在线客服
  • 客户在线咨询
    点击这里给我发送消息

用微信扫我

武器装备的环境适应性要求
发布日期:2017-04-05 21:46:17
武器装备的战斗力与环境密切相关,世界军事史上无数战例都证明了这点。早期如拿破仑和希特勒远征俄国战争、日俄战争、朝鲜战争、越南战争、马岛之战;近期如海湾战争、科索沃战争,其结局均表明:因不适应低温、热带海洋、热带雨林、湿热和沙漠等环境,武器装备严重腐蚀、海洋生物附着、沙尘堵塞、长霉起雾、虫蛀鼠咬、结冰凝露等,导致机械故障、控制失灵、通讯中断、弹药失效而造成失败和人员伤亡。惨痛教训表明:如果武器装备在研制、生产和使用过程中不重视自然环境的影响,结果可能导致军事上的失败。据报道,同一装置,在实验室条件下,单位时间内失效数若为1,在野外地面上使用则为2,军舰上使用则为10,飞机上使用则为20。由此可见,武器装备可靠性问题相当多的是由使用环境条件恶劣所致。
    下面是国外部分材料和产品环境适应性事故的案例:
(1)第二次世界大战期间,美国运到远东地区的航空电子产品,60%不能使用;英国制造的雷达在欧洲使用,其平均MTBF为116小时,在地中海使用尚有61小时,而在东南亚使用仅有18小时。
(2)日俄战争,俄国战舰远航执行任务,因海洋生物附着污损和海洋腐蚀,使设备发生故障、航速下降、导致惨败。
(3)拿破仑和希特勒远征俄国时,因武器装备和运输工具不适应寒冷环境而改变了战争结局;朝鲜战场上,也是由于低温使美军电子探测系统的故障高达80%,而贻误战机。即使是靠近北极圈的前苏联,在二次世界大战的几次重要战役中也大败于芬兰军队。原因很简单,芬兰军队更靠近北极圈,其武器装备经过真正的最优化考核,能最有效地在更接近北极圈的环境里使用。
(4)英阿马岛之战,英国一艘导弹驱逐舰,由于不适应环境,使舰上的导弹系统与通讯系统发生电磁干扰,而无法同时工作,造成被动挨打而被击沉。
(5)越南战争中,美军大量电子设备不适应热带雨林环境,仅一个月就损坏37%,导致通讯不畅,指挥失灵;从海上运输的武器装备因腐蚀、长霉和鼠害造成大量损失和失效而贻误战机。
(6)近期海湾战争,美军的电子干扰致使伊军成了"聋子",茫茫沙漠又使伊军的坦克、装甲车辆变成了被动挨打的目标,最终遭到惨重的失败。但美军也有不适应沙漠环境的情况,如美军装备的瞄准系统偏差大造成打不中目标,红外夜视装置无法识别敌我而造成误伤。
(7)美国的丙烷贮罐、我国化肥厂的水洗塔也曾发生过因低温造成材料脆断而引起爆炸的事例。
(8)美国挑战者号航天飞机升空74秒后突然爆炸,机上七名宇航员全部遇难。经查明是因为一个小小的聚硫密封圈的环境适应性差,不耐寒,过早地老化失效,出现裂纹,导致航天飞机刚升空,便发生燃气泄漏,而引起爆炸,造成机毁人亡的严重事故。经济损失达14亿美元,同时打乱了美国航天发展计划,使美国"星球大战"计划陷入困境。
(9)美国用宇宙神-人马座运载火箭发射海军舰队通讯卫星,起飞48~53秒期间,运载火箭的一台计算机错误地向主发动机发出"偏转"指令,致使火箭翻滚而被迫指令炸毁。事故原因是雷击引起,雷电的高压冲击电流经贮箱外部传到计算机,而造成错误指令。
(10)"沙漠之狐"行动中,美军阿帕奇直升飞机因螺旋桨转动轴渗进沙粒导致无法执行任务。
(11)海湾战争后,英军在最大规模沙漠军事演习中,暴露了诸多武器装备的环境适应问题:主战坦克挑战者2型,只能在沙漠中运行4小时,其中一半失去战斗力,SA80步枪因沙尘卡壳、AS90自动火炮上的塑胶空气过滤器在高温下熔化、近半数山猫直升飞机平均无故障时间仅有27小时。
(12)据美军海空基地故障调查资料,引起故障原因中,气候环境占73%,全是由于在复杂自然环境作用下,产生腐蚀、老化、膨胀、开裂、长霉和虫蛀所引起。
(13)八十年代,据美国防部对价值180亿美元、总重量近380万吨的三军库存常规弹药进行调查表明:由于美国本土、欧洲、太平洋等地区自然环境造成的腐蚀和变质,仅陆军维修和销毁弹药就高达11万多吨,造成大量经济损失。
(14)美国原F-4战斗机在使用中,发现平尾摇臂出现裂纹,迫使美国1600架和其他国家600架F-4机全部停机检查。后经查明是材料环境适应性差,对应力腐蚀比较敏感所致。另外,还发生过空军-111飞机可变翼枢轴接头折断的严重飞行事故,原因是锻造缺陷而产生应力腐蚀疲劳断裂造成的。
(15)因电磁干扰而失效的装备,在美国还有民兵导弹、侦察兵火箭、大力神Ⅲ火箭。
(16)1998年8月,美国总审计局发表报告称:隐身复合材料在潮湿和过热的环境中会丧失吸收雷达波的能力,因而会大量反射雷达波,使得地面雷达可以检测到飞机的行踪。F-117隐形战斗机只有在低空或低温条件下才具有隐身效果,到了高空和高温环境中,则完全失去了隐身功能。
(17)1999年4月7日,在北约对南联盟发动的空袭中,美军的一架"猎犬"式新一代无人侦察机在南联盟科索沃侦察时,遭到了南联盟防空火力的埋伏而被击落。剖析其原因主要是因为南联盟地形复杂和恶劣天气大大限制了"猎犬"性能的发挥。而且南联盟复杂的山地和茂密的森林加上云雾笼罩增大了"猎犬"的搜索和发现目标的难度。为准确探索目标,"猎犬"不得不降低侦察高度,因此遭受了南联盟防空火力的伏击而“命丧黄泉”。
(18)90年代在海湾战争中,由于不适应沙漠环境,美军坦克的瞄准系统,红外夜视装置屡屡出现故障。
(19)F-16战斗机设计中存在着严重的缺陷。F-16战斗机是世界上第一种电传操纵的战斗机,采用线控飞行系统,代替传统人力带动连杆及曲柄的方式飞行,以减少人为操作失误。不过,线路稍有问题,就非常容易发生短路现象,使发动机失去推力而失控。80年代,美国空军发现了这个严重问题,立即研制了全新的线控飞行系统,并应用于C、D和N这三个新型号的F-16战机,使之更先进、更完全,而淘汰的旧型号F-16A和F-16B则未更换这种新系统。这种旧系统极易出问题,还很容易被海洋咸气候腐蚀毁坏。近两年来,台湾空军的军用飞机感染上了严重的"机瘟",发生了十多起飞行事故,损失了十几架飞机,死亡和失踪了20多名飞行员,另有10多名飞行员受伤,台湾空军的F-16战斗机最近的几次事故就是由线路短路造成的。
(20)美国空军F-4飞机在使用过程中,发现平尾摇臂出现意外,结果迫使美国1600多架F-4飞机和其它国家600多架F-4飞机全部停飞检查,后经查明原因是材料的环境适应性差,对应力腐蚀比较敏感。
(21)美国空军F-111飞机曾经产生过可变翼枢轴接头空中折断的严重飞行事故,迫使美国空军全部F-111飞机停飞检查,后经查明是由于锻造缺陷和应力腐蚀疲劳断裂造成的。
(22)1971年,美国空军31种机械设备,使用只有两年,由于温湿度影响故障高达46000次。美国移动雷达系统在热带地区仅工作22天,许多元件失效;坦克在热带地区仅使用了30天,14辆坦克有10辆损坏;美军班排电台在大陆试验通讯距离远超过原设计指标(1600米),但在热带距离,通讯距离不到900米。
(23)在夏威夷空军基地跑道上,由于位于海拔1.8米且距海面只有91.4米,波浪常冲击到跑道上,使所有的镀铜天线仅几天就腐蚀,无论飞机是在飞行还是在机场上停放,每隔七天就得更换一次天线,镀镉短波天线和偶极板天线15天就被严重腐蚀。
(24)美国沿海空军基地一次工作调查表明,引起事故的原因中,气候环境占73%,全是由于在复杂自然环境作用下,产生腐蚀、老化、膨胀、开裂、长霉和虫蛀所引起的;机械环境只占27%。
(25)"沙漠风暴"行动中,美空军装备的高技术武器受制于夜幕、沙漠地形环境,常常影响空军和地面部队观瞄系统的功能,致使现代观瞄仪不能清楚地识别敌我车辆,造成1架"阿帕奇"武装直升机误伤多国部队坦克。
(26)2002年6月,美国海军暂停了其156架F-14"雄猫"战斗机在航母上的飞行任务,并继续深入调查该型飞机前起落架的腐蚀问题,调查人员认真检查每一架F-14战斗机前轮,尤其是前起落架外气缸压杆的状况。正是这一压杆导致了2002年3月2日在地中海发生的一次F-14训练飞行事故。在这次事故中,飞行员克丧生。事后,工程调查人员在现场发现了外气缸腐蚀的证据。在这次大检查中,每一架前起落架外气缸压杆腐蚀程度超过0.005英寸的F-14飞机都将被禁止参加航母飞行训练,直至该压杆被更换之后。每一架前起落架压杆腐蚀程度不到0.005英寸的F-14飞机也被要求至少进行50次弹射检测,确保腐蚀情况不会影响飞行。估计这一次对每一架F-14"雄猫"飞机的检测工作需要15个工作小时。
(27)海湾地区的酷热致使电子系统特别是攻击机上的干扰吊舱、"爱国者"(Patriot)防空导弹等装备的处理与显示系统及通信设备过热,而发生未预料到的故障。
(28)美国国防部在60年代进行的专门调查表明:环境造成武器装备的损坏,占整个使用过程中损坏的50%以上,超过了作战损坏;在库存期,环境损坏造成的比例占整个损坏的60%。
(29)第一次世界大战期间,英国战舰因盐雾、海水腐蚀,造成40%战舰返修。
(30)驻阿富汗的英军士兵近来多次发现新式的SA80-A2突击步枪出现故障。主要原因是没有考虑到"SA80-A2是在阿富汗多沙、温差大的严酷环境中使用的"。SA80-A2的原型SA80在1986年开始装备部队后就招来了士兵们的一片抱怨之声。尤其是在后来的海湾战争和塞拉利昂维和行动期间,这种枪支经常发生子弹卡壳的现象。另外,由于不能适应当地的风沙天气,在阿曼参加演习的英国皇家陆军的坦克有半数"趴了窝"。
(31)海湾地区的酷热致使发生未预料到的故障。英国的"美洲虎"(Jaguar)轰炸机也碰到严重过热问题,影响了电子系统和飞行员的工作。
(32)二战期间的一个冬天,德国坦克在苏德战场上因低温无法启动而无法抵抗苏军凌晨发动的突击,成为德军走向失败的转折点。
(33)伊拉克战争既是一场沙漠地区特殊作战环境条件下的战争,又是一场高技术战争。人们看到,特殊的作战环境条件难以使高技术武器装备正常发挥威力,极大地削弱和限制了其作用的发挥。这种特殊的环境条件对作战和保障都产生了不同程度的影响,尤其对综合保障影响更大。沙漠地区温度高,昼夜温差大(白天高达40℃~50℃,夜间降至2℃),风沙也大,水源短缺,容易产生各种疾病,造成大量非战斗减员。在沙漠酷热条件下甚至可能会引起钢材变形,使橡胶或金属构件产生松动、膨胀和断裂等,风沙和高温还会使精密的电子装备运转不正常或失灵,电子线路被热化后粘在一起;零配件也会加快磨损,坦克、飞机及车辆耗油量会比一般条件下增大,造成过滤器的堵塞。风沙还会使飞行员难以辨认远处地平线上的沙漠和天空,使地面车辆失去目视联系,从而导致飞行事故和出现行驶问题,这些都需要综合科技保障的有力支持。
通过以上案例可见,从世界范围来讲,各国自然环境条件各不相同,差异很大,从而造成材料和产品在不同自然环境中的环境适应性相差很大。在自然环境条件下,材料和产品的环境行为随环境的不同差异甚大,是很难在实验室进行人工模拟的,必须通过实地或现场测试,积累数据,掌握规律。因此,国际上普遍采用在典型自然环境中建立自然环境试验站(场)的方法,通过材料和产品的自然环境试验,了解各类自然环境的严酷度与特性,掌握材料和产品在各类自然环境中的适应能力与变化规律,以及自然环境因素变化对材料和产品性能所带来的综合影响等。由此可见,自然环境试验是材料和产品发展的重要溯源性技术基础,是评价材料和产品内在质量的重要手段,是材料和产品质量保证的重要环节。环境试验和研究获得的数据与规律,准确可靠,接近使用实际,对于产品合理选材,正确选择防护措施,延长产品使用寿命,减少经济损失是十分重要的。