在航天工程（包括載人與衛星）中整機包含大量的驅動器（qì），配電器，控製器，分（fèn）流調節器等中樞產品，統稱為航天（tiān）器單機產品。航天器單機產品是飛行器的控製中樞，在先期的環境試驗過程中（zhōng），如試驗問題帶來了產品損傷而隱患未被發現並（bìng）及時處理的情況下進入航天軌道，隨著隱性損傷在發射過程中通（tōng）過振動、氣壓、溫度、濕度、輻射等綜合應力下出現故障，則航天器將無（wú）法完成（chéng）預定（dìng）功能（néng）而出現任務失敗，損失巨大。熱循環試驗是航天（tiān）組件級（jí）單機（jī）產品可靠性驗證的一種手段，在試驗過程中如何保證產品不經受（shòu）凝露帶來的損傷是本文研究點。

    熱（rè）循環試（shì）驗

    通過正（zhèng）交試（shì）驗設計以（yǐ）及對試驗結果進行（háng）極（jí）差分析得出（chū）以下（xià）結論（lùn）及建議：為了對基（jī）站天線電磁輻射的影響進行充分的了解，國內外有關這方麵的（de）研究和監測工作不斷（duàn）增加 ，但對於移動通信基站電磁輻射影響因素進行綜合優化研究並不多見。因此，本文對移動基站電（diàn）磁輻（fú）射影響因素進行研究，得到各個因素影響基站電磁輻射大小的主次順序以及各因素的佳水平，終確立電磁輻射值（zhí）影響小的布設方案，為今後通（tōng）信（xìn）基站的建設提供優的建設依據。

    熱循（xún）環試驗是一種利用高低溫交變試驗箱對試驗產（chǎn）品進行的預設高低溫交替的應力考核，用以驗證材（cái）料和產品是（shì）否達到在研發、設計、製造中預期的質量目標的一類（lèi）可靠（kào）性試驗。通過大溫（wēn）變速率可暴露產品潛在的材料與性能缺陷，經過不斷地質（zhì）量改（gǎi）進，達到可靠（kào）性提升的（de）目的。航天（tiān）單機類產品一（yī）次熱循環示意圖見下圖1所示。

    產品凝露帶來的危害

    1）表麵覆蓋層（表麵處理防腐）的化學或電化學破壞。
    2）基體材料（liào）腐蝕。
    3）材料性能（néng）的損壞。
    4）元器件電氣性能的損（sǔn）傷。
    產品表麵（miàn）凝露原理
    環境試驗設備在開展熱循環試驗時，一（yī）般的氣體介質為濕空氣，即為氮（dàn）氣、氧氣、二氧化碳和惰性氣體等混合水蒸（zhēng）汽，也即幹空氣與水蒸汽的混合。
    1、含濕量（liàng）

    含濕（shī）量為在濕空氣中與1kg幹空氣並存的（de）水蒸（zhēng）汽量，即：

    2、相隨濕度

    相（xiàng）隨濕度就是空氣中水蒸汽分（fèn）壓力和同溫度下飽和（hé）水蒸汽分壓力之比，用符號φ表示，即：

    pq— 水蒸汽分壓力；
    pq,b—同溫度下飽和水（shuǐ）蒸汽分壓力；
    db—同溫度下飽和含濕（shī）量。
    3、露點溫度
    在保持整個濕空氣含濕量不變的情（qíng）況下，將濕空氣冷卻，此時（shí）相對濕度中pq,b為不斷降低，pq近似不變，當pq與（yǔ）pq,b相等時，相對濕度變為100%，此時所對應的溫度為該濕空（kōng）氣的露點溫度，計為（wéi）tl。空（kōng）氣相對濕（shī）度為100%，溫度持續降低時，Pq,b持（chí）續降低，此時空（kōng）氣中水蒸汽無法維持氣體狀（zhuàng）態，開始出現凝結水滴現象，此現象稱（chēng）為凝露。
    4、試驗過程凝（níng）露機理
    產品在熱循環過程中分為降溫過程，溫（wēn）度保持過程，升溫過（guò）程（chéng）和溫度（dù）保持過程四個階段。在（zài）降溫過程中，低溫的空氣經氣流風道吹出經過產品表麵，經過對流換熱產品表（biǎo）麵開始降溫。此時對於腔（qiāng）體式產品，產品表麵（miàn）降（jiàng）溫速率大於產品內部，在產品內部濕空氣溫（wēn）度在產品（pǐn）內壁降低至露點溫度（dù）以下，於產品內部形成凝露現象。
    保溫（wēn）過程：此過程為（wéi）產品溫度穩定過程，不會在此過程形成新（xīn）的凝露現象。
    升溫過程：熱循環試驗的升溫過程是產品凝露的關鍵過程。降溫過程中，濕空氣在經過蒸發器時（shí），水蒸（zhēng）汽凝結在蒸（zhēng）發器表麵，低溫保溫過程中，由於箱內形成負壓，外界環境中濕空氣不斷進入試（shì）驗設備中，凝結（jié）在蒸發器上，低溫保溫時間越久，則蒸發器凝結霜（shuāng）層（céng）越（yuè）厚（hòu）。在低（dī）溫（wēn）轉高溫過程中，熱空氣（qì）經過蒸發（fā）器表麵，將蒸發器表麵霜層融化形成（chéng）大量水蒸汽隨氣流進入試（shì）驗箱內部，而由於試驗產（chǎn）品熱容比空（kōng）氣大，產品表麵熱滯後於空氣溫度，濕空氣在產品表麵溫度降至露點溫度以下，在產品表麵析出水分，凝結在產品表麵，可能造成內部空腔吸入（rù）水分的問題。產品在考核（hé）高溫過程中，增加了濕熱試驗的綜合應力影響，可能會對產品造成未知（zhī）傷害。

    防凝露試驗技術

    產品出（chū）現凝露存在一個根本問題為產品表麵流經的濕空氣在產品表麵降至露點溫度以下，導致產品表麵析出水分。而露點溫度tl與d和db有關，因此，隻要控製d與db的關係（xì），就可控製（zhì）產品凝露問題。
    含濕量d，為相對濕度中分子（zǐ）量，為尋求空氣相對濕度越低，則研（yán）究中需控製含濕量越低。含濕量為空氣中（zhōng）存在的水蒸汽的質量，即為考慮如何將空氣中存在的水蒸汽控製到（dào）限度。
    同溫度下飽（bǎo）和含濕量db為分母量，為尋求空（kōng）氣相（xiàng）對濕度越低，則研究db需要越高（gāo）越（yuè）好，db隨著溫度的升高而升高，因此要求產品（pǐn）表麵的溫度與設備風口（kǒu）溫度越接近越好。然而產品實時溫度與產品形狀、產品比熱容、產品重量與溫度變化速率有關，為產品與試驗（yàn）參數固有條件決（jué）定，無法通過（guò）試驗（yàn）技術對委托試驗方進行約束修改。因此本文防凝露（lù）試驗（yàn）技術通過（guò）研究降低含濕量d來達到航天器單機產品的試驗保障。
    設備（bèi）內部空（kōng）氣中水蒸汽主要（yào）來源於蒸發器的化（huà）霜（shuāng），如何含濕量則需（xū）考慮如下三（sān）個問題：
    1）如何控製蒸發器表麵（miàn）低溫凝霜；
    2）如何控製（zhì）蒸發器升溫化霜；
    3）如何降低設備內部含濕量。
    1、控製蒸發器表麵低溫凝霜
    蒸發器表（biǎo）麵低溫凝霜為蒸發器（qì）在低（dī）溫過程中（zhōng）設備內（nèi）部及外界（jiè）環境水蒸（zhēng）汽不斷在蒸（zhēng）發器表麵（miàn）凝霜的現象。因此在低溫（wēn）過程（chéng）中需要保持設備的密封與箱內的正壓。
    1）設（shè）備如果不密封（如測試孔堵塞不嚴密，見示（shì）意圖2，大（dà）門密封（fēng）不嚴密），則會形成濕氣進入試驗設備的通（tōng）路。

    因此測試電（diàn）纜口處不可使用硬（yìng）質（zhì）堵頭，建議使用棉花，軟布類，見圖3，內外封（fēng）堵壓（yā）緊（jǐn）。

    2）對於設備內部正壓則是為了防止低溫過程中，設備內部形成負壓造成（chéng）濕空氣從密封不嚴的縫隙，螺紋孔（kǒng），測試孔等處（chù）進（jìn）入設備內部（bù），形成蒸發器積（jī）霜。可在設備內部風道持續充注0.1Mpa壓力氮氣，使設備內部持續正壓（yā）。（由於整個過程氮氣（qì）消耗量大，如能保證設備單向密封，可對此過程進行相應裁剪）。
    2、如何控製蒸發（fā）器升溫化（huà）霜  
    蒸發器升溫化霜是整個環境試驗中升溫（wēn）過程的（de）隱患，蒸發器霜層越厚，則升（shēng）溫過程空氣（qì）中的含濕量越多。如何控製蒸發器升溫化霜是升溫控濕技術的（de）關（guān）鍵所在。一般升溫過程中，蒸發器關閉或調節製冷劑流量來節約能源維持升溫速率。對於控濕考慮，可在升溫過程中持續大流量製冷劑輸出，保持蒸發器開啟，調（diào）節加熱絲功（gōng）率來維（wéi）持升溫速率。此（cǐ）時霜層由於蒸發器的（de）冷量維持（chí）而不出現化霜現象，僅（jǐn）有表麵熱氣通過時攜帶水蒸汽通過氣流進（jìn）入試驗設備中，試驗設備中輔助充注氮氣或者露點溫度小於-50℃的幹燥空氣，可在升溫階段大量減（jiǎn）少含濕量進入設（shè）備內部。而蒸發器的化霜階段（duàn）可選擇在產品溫度到達試驗設備溫度後（可選（xuǎn）擇30min後），關閉（bì）蒸發器，蒸發器進（jìn）行化霜，化霜的水（shuǐ）經過底部排水孔（kǒng）排出，而進入設備中（zhōng）的（de）水蒸汽由（yóu）於產品（pǐn）表麵與設備內部空（kōng）氣溫（wēn）度（dù）一致，不會在產品表麵出現凝露現象。
    3、如何降低設備（bèi）內部含濕量
    降低設備內部含濕量是考慮已經存在於設備內部環（huán）境空氣中的（de）水蒸汽如何排（pái）除。常規的做法為低露點氣體置換法（fǎ）和吸附式除濕法。
    1）低露點幹（gàn）燥空氣除濕法
    開展單機熱循環試驗應采用電容式濕（shī）度傳感器試驗設備，可實時監（jiān）控（kòng）試驗設備內部環境濕度。常規單機溫度（dù）循環試驗速率為3℃/min～5℃/min，根（gēn）據經驗得知一般常規航天組件級單機熱滯後（hòu）設備溫度20℃左右，根據（jù）濕空氣焓濕圖可以得知，隻要設備升溫過程相對濕度小於25%可避免產品表麵（miàn）空（kōng）氣降至露點溫度以下出現凝露現（xiàn）象（xiàng）。可在升溫過程中充注氮氣或者露點（diǎn）溫度小於-50℃幹燥空氣（qì），並根據空（kōng）氣相對濕度進行低露點氣體充注。一般經驗表明低露點氣體（tǐ）閥後壓力在0.5MPa以上可避免產品（pǐn）表麵凝露。對於其他類結構複雜單機，可在產品代表位置黏貼多個產品溫度傳感器，通過溫度點與設備溫度差值，再結合試（shì）驗環境濕度進行焓濕圖查詢，調節低露點氣體充（chōng）注量避（bì）免產品表麵（miàn）凝露。
    2）吸附式除濕法

    吸附式除（chú）濕一般選擇（zé）親水類材料如矽膠、分子篩和活性（xìng）碳等（děng）產品。在風道處安（ān）裝一個吸附式過濾器，設備空（kōng）氣經（jīng）過（guò）吸附式過（guò）濾器（qì）時，水蒸（zhēng）汽吸附（fù）在過濾器中，不斷除濕。過濾器可在高溫中再生重複下一（yī）次吸附（fù）過程。試驗中常用幹燥劑為矽膠，藍色代表具有吸濕能力，紅（hóng）色代表已吸濕飽和。吸附式幹燥存在一定的弊（bì）端，如解吸溫度（dù）高，吸濕溫度低，無（wú）法在（zài）整個熱（rè）循環過程中持續有效吸濕。因此一般作為熱（rè）循環（huán）過程中輔助除濕（shī）手段，不（bú）單獨（dú）采取此一種（zhǒng）手段（duàn）。

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