电工电子产品基本环境试验——高海拔低气压试验方法

低气压试验就是将试验样品放入试验箱(室)，将箱(室)内气压降低到有关标准规定的值，并保持规定持续时间的试验。其目的主要用来确定元件、设备或其他产品在在贮存、运输和使用中对低气压环境的适应性。

对于低气压试验，通常有低温低气压和高温低气压两种方式，在海拔3000m(70kPa)的地带，主要出现的是低温环境，故采用低温低气压试验考察设备对低气压环境的适应能力。

低气压所依据的标准有：

GB2421-1989《电工电子产品基本环境试验规程总则》

GB/T2423.25-1992《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AM：低温/低气压综合试验方法》

GB/T2423.26-1992《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/BM ：高温/低气压综合试验方法》

GB2423.27-2005《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AMD：低温/低气压/湿热连续综合试验方法》

GB/T2424.15-1992《电工电子产品基本环境试验规程温度/低气压综合试验导则》

GB T 2423.21-1991 电工电子产品基本环境试验规程 试验M 低气压试验方法

GJB 150.2-1986军用设备环境试验方法　低气压（高度）试验

低气压环境

地球引力的作用使得空气聚集在地面周围并且具有重量，从而形成大气压力。大气压力单位用每平方米牛顿表示（N/m2），标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压，相当于101325N/m2=101.325kPa=760mm汞柱=10.339m水柱。在某高度上的大气压力，是该点以上垂直于地面的单位面积上整个空气柱的重量，这就说明海拔越高，大气压力越小，两地的海拔相差越悬殊，其气压差也越大，大气压力是随着高度增加而降低的。MIL-STD-883K方法1001、MIL-STD-750F方法1001及MIL-STD-202H方法105均列出了低气压试验条件的压强及高度。

高度4850m处的气压约为1/2个标准大气压，30480m处约为1/100个标准大气压。我们常用的户外手表就是利用测量气压的变化来衡量海拔高度，飞机上的高度压力表（气压计）同理也是这样来测量高度。说到飞行高度，很容易让人想到美国洛克希德公司研制的U-2侦察机，绰号蛟龙夫人，是美国空军一型单座单发高空侦察机（图1），于1955年8月秘密完成首飞，1956年开始装备美空军，能不分昼夜于70,000英尺（21,336米）高空执行全天候侦察任务，是当时飞行高度*高的侦察机。

1 低气压环境对设备的影响及机理

目前，国内外对低气压环境对产品的影响及失效机理都做了大量的研究，国内外也都制定了低气压试验的相关标准，如国军标GJB150.2A-2009的4.1.2.2条、4.1.3.2条就给出了低气压环境可能导致装备（产品）产生下列物理、化学效应及电效应：

密封垫密封的壳体漏气、漏液体；

密封容器变形、破损或破裂；

低密度材料的物理和化学性能发生变化；

装备因热传导降低而发生过热；

润滑剂蒸发；

发动机的启动和工作不稳定；

真空密封失效；

电弧或电晕放电造成装备失灵或工作不稳定；

根据国内外的一些研究成果，结合出现的典型失效模式，简要阐述一下低气压环境可能对装备及元器件产生的影响

密封性能的影响

大多数气密装备或元器件均是采用一个标准大气压的惰性气体进行封装，当外部环境的气压降低，使得密封元器件的内外压力不同，产生一定的压力差后，造成密封区域被破坏或密封结构变形，导致环境中的有害气氛进入到装备或元器件内部，从而发生失效现象。飞机的一般飞行高度通常在几千米或是上万米，*高可达30000m，由此可知航空装备将比一般装备承受更多的低气压作用，密封可靠性要求也就更高。

散热性能的影响

电动机、处理器及变压器等产品在工作时，会产生大量的热能，从而导致温度的升高。这类产品的散热方式主要是以空气对流散热为主，而随着海拔高度的增加，空气密度会降低，空气的质量流量也会随之下降，致使热传导也将减少，导致产品过热失效。产品的温升会随着大气压力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈线性关系，其斜率取决于产品结构，散热方式和环境温度等因素。海拔高度增加，对流散热减少，但辐射散热会增加，也就是说在极高的海拔高度中，辐射散热是主要的散热方式。

挥发性物质的影响

大气压力的降低，伴随着液体的沸点也会降低，尤其在标准大气压下具有较高饱和蒸气压（饱和蒸气压：在密闭空间中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所有的压强称为饱和蒸气压）的液体如润滑剂，因低气压环境下的空气密度下降，液相分子的气化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液两相处于非平衡状态，在低气压环境下液体的挥发速度会大大增加，从而造成一些活动零件的磨损加速老化。一些低密度材料的物理和化学性能也会发生变化。

电气性能的影响

采用气体作为绝缘介质（气体绝缘材料是能使有电位差的电极间保持绝缘的气体，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、氢气、二氧化碳和六氟化硫。）的产品，在高海拔地区使用或用于飞行装备时，低气压环境会降低气体介质的绝缘能力（气体在不均匀电场中的介电强度远低于其在均匀电场中的介电强度），尤其在曲率半径较小的**电极附近，局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，产生电晕放电造成装备失灵或工作不稳定，伴有“嘶嘶”声。当电压继续增加时，甚至发会发生电弧放电现象。比如射频同轴连接器在规定的海拔高度和电压下，应无连续的电晕放电现象（电晕放电可以是连续放电，也可以是非连续的脉冲放电）。