 GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》 [1] 。早期環(huán)境適應性工作主要集中在工藝材料、元器件優(yōu)選和電子產(chǎn)品方面，隨著航空航天工業(yè)和高新技術(shù)裝備的發(fā)展，環(huán)境適應性工作才慢慢發(fā)展開來，但開展還不夠廣泛和深入，總體水平比較落后。隨著 GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》的頒布，為裝備環(huán)境工程蓬勃開展奠定了堅實的基礎，標志著我國裝備科研環(huán)境適應性工作正式步入環(huán)境工程的高度。但是也應該看到，我軍距離裝備科研發(fā)達國家仍然還有不小的差距，仍需提高認識，著眼未來戰(zhàn)場需要，大力發(fā)展環(huán)境工程技術(shù)基礎建設，廣泛推行環(huán)境工程工作，使我軍武器裝備真正走上現(xiàn)代化的道路。

1 偽裝涂料環(huán)境工程研究現(xiàn)狀與存在的主要問題 我國最早嘗試推行環(huán)境工程工作的是航空行業(yè)，從 20 世紀 90 年代左右開始局部地采用，而后陸軍地面主戰(zhàn)武器裝備也逐漸開展環(huán)境工程工作研究。而偽裝涂料作為武器裝備重要的隱身表面工程材料，直接與大氣環(huán)境接觸，面臨的氣候環(huán)境最復雜、最惡劣及最難控制，其環(huán)境適應性性能直接決定著涂料的使用壽命，因此，在偽裝涂料研制過程中，開展環(huán)境工程工作非常重要。偽裝涂料的環(huán)境適應性是指偽裝涂料在其壽命期內(nèi)，預計可能遇到的各種環(huán)境作用下能實現(xiàn)其偽裝性能和保護功能，也就是說在壽命期內(nèi)其耐老化能力越強，越能實現(xiàn)長效偽裝的要求。資料表明，在民用領域，對涂料環(huán)境適應性的研究主要集中在材料老化機理和試驗研究，沒有開展系統(tǒng)的涂料環(huán)境工程工作。許多研究者在自由基反應機理的基礎上，探討了各種典型有機涂層的老化機理，從而豐富和完善了自由基反應理論。目前偽裝涂料的環(huán)境適應性的研究也僅僅側(cè)重于試驗研究，主要在涂料型號研制鑒定試驗中開展老化試驗工作，如我國最新型的迷彩偽裝涂料在研制過程中開展了 2 a 的野外老化試驗 ( 其耐老化性為 2 a ) ，這是參照美國耐化學戰(zhàn)劑脂肪族聚氨酯涂料耐老化性能為 2 a ，而沒有按照 GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》規(guī)定，開展偽裝涂料環(huán)境工程體系研究。隨著裝備環(huán)境適應性研究的深入，迷彩偽裝涂料作為重要的偽裝材料，其環(huán)境適應性研究體系也有待逐步完善。目前，開展偽裝涂料環(huán)境工程工作存在的主要問題是 :

(1) 環(huán)境工程與環(huán)境適應性概念不清。

由于對環(huán)境適應性的認識不一，概念混淆，環(huán)境工程工作開展得不平衡，沒有完全按照環(huán)境工程的研究方法對偽裝涂料環(huán)境適應性開展系統(tǒng)研究，導致研究不全面、不成體系，影響涂料產(chǎn)品環(huán)境適應性能的提高。

(2) 裝備研制全過程環(huán)境工程管控不到位。

目前我軍裝備研制不注重全過程環(huán)境工程管理，許多裝備研制領域還呈現(xiàn)為粗放型，環(huán)境措施不能落到實處，有限的環(huán)境試驗一般均在產(chǎn)品定型和批量生產(chǎn)階段才進行，從而錯失提高裝備環(huán)境適應性的最好時機，且大大制約了裝備質(zhì)量的提高，難以滿足現(xiàn)代化裝備型號的研制要求。

(3) 環(huán)境工程技術(shù)基礎研究比較滯后，環(huán)境適應性要求不明確。

GJB4239-2001 《武器環(huán)境工程通用要求》是一個總體通用標準，對象是我軍所有的武器裝備。涂料環(huán)境產(chǎn)品有其自身的特點，環(huán)境適應性研究也應有選擇的借鑒 GJB4239 相關研究方法開展研究工作。雖然經(jīng)過近年來的發(fā)展，已開展了眾多環(huán)境工程技術(shù)基礎研究工作，也取得了一些研究成果，但與發(fā)達國家相比，我國的環(huán)境標準仍然十分匱乏 ( 見表 1) 、不系統(tǒng)，環(huán)境工程技術(shù)較為落后，環(huán)境試驗和環(huán)境適應性評價不規(guī)范、目標不清晰，環(huán)境工程管理混亂。由于缺乏標準支持，故在裝備研制過程中環(huán)境適應性要求提得過于籠統(tǒng)和教條，不夠全面和合理，可操作性差，嚴重影響裝備研制和生產(chǎn)過程中的環(huán)境工程工作的開展。因此非常有必要建立相應的偽裝涂料環(huán)境工程配套體系文件。

表 1 主要發(fā)達國家和機構(gòu)組織環(huán)境工程標準數(shù)量對比

2 裝備的環(huán)境適應性

2.1 環(huán)境適應性的定義

GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》中對裝備環(huán)境適應性的定義為 : 裝備 ( 產(chǎn)品 ) 在其壽命期預計可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(xiàn)其所有預定功能和 ( 或 ) 性能不被破壞的能力。是裝備 ( 產(chǎn)品 ) 的質(zhì)量特性 [3] 。其中包含 4 個方面的含義 : 一是環(huán)境，指裝備壽命期中遇到的、且冒一定風險的極端環(huán)境 ; 二是功能，指裝備實現(xiàn)或產(chǎn)生規(guī)定的動作或行為的能力 ; 三是性能，指裝備保持規(guī)定的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標的能力 ; 四是不被破壞能力，指裝備在極限環(huán)境下不能工作或不能正常工作，而當環(huán)境緩和時能恢復正常工作的能力。

2.2 環(huán)境適應性的本質(zhì)

2.2.1 環(huán)境適應性和可靠性是不同性質(zhì)的裝備質(zhì)量特性

環(huán)境適應性與可靠性均是裝備的質(zhì)量特性，都與裝備壽命期內(nèi)所遇到的環(huán)境密切相關。但兩者在性質(zhì)上是完全不同的。裝備壽命期內(nèi)一旦出現(xiàn)故障，人們通常認為是由產(chǎn)品的不可靠引起的，然而產(chǎn)品是否可靠和好用，除了可靠性因素外，環(huán)境適應性也是其中很重要的一個因素。環(huán)境適應性是由選用的材料、構(gòu)件、元器件耐環(huán)境的能力和其結(jié)構(gòu)設計和工藝設計時采取的耐環(huán)境措施決定的。一旦設計完成定型，其耐環(huán)境能力也就基本固定，因此，環(huán)境適應性是裝備產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性。

2.2.2 環(huán)境適應性和可靠性是兩個不同的概念

雖然裝備環(huán)境適應性研究屬于質(zhì)量可靠性研究的范疇，但兩者仍有區(qū)別。環(huán)境適應性是以裝備是否失效或有故障作為判據(jù)，通?？捎眠m應和不適應作定性判據(jù)。而可靠性則是用平均故障時間或可靠度等參數(shù)定量表示的。裝備可能出故障、故障的多少決定了其可靠性的高低。如果不能保證裝備在其壽命期內(nèi)遇到的極端環(huán)境條件下不被破壞和 ( 或 ) 發(fā)揮正常功能和性能，則裝備不能生存，就談不上可靠性 [4] 。因此，裝備環(huán)境適應性不合格，意味著該裝備不能投入使用，而可靠性的高低，則僅是涉及到裝備的故障率高低。因此說環(huán)境適應性和可靠性是兩個完全不同的概念。對偽裝涂料而言，由于其自身特點和使用的特殊性，由于偽裝涂料的每種組分 ( 成膜物質(zhì)或顏料 ) 的性能直接決定著涂料的偽裝效果和環(huán)境適應性能，某一種組分的失效就會影響到涂層的整體環(huán)境適應性能，進而影響涂層的使用壽命和偽裝效果，并不像其它裝備，某一個部件出現(xiàn)問題，也可能不會影響到該裝備的主要作戰(zhàn)性能。而偽裝涂料可靠性體現(xiàn)的并不明顯，因此在偽裝涂料型號研制中強調(diào)產(chǎn)品的環(huán)境適應性比注重產(chǎn)品的可靠性更重要。

2.3 環(huán)境適應性與環(huán)境工程

既然環(huán)境適應性是武器裝備的一個質(zhì)量特性，它必須靠設計 ( 試驗 ) 和制造納入裝備，靠試驗和管理來加以保證 [5] 。提出合理的環(huán)境適應性要求和確保這一要求得到滿足的工作將貫穿裝備壽命期全過程，實質(zhì)就是一個系統(tǒng)的環(huán)境工程工作，系統(tǒng)地開展環(huán)境工程工作是確保研制生產(chǎn)的武器裝備在未來環(huán)境中可靠和有效工作的重要手段。

2.4 環(huán)境適應性與裝備自然壽命

裝備自然壽命是指裝備在設計規(guī)定的使用條件下，從投入使用開始，到裝備不能保持設計規(guī)定的功能和壽命終結(jié)所經(jīng)歷的時間 [6] 。影響裝備自然壽命的因素有很多，其中裝備所處的環(huán)境條件直接影響裝備的自然壽命。一般來說，環(huán)境適應性能力強的裝備，其自然壽命愈長，環(huán)境適應能力差的裝備，其自然壽命愈短，甚至無法正常工作。

3 偽裝涂料環(huán)境工程體系研究

3.1 環(huán)境工程定義和內(nèi)涵

環(huán)境工程就是將各種科學技術(shù)和工程實踐用于減緩各種環(huán)境對裝備效能影響或提高裝備耐環(huán)境能力的一門工程學科，包括環(huán)境工程管理、環(huán)境分析、環(huán)境適應性設計和環(huán)境試驗與評價等。環(huán)境工程直接關系到裝備的壽命和運行能力，是裝備發(fā)揮其性能特性的前提和基礎。環(huán)境工程的基本方法在陸軍主戰(zhàn)裝備的環(huán)境工程研究中得到了廣泛應用，而偽裝涂料作為重要的偽裝材料，其環(huán)境適應性研究還沒有開展相應的系統(tǒng)研究工作，沒有針對性的指導文件， GJB-4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》適用于陸軍裝備的論證、研制、生產(chǎn)和使用等階段，對偽裝涂料的環(huán)境適應性研究同樣具有指導意義，依據(jù)環(huán)境工程方法，對偽裝涂料全壽命期環(huán)境工程工作進行適當修改，也完全可用于偽裝涂料的環(huán)境適應性研究。

3.2 偽裝涂料環(huán)境工程工作體系

依據(jù) GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》，對偽裝涂料全壽命期環(huán)境工程工作進行修改，構(gòu)建了適用于偽裝涂料環(huán)境適應性研究的工作體系。本體系要求從偽裝涂料環(huán)境工程主要任務——即環(huán)境分析、環(huán)境適應性設計、環(huán)境試驗與評價等方面開展工作。環(huán)境分析是進行環(huán)境適應性設計的基礎 [3] 。環(huán)境分析就是確定涂料壽命期環(huán)境條件，研究和分析各種環(huán)境對涂料效能影響的一系列技術(shù)活動。偽裝涂料的環(huán)境要求主要包括溫度、濕度以及特殊地區(qū)的特殊天氣如高原地區(qū)的高紫外線、東南沿海地區(qū)的高溫濕熱以及寒帶地區(qū)的低溫要求，偽裝涂料的涂 __ 裝工藝、基本的力學性能以及涂層的使用壽命和這些因素有直接關系。在涂料研制的論證和方案階段，就必須掌握足夠的偽裝涂料應用環(huán)境資料 ; 根據(jù)涂料的使用和保障方案，確定涂料壽命期剖面 ; 結(jié)合涂料的使用環(huán)境資料，確定偽裝涂料壽命期環(huán)境剖面 ; 在此基礎上，明確提出偽裝涂料環(huán)境適應性要求。偽裝涂料的研制在環(huán)境工程方面的首要工作是確定合理的環(huán)境要求，環(huán)境要求具體說來應包括涂料環(huán)境適應性設計要求 ( 包括定性和定量要求 ) 、環(huán)境試驗和驗證要求等。環(huán)境適應性設計實際上就是全方位地整合環(huán)境工程技術(shù)，環(huán)境適應性設計應從兩方面著手，一是采取改善環(huán)境或減緩環(huán)境影響的措施，二是選用耐環(huán)境能力強的結(jié)構(gòu)、材料、元器件和工藝等。環(huán)境適應性設計是一個不斷優(yōu)化的過程，需要對設計方案進行評估和反復的設計更改，因此研究驗證試驗、類比分析等是必要的。對偽裝涂料的環(huán)境適應性設計，應主要考慮涂料的使用環(huán)境的特殊要求，選擇合適的成膜物質(zhì)、顏 ( 填 ) 料以及合適的助劑體系，通過優(yōu)化配方設計、控制合適的工藝來全面考慮，除了考慮對付偵察威脅方面的偽裝性能設計要求，還要充分考慮環(huán)境條件在涂料研制中的特殊要求。環(huán)境試驗包括 : 試驗室環(huán)境試驗、自然環(huán)境試驗、使用環(huán)境試驗等，在涂料壽命期為改進環(huán)境適應性設計和評價涂料環(huán)境適應性提供必要的信息。各種環(huán)境試驗滲透在涂料壽命期的各個階段，其中試驗室環(huán)境試驗包括研制階段的環(huán)境適應性驗證試驗、定型階段的環(huán)境鑒定試驗和批量生產(chǎn)階段的環(huán)境驗收試驗和環(huán)境例行試驗 ; 自然環(huán)境試驗結(jié)合涂料研制和使用階段進行，以確定自然環(huán)境各種因素綜合作用對產(chǎn)品的影響 ; 使用環(huán)境試驗用以確定涂料使用過程中自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境對其的綜合影響，是涂料考核的重要部分。環(huán)境適應性評價要求利用自然環(huán)境試驗和使用環(huán)境試驗的結(jié)果來評價涂料的環(huán)境適應性。該項工作應收集按自然環(huán)境試驗計劃安排的自然環(huán)境試驗的結(jié)果和有關信息及相應的自然環(huán)境記錄數(shù)據(jù)。

3.3 偽裝涂料環(huán)境工程技術(shù)體系

在偽裝涂料研制和生產(chǎn)中充分采用環(huán)境工程的研究方法，需要有配套的比較成熟的各種環(huán)境工程基礎技術(shù)和標準法規(guī)等，才能保證偽裝涂料環(huán)境適應性工作的順利開展 [7] 。偽裝涂料環(huán)境工程涉及到的技術(shù)基礎主要有 : 環(huán)境測量和環(huán)境分析、環(huán)境條件確定、環(huán)境數(shù)據(jù)庫、環(huán)境適應性設計、環(huán)境試驗、環(huán)境試驗設備、環(huán)境工程標準和環(huán)境工程管理方法等。其技術(shù)體系組成和基本架構(gòu)如圖 1 。

圖 1 偽裝涂料環(huán)境工程技術(shù)體系

4 結(jié) 語

本文在分析裝備環(huán)境工程和環(huán)境適應性研究的基礎上，結(jié)合偽裝涂料的特點，通過對環(huán)境工程研究方法的修改和完善，成功構(gòu)建了偽裝涂料環(huán)境工程研究基本模型，該研究模型對偽裝涂料環(huán)境適應性研究具有科學性和系統(tǒng)性。環(huán)境工程作為一項的系統(tǒng)工程，在偽裝涂料環(huán)境適應性研究過程中應充分貫徹環(huán)境工程的研究方法。提高環(huán)境工程工作在涂料研制生產(chǎn)中的指導地位，才能充分發(fā)揮環(huán)境工程對涂料環(huán)境適應性的保障作用。

作者：盧言利，蔣曉軍，潘家亮

轉(zhuǎn)載自：《中國涂料》雜志