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摘要 : 對(duì)裝備環(huán)境工程的內(nèi)涵及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)當(dāng)前偽裝涂料環(huán)境工程研究現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題進(jìn)行了梳理，對(duì)裝備的環(huán)境適應(yīng)性的定義、本質(zhì)進(jìn)行了闡述。在闡述環(huán)境工程定義和內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合偽裝涂料的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)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(duì)研究偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)性具有科學(xué)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(xué)科，它是通過(guò)將各種科學(xué)技術(shù)和工程實(shí)踐綜合應(yīng)用于裝備的各個(gè)階段，以減緩各種環(huán)境對(duì)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(guò)程中，美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)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(jì) 90 年代后期，國(guó)外開始將環(huán)境工程概念及其內(nèi)容納入軍用標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)向環(huán)境工程標(biāo)準(zhǔn)拓展，如美軍標(biāo) MIL-STD -810F 、英國(guó)軍標(biāo) DEFSTAN00-35 和北約標(biāo)準(zhǔn) NATO4370 [1-2] 等。為了將環(huán)境工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落實(shí)到裝備研制過(guò)程中，各發(fā)達(dá)國(guó)家十分強(qiáng)調(diào)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，均建立了先進(jìn)完備的環(huán)境試驗(yàn)室、試驗(yàn)場(chǎng)站等基礎(chǔ)試驗(yàn)設(shè)施，其中以美軍三大環(huán)境試驗(yàn)中心 ( 沙漠環(huán)境試驗(yàn)中心、寒冷地區(qū)試驗(yàn)中心和熱帶地區(qū)試驗(yàn)中心 ) 最為著名，可進(jìn)行材料和不同組裝級(jí)別 ( 零件、元器件、部件和整機(jī) ) 的自然環(huán)境試驗(yàn)、使用環(huán)境試驗(yàn)、試驗(yàn)室模擬環(huán)境試驗(yàn)、試驗(yàn)室環(huán)境加速試驗(yàn)等，以充分暴露產(chǎn)品設(shè)計(jì)不足，提高產(chǎn)品質(zhì)量，檢驗(yàn)裝備產(chǎn)品的耐候能力。環(huán)境工程在國(guó)外的快速發(fā)展引起了我國(guó)裝備研制部門的注意，我國(guó)也逐漸開始重視環(huán)境工程工作，并于 2001 年發(fā)布實(shí)施了 GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》 [1] 。早期環(huán)境適應(yīng)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(yīng)性工作才慢慢發(fā)展開來(lái)，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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著我國(guó)裝備科研環(huán)境適應(yīng)性工作正式步入環(huán)境工程的高度。但是也應(yīng)該看到，我軍距離裝備科研發(fā)達(dá)國(guó)家仍然還有不小的差距，仍需提高認(rèn)識(shí)，著眼未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)需要，大力發(fā)展環(huán)境工程技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)，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(wèn)題 我國(guó)最早嘗試推行環(huán)境工程工作的是航空行業(yè)，從 20 世紀(jì) 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(fù)雜、最惡劣及最難控制，其環(huán)境適應(yīng)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(guò)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(yīng)性是指?jìng)窝b涂料在其壽命期內(nèi)，預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境作用下能實(shí)現(xiàn)其偽裝性能和保護(hù)功能，也就是說(shuō)在壽命期內(nèi)其耐老化能力越強(qiáng)，越能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效偽裝的要求。資料表明，在民用領(lǐng)域，對(duì)涂料環(huán)境適應(yīng)性的研究主要集中在材料老化機(jī)理和試驗(yàn)研究，沒(méi)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(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，探討了各種典型有機(jī)涂層的老化機(jī)理，從而豐富和完善了自由基反應(yīng)理論。目前偽裝涂料的環(huán)境適應(yīng)性的研究也僅僅側(cè)重于試驗(yàn)研究，主要在涂料型號(hào)研制鑒定試驗(yàn)中開展老化試驗(yàn)工作，如我國(guó)最新型的迷彩偽裝涂料在研制過(guò)程中開展了 2 a 的野外老化試驗(yàn) ( 其耐老化性為 2 a ) ，這是參照美國(guó)耐化學(xué)戰(zhàn)劑脂肪族聚氨酯涂料耐老化性能為 2 a ，而沒(méi)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(yīng)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(yīng)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(wèn)題是 :

(1) 環(huán)境工程與環(huán)境適應(yīng)性概念不清。

由于對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的認(rèn)識(shí)不一，概念混淆，環(huán)境工程工作開展得不平衡，沒(méi)有完全按照環(huán)境工程的研究方法對(duì)偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)性開展系統(tǒng)研究，導(dǎo)致研究不全面、不成體系，影響涂料產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性能的提高。

(2) 裝備研制全過(guò)程環(huán)境工程管控不到位。

目前我軍裝備研制不注重全過(guò)程環(huán)境工程管理，許多裝備研制領(lǐng)域還呈現(xiàn)為粗放型，環(huán)境措施不能落到實(shí)處，有限的環(huán)境試驗(yàn)一般均在產(chǎn)品定型和批量生產(chǎn)階段才進(jìn)行，從而錯(cuò)失提高裝備環(huán)境適應(yīng)性的最好時(shí)機(jī)，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(hào)的研制要求。

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

GJB4239-2001 《武器環(huán)境工程通用要求》是一個(gè)總體通用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(diǎn)，環(huán)境適應(yīng)性研究也應(yīng)有選擇的借鑒 GJB4239 相關(guān)研究方法開展研究工作。雖然經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，已開展了眾多環(huán)境工程技術(shù)基礎(chǔ)研究工作，也取得了一些研究成果，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)和環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)不規(guī)范、目標(biāo)不清晰，環(huán)境工程管理混亂。由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)支持，故在裝備研制過(guò)程中環(huán)境適應(yīng)性要求提得過(guò)于籠統(tǒng)和教條，不夠全面和合理，可操作性差，嚴(yán)重影響裝備研制和生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境工程工作的開展。因此非常有必要建立相應(yīng)的偽裝涂料環(huán)境工程配套體系文件。

表 1 主要發(fā)達(dá)國(guó)家和機(jī)構(gòu)組織環(huán)境工程標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量對(duì)比

2 裝備的環(huán)境適應(yīng)性

2.1 環(huán)境適應(yīng)性的定義

GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》中對(duì)裝備環(huán)境適應(yīng)性的定義為 : 裝備 ( 產(chǎn)品 ) 在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)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(gè)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(fēng)險(xiǎn)的極端環(huán)境 ; 二是功能，指裝備實(shí)現(xiàn)或產(chǎn)生規(guī)定的動(dòng)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(biāo)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(dāng)環(huán)境緩和時(shí)能恢復(fù)正常工作的能力。

2.2 環(huán)境適應(yīng)性的本質(zhì)

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

環(huán)境適應(yīng)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(guān)。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(rèn)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(yīng)性也是其中很重要的一個(gè)因素。環(huán)境適應(yīng)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(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)時(shí)采取的耐環(huán)境措施決定的。一旦設(shè)計(jì)完成定型，其耐環(huán)境能力也就基本固定，因此，環(huán)境適應(yīng)性是裝備產(chǎn)品的固有質(zhì)量特性。

2.2.2 環(huán)境適應(yīng)性和可靠性是兩個(gè)不同的概念

雖然裝備環(huán)境適應(yīng)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(yīng)性是以裝備是否失效或有故障作為判據(jù)，通?？捎眠m應(yīng)和不適應(yīng)作定性判據(jù)。而可靠性則是用平均故障時(shí)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?zèng)Q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(yīng)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(shuō)環(huán)境適應(yīng)性和可靠性是兩個(gè)完全不同的概念。對(duì)偽裝涂料而言，由于其自身特點(diǎn)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(yīng)性能，某一種組分的失效就會(huì)影響到涂層的整體環(huán)境適應(yīng)性能，進(jìn)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(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題，也可能不會(huì)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(hào)研制中強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性比注重產(chǎn)品的可靠性更重要。

2.3 環(huán)境適應(yīng)性與環(huán)境工程

既然環(huán)境適應(yīng)性是武器裝備的一個(gè)質(zhì)量特性，它必須靠設(shè)計(jì) ( 試驗(yàn) ) 和制造納入裝備，靠試驗(yàn)和管理來(lái)加以保證 [5] 。提出合理的環(huán)境適應(yīng)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(guò)程，實(shí)質(zhì)就是一個(gè)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(lái)環(huán)境中可靠和有效工作的重要手段。

2.4 環(huán)境適應(yīng)性與裝備自然壽命

裝備自然壽命是指裝備在設(shè)計(jì)規(guī)定的使用條件下，從投入使用開始，到裝備不能保持設(shè)計(jì)規(guī)定的功能和壽命終結(jié)所經(jīng)歷的時(shí)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(lái)說(shuō)，環(huán)境適應(yīng)性能力強(qiáng)的裝備，其自然壽命愈長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)能力差的裝備，其自然壽命愈短，甚至無(wú)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(xué)技術(shù)和工程實(shí)踐用于減緩各種環(huán)境對(duì)裝備效能影響或提高裝備耐環(huán)境能力的一門工程學(xué)科，包括環(huán)境工程管理、環(huán)境分析、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)和環(huán)境試驗(yàn)與評(píng)價(jià)等。環(huán)境工程直接關(guān)系到裝備的壽命和運(yùn)行能力，是裝備發(fā)揮其性能特性的前提和基礎(chǔ)。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(yīng)用，而偽裝涂料作為重要的偽裝材料，其環(huán)境適應(yīng)性研究還沒(méi)有開展相應(yīng)的系統(tǒng)研究工作，沒(méi)有針對(duì)性的指導(dǎo)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(duì)偽裝涂料的環(huán)境適應(yīng)性研究同樣具有指導(dǎo)意義，依據(jù)環(huán)境工程方法，對(duì)偽裝涂料全壽命期環(huán)境工程工作進(jìn)行適當(dāng)修改，也完全可用于偽裝涂料的環(huán)境適應(yīng)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(duì)偽裝涂料全壽命期環(huán)境工程工作進(jìn)行修改，構(gòu)建了適用于偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)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(wù)——即環(huán)境分析、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)、環(huán)境試驗(yàn)與評(píng)價(jià)等方面開展工作。環(huán)境分析是進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) [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(duì)涂料效能影響的一系列技術(shù)活動(dòng)。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(xué)性能以及涂層的使用壽命和這些因素有直接關(guān)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(yīng)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(chǔ)上，明確提出偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)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(shuō)來(lái)應(yīng)包括涂料環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)要求 ( 包括定性和定量要求 ) 、環(huán)境試驗(yàn)和驗(yàn)證要求等。環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)實(shí)際上就是全方位地整合環(huán)境工程技術(shù)，環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)應(yīng)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(qiáng)的結(jié)構(gòu)、材料、元器件和工藝等。環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估和反復(fù)的設(shè)計(jì)更改，因此研究驗(yàn)證試驗(yàn)、類比分析等是必要的。對(duì)偽裝涂料的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，應(yīng)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(guò)優(yōu)化配方設(shè)計(jì)、控制合適的工藝來(lái)全面考慮，除了考慮對(duì)付偵察威脅方面的偽裝性能設(shè)計(jì)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(yàn)包括 : 試驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)、自然環(huán)境試驗(yàn)、使用環(huán)境試驗(yàn)等，在涂料壽命期為改進(jìn)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)涂料環(huán)境適應(yīng)性提供必要的信息。各種環(huán)境試驗(yàn)滲透在涂料壽命期的各個(gè)階段，其中試驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)包括研制階段的環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證試驗(yàn)、定型階段的環(huán)境鑒定試驗(yàn)和批量生產(chǎn)階段的環(huán)境驗(yàn)收試驗(yàn)和環(huán)境例行試驗(yàn) ; 自然環(huán)境試驗(yàn)結(jié)合涂料研制和使用階段進(jìn)行，以確定自然環(huán)境各種因素綜合作用對(duì)產(chǎn)品的影響 ; 使用環(huán)境試驗(yàn)用以確定涂料使用過(guò)程中自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境對(duì)其的綜合影響，是涂料考核的重要部分。環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)要求利用自然環(huán)境試驗(yàn)和使用環(huán)境試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)涂料的環(huán)境適應(yīng)性。該項(xiàng)工作應(yīng)收集按自然環(huán)境試驗(yàn)計(jì)劃安排的自然環(huán)境試驗(yàn)的結(jié)果和有關(guān)信息及相應(yīng)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(chǔ)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等，才能保證偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)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(chǔ)主要有 : 環(huán)境測(cè)量和環(huán)境分析、環(huán)境條件確定、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)、環(huán)境試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備、環(huán)境工程標(biāo)準(zhǔn)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(yǔ)

本文在分析裝備環(huán)境工程和環(huán)境適應(yīng)性研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合偽裝涂料的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)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(duì)偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)性研究具有科學(xué)性和系統(tǒng)性。環(huán)境工程作為一項(xiàng)的系統(tǒng)工程，在偽裝涂料環(huán)境適應(yīng)性研究過(guò)程中應(yīng)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(dǎo)地位，才能充分發(fā)揮環(huán)境工程對(duì)涂料環(huán)境適應(yīng)性的保障作用。

作者：盧言利，蔣曉軍，潘家亮

轉(zhuǎn)載自：《中國(guó)涂料》雜志