Воздействие внешних условий на работоспособность
РЭА
Испытания являются важным заключительным этапом разработки и
производства аппаратуры и предназначены для проверки устройства на
соответствие предъявляемым к нему требованиям. Методы контроля и
испытаний зависят от назначения аппаратуры, климатических условий
хранения, транспортировки и эксплуатации. Как правило, испытания
аппаратуры проводятся применительно к этим условиям. Рассмотрим кратко
условия и факторы, влияющие на надежность и работоспособность
аппаратуры.
При транспортировке, хранении и эксплуатации на аппаратуру влияют:
климатические воздействия, в основном связанные с состоянием атмосферы,
— температурой и ее цикличностью, влажностью (дождь, иней, роса),
атмосферным давлением, солнечной радиацией, примесями в воздухе (пыль,
соли, промышленные газы), биологическими факторами (плесень и др ),
механические воздействия, связанные с вибрационными и ударными
нагрузками и звуковым давлением.
Климатические воздействия. В зависимости от назначения РЭА должна
обеспечивать работоспособность в самых различных климатических условиях.
Например, стационарная, или широковещательная, аппаратура работает в
нормальных стационарных условиях обычно з закрытых помещениях при
25±10°С и относительной влажности до 80%- Более сложные условия выпадают
на переносную аппаратуру, для некоторых видов которой работоспособность
должна сохраняться при температуре от —50 до +50°С и повышенной
влажностью. Могут быть еще более тяжелые условия— тропические и
космические, когда аппаратура работает при резком изменении в широких
пределах температуры, давления, влажности. Например, РЭА на советском
автоматическом самоходном аппарате «Луноход» обеспечивает высокую
надежность в очень тяжелых условиях космоса, в том числе при изменении
температуры ог —150 до +150°С.
Повышение или понижение температуры окружающей среды от номинальной
почти всегда вызывает ухудшение работы аппаратуры. Это связано с тем,
что изменяются физико-химические и механические свойства материалов, из
которых изготовлены узлы и блоки РЭА.
Тепловое воздействие является также причиной изменения электрических
свойств аппаратуры вследствие изменения электрического сопротивления
резисторов, ухудшения сопротивления изоляции диэлектриков, изменения
емкости конденсаторов и т. д. Тепловое воздействие также приводит к
старению материалов. Некоторые элементы аппаратуры, в частности
электролитические конденсаторы, химические источники питания, при низких
температурах теряют свои свойства. Ухудшение параметров изоляционных
материалов может привести к механическим повреждениям конструкции в
целом. Из-за повышения, например, вязкости часто наблюдается увеличение
трения между отдельными подвижными элементами конструкции.
Надежность работы аппаратуры зависит от состояния окружающей атмосферы и
в первую очередь — от влажности. С увеличением влажности резко падают
поверхностное и объемное сопротивления изоляционных материалов.
Особенно сильно воздействуют климатические условия (повышенная
влажность, плесень и солнечная радиация) на параметры аппаратуры,
эксплуатируемой в тропических условиях. Образование и развитие плесени
снижает изоляцию материала, способствует созданию проводящего слоя на
поверхности изоляции, вызывает химическое разложение органических
материалов и коррозию металлов. Это в конечном счете приводит к порче и
выходу из строя аппаратуры, не защищенной от таких воздействий
Интенсивное солнечное облучение способствует окислению или химическому
разложению некоторых органических материалов.
Радиоэлектронная аппаратура, эксплуатируемая в морских условиях,
подвержена воздействию солей, растворенных в морской воде. В условиях
повышенной влажности соли вызывают интенсивную коррозию металлических
деталей.
Механические воздействия. Механические нагрузки, испытываемые
аппаратурой в разных условиях, могут иметь сложный комплексный характер
при различном их сочетании. Стационарная аппаратура подвергается
кратковременным ударным нагрузкам и тряске только при упаковке и
транспортировке. Радиоэлектронная аппаратура, устанавливаемая на
автомобилях и железнодорожном транспорте, испытывает вибрацию и ударные
нагрузки во время работы. Корабельная аппаратура помимо вибрационных и
ударных воздействий подвергается длительным перегрузкам от качки.
Наибольший угол отклонения от вертикали корабельной аппаратуры при качке
может достигать 45°. Авиационная аппаратура подвержена длительному
воздействию вибрации во время полета и значительным ударным нагрузкам
при взлете и посадке самолета, а также линейному ускорению при полете
самолета.
Разрушают или быстро изнашивают конструкцию не длительно действующие
малые нагрузки, а большие кратковременные перегрузки. Поэтому наиболее
опасным во время вибрации является совпадение собственной частоты
колебаний отдельных частей аппаратуры с колебаниями источника вибрации.
При этом амплитуда колебаний бывает настолько велика, что может
разрушить конструкцию.
Таким образом, механические воздействия могут приводить в лучшем случае
к нежелательным изменениям параметров аппаратуры, в худшем — к ее
разрушению. Очевидно, создание абсолютно устойчивых деталей и узлов при
ударной и вибрационной нагрузках почти невозможно. Поэтому в конструкцию
аппаратуры вводят специальные устройства для смягчения динамических
нагрузок или изменения их характера, например всевозможные амортизаторы,
преобразующие ударные нагрузки в вибрационные -с синусоидальными
затухающими колебаниями.
Для повышения надежности аппаратуры рекомендуется использовать
облегченные режимы работы ее элементов и условия (климатические и
механические) по сравнению с нормальными. Радиоэлектронная аппаратура
нередко подвергается одновременному воздействию нескольких механических
и климатических факторов в различной комбинации, под влиянием которых
происходит ухудшение ее электрических и механических параметров. Любое
воздействие, оказываемое на РЭА, проявляется в двух видах: первое —
неустойчивость в работе и отказы, второе — нарушение цикличности и
старение аппаратуры.