GJB 150.7-2009太陽輻射試驗方法

GJB 150.7-2009太陽輻射試驗方法。GJB 150.7A-2009代替GJB 150.7-1986版本。GJB 150.7-2009標準主要是軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第7部分：太陽輻射試驗（推薦使用科賽德品牌太陽輻射試驗箱）。

1范圍

本部分規(guī)定了軍用裝備實驗室太陽輻射試驗的日的與應用、剪裁指南、信息要求、試驗要求、試驗過程和結果分析等內容。

本部分適用于對軍用裝備進行太陽輻射試驗。

2引用文件

下列文件中的條款通過本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包含勘誤的內容)或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

GJB 150.1A-2009軍用裝 備實驗室環(huán)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(huán)境試驗方法第 3部分:高溫試驗

GJB 4239裝備環(huán)境工程通用要求

3目的與應用

3.1 目的

本試驗的目的:

a)確定太陽直接輻射對裝備產(chǎn)生的熱效應;

b)確定太陽直接輻射對裝備產(chǎn)生的光化學效應。
3.2應用

本試驗用于評價壽命期炎熱季節(jié)直接暴露于太陽輻射環(huán)境中的裝備耐受太陽輻射產(chǎn)生的熱效應或光化學作用的能力。

如果使用的輻射燈與不同地區(qū)和海拔高度的白然太陽輻射量值具有合理的對比關系，那么本試驗程序II(見4.2.1)也可用于模擬不同地區(qū)和海拔高度的太陽紫外輻射效應。

3.3限制 ，

本試驗需要注意以下幾點:

a)由于本試驗不能模擬所有的自然氣候環(huán)境條件(見附錄A.7)，因此在條件允許的情況下，最好在合適的白然場地對裝備進行白然環(huán)境試驗:

b)如果試驗需要剪裁或關注特殊波長的光，則輻射燈的光譜可以偏離表1，但應說明偏離的詳細理由:

c)本試驗不適用于封閉環(huán)境內均勻熱效應的模擬，也不適用于遮蔽區(qū)域內和遮蓋貯存條件下非直接熱效應(見GJB 150.3A -2009)的模擬;

d)由于輻照度不同，本試驗不適用于空間環(huán)境。.

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(chǎn)品)訂購過程中實施GJB4239得出的結果，確定裝備壽命
太平洋放鴿子 2020/6/1 23:34:47
期內太陽輻射環(huán)境出現(xiàn)的階段，根據(jù)卜列環(huán)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(huán)境試驗使用同-試件時，還需確定本試驗與其他試驗的先后順序。

4.1.2 環(huán)境效應

4.1.2.1熱效應

與高溫產(chǎn)生的熱效應不同，太陽輻射的熱效應具有方向性，并產(chǎn)生熱梯度。在太陽輻射試驗中，熱量的吸收或反射主要取決丁被輻射表而的粗糙度和顏色。太陽輻照度的變化導致不同材料和部件以不同速率膨脹或收縮，從而產(chǎn)生嚴酷的應力并破環(huán)結構的完整性。

為有助于確定本試驗是否適用于受試裝備，除考慮GJB 150.3A -2009指出的效應外，還應考慮下列典型效應:

a)活動部件卡死或松動;.

b)焊接 和膠粘部位的強度降低;

c)強度 和彈性發(fā)生變化:

d)聯(lián)動裝 置不能校準或失靈;

e) 密封完整性破壞:

f) 電氣或電子部件發(fā)生變化:

g)電觸 點過早動作:

h)合成橡膠和聚合物性能發(fā)生變化;

i)涂層、合成材料和采用粘合劑膠粘的表面層壓材料(如雷達波吸收材料)起泡、脫落和分層;j)封裝化 合物軟化:

k)壓力變化;
1)合 成材料和炸藥熱析:

m)裝備操作困難。

汁:以上所列并未包括所自的效應。

4. 1.22 光化學效應

除產(chǎn)生熱效應外，太陽|輻射(尤其是其中的紫外線)還會產(chǎn)生光化學效應。由于光化學反應的速率一殷隨溫度升高而加快，因此應使用全光譜充分模擬太陽輻射的光化學效應。下列為光化學效應導致劣化的例子，但所列并不全面。

a)織物和塑料顏色變 色:

b)涂層開裂、 粉化和變色:

c) 較短波長輻射引起的光化學反應導致天然橡膠、合成橡膠和聚合物劣化。

4.1.3選擇 試驗順序

4.1.3.1一般要求

見GJB 150.1A-2009 中的3.6。

4.1.3.2 特殊要求

太陽輻射試驗在試驗順序中一般不作限制，但高溫或光化學效應可能影響材料的強度或尺寸，以致影響后續(xù)試驗(如振動試驗)的結果，對此宜予以考慮。

4.2選擇試驗程序
4.2.1概述

本試驗包含兩個試驗程序:程序1–循環(huán)試驗和程序1—穩(wěn)態(tài)試驗。確定要使用的試驗程序。兩個程序都可用于確定光化學效應，但程序lI所需試驗持續(xù)時間較短。

4.2.2選擇試驗程序考慮的因素

選擇試驗程序應考慮下列因索:

a)裝備的使用日的。裝備的使用目的決定了評價試件在試驗期間和試驗后的性能所需要的功能模式和試驗數(shù)據(jù)。

b)預期的 部署區(qū)域。

c)裝備的技術狀態(tài)。

d) 預期的暴露環(huán)境(使用、運輸、貯存等)。

e)預期暴露于太陽輻射環(huán)境的持續(xù)時間。，

f)預計試件出現(xiàn)問題的部位。

4.2.3各程序的差別

兩個程序都是將試件暴露于模擬的太陽輻射環(huán)境中，但由于考慮的重點不同，所用的太陽輻射載荷和加載的時間不同。

程序I著重于太陽輻射產(chǎn)生的熱效應，它將試件暴露于模擬世界實際最大量級的太陽輻射中，24h為一個循環(huán)。

程序II著重于加速太陽輻射產(chǎn)生的光化學效應，它是將試件暴露于強化的太陽輻射載荷中(約為E常量級的2.5倍)，也是24h為一個循環(huán)。每個循環(huán)包含4h無輻射期，以加速實現(xiàn)在正常太陽輻射載荷下需要較長時間才能積累起來的光化學效應。實際產(chǎn)生的加速速率與材料的特性有關，2.5倍于自然太陽輻射載荷的暴露不一定能提供2.5倍的加速結果，但如果該試驗產(chǎn)生的失效機理與真實環(huán)境中預期出現(xiàn)的失效機理相同，則該程序是一種更快速的試驗。

兩個程序的差異如下:

a)程序1–循環(huán)試驗(熱效應)。當裝備暴露于戶外炎熱的氣候環(huán)境并期望在暴露期間和暴露后

不降低性能時，應使用程序I檢測裝備對太陽輻射的響應溫度。當裝備受到非均勻加熱的影響(見4.1.2.1)，或太陽輻射導致的加熱量級或加熱機理不清楚時，最好采用太陽輻射試驗而不用GJB 150.3A- 2009規(guī)定的高溫試驗。程序I可使用單- – 發(fā)熱的紅外輻射燈,若采用全光譜燈源, 則還可對光化學效應進行有限的評價。僅當構成裝備的材料顏色和各部分結構相同或相似時，才使用紅外輻射燈進行試驗。由于玻璃會削弱太陽光漕中的紅外部分，因此當玻璃是裝備結構的一部分，或所關心的組成部分暴露于透過玻璃的太陽輻射時，則應使用全光譜輻射燈，除舊證實使用紅外輻射燈時紅外透射不受影響。

b) 程序1– -穩(wěn)態(tài)試驗(光化學效應)。程序II用于檢測長期太陽輻射對裝備產(chǎn)生的影響。光化

學效應通常在裝備表面接收大量陽光照射(還有熱和濕氣)后才會產(chǎn)生，而采用程序I需耍兒個月時間才能達到此目的，因此采用重復正常太陽輻射量的長期循環(huán)(見程序I)來產(chǎn)生光化學效應是不經(jīng)濟的。程序II是一種加速試驗方法，以縮短再現(xiàn)長期暴曬累積效應的時間。每24h循環(huán)中的4h無輻射期是為了使試件的物理和化學狀態(tài)回到無輻射條件卜的“正常狀態(tài)”，在此期間試件還會經(jīng)受一定程度的熱應力。

4.3確定試驗 條件

4.3.1概述

選定本試驗和相應程序后,還應根據(jù)有關文件的規(guī)定和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。應確定日循環(huán)、試驗持續(xù)時間、相對濕度、光譜分布、溫度等試驗參數(shù)和試件的技術狀態(tài)，確定時應考慮4.3.2~4.3.8的內容。

4.3.2 日循環(huán)

4.3.2.1程序I包括3種高溫日循環(huán)，圖1給出了對應于程序1的A1~A3類別的溫度和太陽輻射日循環(huán)。根據(jù)裝備預期經(jīng)受的氣候環(huán)境或裝備實測數(shù)據(jù)以及下列內容來選抒試驗條件:

a)循環(huán)A1的峰值條件為1120Wm2和49’C,代表了世界范圍內的最熱條件，在最熱地區(qū)最熱月

份中出現(xiàn)和超過這-條件的小時數(shù)不超過1%，這些最嚴酷地區(qū)具有十分高的溫度并伴隨高強度太陽輻射，例如中國新疆的沙漠地區(qū)、北非炎熱與干燥的沙漠地區(qū)、中東的部分地區(qū)、印度北部和美國的西南部地區(qū):
b)循環(huán) A2的峰值條件為1120W/m2和44°C,代表了較不嚴酷的條件，其所在地區(qū)具有高溫和中

等偏低的濕度并伴隨高強度太陽輻射，例如中國大部分地區(qū)、歐洲最南部地區(qū)、澳洲大陸的大部分地區(qū)、中南亞、非洲的北部和東部地區(qū)、北非的沿海地區(qū)、美國的南部和墨西哥的大部分地區(qū):

c)循環(huán) A3的峰值條件為1120W/m2和39C,代表了更不嚴酷的條件，其所在地區(qū)在一年中至少

部分時間經(jīng)歷中等偏高溫和中等偏低濕度條件，特別代表了歐洲最南部以外的地區(qū)、加拿大、北美和澳洲大陸的南部地區(qū)。

4.3.2.2程序 II包括3種循環(huán)，其相應的溫度和太陽輻射量值見圖2，試驗條件的選擇見4.3.2.1。4.3.3試驗 持續(xù)時間

4.3.3.1程序I

至少進行3次循環(huán)，最多進行7次循環(huán)。每次循環(huán)時間為24h,按圖1所示或按技術文件的規(guī)定對太陽輻射和干球溫度加以控制。

至少進行3次循環(huán)的理由是大多數(shù)情況下，在其他試驗條件確定的情況下，試件經(jīng)歷3次循環(huán)就可以達到最高響應溫度(即末次循環(huán)達到的響應溫度峰值與前一次循環(huán)達到的響應溫度峰值之差在2C以內)。

若在3次循環(huán)期間沒有達到最高響應溫度，則進行更多次循環(huán)，直到試件達到最高響應溫度為止，但最多不宜超過7次循環(huán)，這是因為對于選定的氣候地區(qū)高溫峰值在極端熱的月份大約出現(xiàn)7h。若需要更精確的模擬，則應查詢需要考慮的特殊地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，詳細說明理由和提出充分證據(jù)，以此可調整試驗的持續(xù)時間。若可能的話還應說明緯度、海拔、預期暴露的月份或其他因素(例如某個產(chǎn)品專門在北方使用或專門在冬天使用)。

在保證每次循環(huán)太陽輻射總能量保持不變的前提下,該程序每次循環(huán)的上升段和下降段可以分別采用至少4個量值(8個量值更好)來分段或連續(xù)改變輻照度。

4.3.3.2程序 II

就試件接收到的總能量而言，程序II的1次24h循環(huán)(圖2所示)提供的能量約為1次24h自然太陽輻射日循環(huán)的2.5倍。程序II的每次循環(huán)含有4h無照射期，以使熱應力和所謂的“黑暗”過程交替出現(xiàn)。

為了模擬10d的自然暴露，可以按圖2所示進行4次循環(huán)。

對于偶然在戶外使用的裝備，如便攜式裝備等，建議進行10 次循環(huán)。

對于連續(xù)暴露在戶外條件的裝備，建議至少進行56次循環(huán)。

由于有過熱危險，不要使輻照度超過規(guī)定的量值。目前還無證據(jù)表明這種加速試驗的結果與裝備在自然太陽輻射條件下得到的結果之間的相關性。

4.3.4 濕度

在白然環(huán)境中相對濕度的最值各不相同，在很多情形下濕度、溫度和太陽輻射綜合對裝備造成有害影響。若已知或認為裝備對相對濕度敏感，則在程序I的試驗要求中應包括濕度條件。濕度條件由實測值來確定，也可參考有關標準確定。

4.3.5光譜的分布一海平面與高海拔地區(qū).

建議一般使用表1所示的國際公認光譜進行試驗，該光譜更接近于海平面以上4km~5km的實際環(huán)境。與海平面相比，高海拔地區(qū)的太陽輻射含有更大比例的有害紫外輻射。如果使用表1所示的光譜評價海平面太陽輻射對試件的影響效應，則在試驗期間試件預期的劣化速度可能比使用海平面相應光譜產(chǎn)生的劣化速度要快，此時宜對試驗持續(xù)時間作相應調整。
4.3.6風速

保持適當?shù)娘L速是應用程序I和程序II的關鍵。應控制風速，以免試件產(chǎn)生不符合自然條件下的響應溫度。因此進行本試驗前應確定裝備在自然條件下將經(jīng)受的最高響應溫度。最高響應溫度可采用現(xiàn)場或平臺數(shù)據(jù)，根據(jù)確定的最高響應溫度來調節(jié)風速。

對于程序II，當試驗前無法獲知裝備在自然條件下將經(jīng)受的最高響應溫度時，也可采用程序I來定裝備的近似最高響應溫度，此時風速宜盡可能小。建議按程序I對完整的試件做一個 預備試驗(最少一個完整循環(huán))來確定試件的近似最高響應溫度。若不能使用完整的試件，則可使用模擬件代替完整的試件。模擬件應能代表試件的實際顏色、表面粗糙度和絕熱度等，并對試件任何內在的加熱效應都要檔擬。模擬件的預備試驗僅僅用于確定試件的近似最高響應溫度，不是用于代替程序I或程序II。如果要對多個相同的試件進行試驗，則可選取一個或多個試件進行預備試驗以確定最高響應溫度。由于光化學效應很大程度取決于太陽輻射光譜(也與輻照度和持續(xù)時間有關),因此預備試驗光譜應盡可能接近自然日光。

4.3.7試件 的技術狀態(tài)

試件的技術狀態(tài)應與裝備暴露于自然太陽輻射的實際狀態(tài)相同。試件相對于輻射方向的取向對熱效應會產(chǎn)生顯著影響。若己知試件的某些部位對輻射效應敏感，則調整試件與輻射燈的相對方向來模擬自然的日循環(huán)。按照技術文件的要求安裝試件，盡可能模擬裝備實際部署時的狀態(tài)，進行安裝時可采用規(guī)定特性的支架或底座(例如規(guī)定厚度的混凝土層或具有一定反射率的沙床)進行模擬。

4.3.8試件工作

4.3.8.1一 般要求

當需要試件工作時，一般要求見GJB 150.1A-2009中3.9.2. .

4.3.8.2特殊要求

當需要試件工作時，特殊要求如下:

b)若電壓的變化會影響試件的熱耗散或熱響應，則指明試件輸入電壓的變化范圍。

c)引入裝備使用期間通常使用的冷卻介質(如強迫的空氣或液體冷卻劑)?？贾依鋮s介質的入口溫度和流速，使其既能代表典型的溫降和流速，也能代表最差情形下的溫降和流速。

5信息要求.

5.1試驗前需要的信息

一般信息見GJB 150.1A-2009中的3.8，特殊信息如下:

a)程序I日循環(huán)包含的濕度條件(適用時);

b)試件的 工作要求;

c) 輻射燈的光譜:

d)溫度測量方法。

5.2試驗中需要的信息

一般信息見GJB 150.1A-2009中的3.11，特殊信息如下:

a)試驗 箱溫度和輻照度隨時間變化的記錄;

b)試件溫度隨時 間變化的記錄。

5.3試驗后 需要的信息

一般信息見GJB 150.1A- 2009中的3.14， 特殊信息如卜:

a)溫度傳感 器在試件.上的位置;

b)試件的溫度和暴露周期數(shù):

c)輻射燈的標識。
6 試驗要求
6.1試驗設備
6.1.1 基本要求

試驗設備由試驗箱(室)、輔助測量儀表和太陽輻射燈組成，其基本要求如下:

a)能夠保持和監(jiān)測試驗要求的溫度、風速和輻照度，并符合GJB1S0.1A-2009中3.18的規(guī)定。b)應考慮兩種程序的風速對試件可能產(chǎn)生的冷卻效應。1m/s的風速就能導致溫升減少20%以.上。

除另有規(guī)定外，應測量并控制試件附近的風速，并使其盡可能小，通常在0.25m/s~1.5m/s.之間。

c)為最大程度地減小或消除來自試驗箱內表面的輻射反射,通常試驗箱的容積至少為試件外殼體積的10 倍。

6.1.2底座.

安裝試件的底座可以是一個凸起的支架或具有規(guī)定特性的底座。例如按照產(chǎn)品技術文件的規(guī)定，可采用規(guī)定厚度的混凝土層或具有傳導性和反射性的沙床。

6.1.3 太陽輻射燈

6.1.3.1 太陽輻射燈包括發(fā)熱的輻射燈(用于程序I)或模擬太陽光譜的輻射燈(用于程序II或程序I)。6.1.3.2使用1120W/m2土47W/m2的最大輻照度，確保試件受到均勻輻射，并且在試件的上表面所測得的輻照度偏差不超過要求值的10%。 當需要評估光化學效應時，應確保輻照在試件表面上的光譜分布與表I所示相一致(在給出的允差范圍內)。當僅評估熱效應時，應至少保證所用光譜的可見光和紅外線部分符合表1的規(guī)定。若達不到，可偏離表1的光譜分布，但應調整輻照度以得到與表1所列光譜相同的加熱效應。為了確定所需的調整量，可選用下列方法之一-:

a)利用以下信息用數(shù)學方法計算調整量:

1)被輻射表面的光譜反射率或透射率:

2)所用輻射燈的光譜能量分布(包括任何有關的反射器或玻璃對光譜的影響效應)。
b)通過對能代表裝備特性(最重要的特性是顏色和表面粗糙度)的試樣做預先試驗來確定調整量:1)測量在自然太陽輻射條件下試樣相對于周圍空氣溫度的溫升:

2)收集在白然條件下試驗的足夠數(shù)據(jù)來計算流經(jīng)試樣的氣流冷卻效應(戶外條件幾乎沒有零風速)，推斷在無風條件下自然太陽輻射導致的溫升:

3)測量在模擬太陽輻射條件下試樣相對于周圍空氣溫度的溫升:

4)比較 2)和3)的溫升結果:

5)調整輻射燈的輻照度，使試樣在太陽輻射試驗箱模擬環(huán)境中的溫升與自然太陽輻射條件下的溫升具有可比性。