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主要环境因素对电子装备可靠性产生的影响

环境
因素
对电子装备产生的效应
可能出现的可靠性问题的例子
提高可靠
性的方法
低气
压(高度)
物理/化学效应：
如容器、油箱等结构受过应力作用；材料中的气泡可能爆炸；内部热量增加；可能形成臭氧。
1.气体或流体漏出用衬垫密封的壳体。
2.密封容器的变形、破损或破裂。
3.低密度材料的物理和化学性能发生改变。
4.热传导降低引起装备过热。
5.润滑油蒸发。
6.发动机启动和工作不稳定。
7.密封失效。
提高容器的机械强度、增压、更换液体（低挥发性的）、改进绝缘、改进传热方法
电效应：绝缘材料受到电弧作用
电弧或电晕放电造成装备故障或工作不稳定。
高温
高温会改变构成装备的材料的物理性能或尺寸，因此会暂时或永久地损害装备的性能。
电阻、电抗、电容、功率因数、介电常数等参数将发生变化；绝缘可能变软；活动部件可能由于膨胀而卡住；涂层可能起泡；器件受热老化；可能促进氧化和其它化学反应；黏度下降和润滑剂的蒸发将成为问题；由于膨胀可能使结构件过载。
1.不同材料膨胀不一致使得零部件相互咬死。
2.润滑剂粘度变低；润滑剂外流造成连接处润滑剂减少。
3.材料尺寸全部或局部地改变。
4.包装、衬垫、密封、轴承和轴发生变形、咬合和失效，引起机械或完整性故障。
5.衬垫出现永久性硬化。
6.外罩和密封条损坏。
7.固定电阻阻值改变。
8.温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性发生变化。
9.变压器和机电部件过热。
10.继电器以及磁作动或热作动装置的吸合、释放范围变化。
11.工作寿命缩短。
12.固体药柱或装药分离。
13.密封壳体(炮弹、炸弹等)内产生高压。
14.爆炸物或推进剂的加速燃烧。
15.爆炸物在其壳体内膨胀。
16.炸药熔化和渗漏。
17.有机材料退色、裂解或龟裂纹。
18.合成材料的放气。
散热装置、冷却系统、绝热措施、耐热材料
低温
低温几乎对所有的基本材料都有不利的影响。对于暴露于低温环境的装备，由于低温改变其组成材料的物理特性因此可能会对其工作性能造成暂或永久的损害。
塑料和橡胶失去柔软性并变脆；电气常数发生变化；当有湿气时就结冰；润滑剂胶凝和黏度增加；热损耗大；涂层可能破裂；由于收缩可能使结构件过载。
1.材料的硬化和脆化。
2.由于温度瞬变的响应，不同材料产生不同程度的收缩，以及不同零部件的胀差，起零部件相互咬死。
3.由于粘度增加，润滑油的润滑作用和流动性会降低。
4.电子器件(电阻、电容等)性能改变。
5.变压器和机电部件的性能改变。
6.减振架刚性增加。
7.固体爆炸药丸或药柱(如硝酸铵)产生裂纹。
8.破裂和开裂、脆裂、冲击强度改变，强度降低。
9.受约束的玻璃产生静疲劳。
10水的冷凝和结冰。
11.穿防护服的操作人员灵活性、听力和视力降低。
12.燃烧率变化。
加热装置、绝热措施、耐冷材料
温度
冲击
温度冲击通常对装备靠近外面的部分影响更严重。离表面越远(当然，与有关装备特性有关)，温度变化越慢，影响越不显著。运输箱、包装等更能减小温度冲击对密闭装备的影响。急剧的温度变化可能暂时地或永久地影响装备的工作。
材料可能因受瞬时过应力而破裂及发生机械故障；电气性能发生永久性变化；龟裂、剥离、焊接折裂。
1.物理影响
1)玻璃小瓶和光学仪器的碎裂。
2)运动部件的卡紧或松驰。
3)爆炸物中固态装药或药柱产生裂纹。
4)材料的收缩/膨胀率不同或诱发应变率不一致。
5)零部件的变形或破裂。
6)表面涂层开裂。
7)密封舱泄露。
8)绝缘保护失效。
2.化学影响
1)各组分分离。
2)化学试剂保护失效。
3.电性能影响
1)电气和电子元器件的变化。
2)快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障。
3)静电过大。
高温和低
温技术的
综合应用
太阳
辐射
(日照)
加热效应
太阳辐射加热效应不同于那些纯粹在高温空气中的加热效应，太阳辐射产生直接加热和温度梯度。除了不同材料之间的不同膨胀外，太阳辐射强度的变化还可以导致各部件以不同速率膨胀或收缩，从而造成严酷的应力并破坏结构完整性。

1.活动部件卡死或松动
2.焊接和胶结部件强度降低。
3.强度和弹性发生变化。
4.联动装置准确度下降或失灵。
5.密封完整性降低。
6.电气或电子部件性能发生变化。
7.电触点过早动作。
8.合成橡胶和聚合物的性能发生变化。
9.涂层，合成材料和涂有粘合剂的层压板如雷达波吸收材料(RAM)的起泡，剥落，分层。
10.封装混合物软化。
11.压力变化。
12.合成材料和炸药热析。
13.操作困难。

光化学效应
太阳能造成的某些损坏可归因于光谱的其它成分，尤其是紫外线。
1.织物和塑料褪色。
2.涂层龟裂，粉化和褪色。
3.天然、合成橡胶及聚合物，受较短波长辐射激发的光化反应而破坏。可见光谱显著地影响高强度聚合物，如纤维。辐射暴露由于能破坏高级胶接(如在碳链聚合物中存在π和σ胶接)而引起损坏。
注：温度冲击之实例：某型制冷机在规定的环境温度及标准工况条件下，工作200小时后开始出现制冷效率下降，维持功率增加，起动频繁，到500小时后，制冷机在工作过程中开始出现撞缸、卡死现象，不能正常工作，无制冷能力。原因之一是有一个零件的材料强度及耐温冲性能较差，易剥落，在高、低温循环工作过程中该零件变形并形成碎屑。(续二)
环境
因素
对电子装备产生的效应
可能出现的可靠性问题的例子
提高可靠
性的方法
湿热
湿度会影响装备的物理和化学性能；温度和湿度的变化还能在装备中引起凝露。
1表面影响，例如：
1)金属的氧化和/或电蚀；
2)加速化学反应；
3)表面有机涂层和无机涂层的化学或电化学破坏。
4)表面潮气与外来附着物相互作用，产生腐蚀层。
5)摩擦系数的变化，引起粘合或粘附。
6)极度缺少湿气引起脆裂和表面成颗粒状。
2.材料特性的变化，例如：
1)由于吸附作用引起材料膨胀(如密封垫)。
2)其他特性变化。
3)物理强度降低；
4)电气绝缘和隔热特性变化；
5)复合材料的分层；
6)弹性或塑性改变；
7)吸湿材料性能降低；
8)由于吸湿引起的炸药和推进剂性能降低；
9)光学元件成像传输质量下降；
10)润滑剂性能降低。
3.凝露和游离水，例如：
1)在导体之间引起漏电通道，甚至电气短路；
2)光学器件表面模糊；
3)热传递特性变化。
气密、耐潮材料、去湿器、保护套
淋雨
淋雨(当降雨、扑击和积水成潭时)对装备有各种影响。
1.在大气中
在大气中，暴露于这些环境中所产生的影响包括：
1)干扰或破坏无线电通讯。
2)限制雷达有效性。
3)由于能见度降低使飞机操作受到限制和使翼面升力降低(只在暴雨时)。
4)损坏飞行中的飞机。
5)影响打炮和导弹发射。
6)降低光学监测效果，甚至无法进行光学监测。
7)降低人们在户外活动的效率。
8)引起一些引信过早地动作。
9)降低通过光学装置的能见度。
2.雨扑击会冲蚀表面。
3.积雨和／或渗透后
积雨和／或渗入雨水后，暴露于这些环境所产生的影响包括：
1)某些材料强度降低／泡胀。
2)腐蚀可能性增大，浸蚀甚或霉菌滋长。
3)重量增加。
4)使电气或装备不能工作或不安全。
5)电气设备失效。
6)装备内部结冰可能会由于元器件泡胀或破裂造成缓慢性退化和功能失效。
7)改善热交换。
8)推进剂燃烧减慢。

积冰
／
冻雨
冰的形成能妨碍装备工作和生存能力，并影响工作人员的安全
1.把活动件冻结在一起。
2.增加雷达天线、气动控制面、直升机旋翼等的重量。
3.增加人员滑倒的危险。
4.影响活动件问的间隔。
5.引起结构故障。
6.当在冷却装置或过滤器中时降低气流效率。
7.降低风挡玻璃和光学设备的能见度。
8.影响电磁辐射的传输。
9.因使用机械的、人工的或化学除冰方法，对装备提供一可能的损害来源。
10.降低气动升高和控制表面的效能。
11.降低(飞机)喘振边界。

表 20-3 (续三)
环境
因素
对电子装备产生的效应
可能出现的可靠性问题的例子
提高可靠
性的方法
盐雾
腐蚀影响
1.电化学反应引起的腐蚀。
2.加速应力腐蚀。
3.盐在水中电离后形成的酸/碱溶液。
非金属保护套、在接触处少用不同的金属、气密、去湿器
电气影响
1.由于盐沉积引起电子装备的损坏。
2.导电层的产生。
3.绝缘材料和金属的腐蚀，绝缘电阻下降。
物理影响
1.机械部件和组件的活动部分的阻塞或粘连。
2.由电解作用导致漆层起泡。
霉菌
霉菌生长会改变装备的物理性能，因而影响装备的功能或使用。
对材料的直接侵蚀不抗霉材料容易被霉菌分解并作为食物而直接受到破坏，这种影响会导致材料物理性能的破坏。
1.天然材料天然有机材料制品最容易受到直接侵蚀。
1)植物纤维材料(如木材、纸张、天然纤维纺织品和绳索)
2)动物基和植物基粘合剂；
3)油脂、油和许多碳氢化合物。
4)皮革。
2.合成材料
1)含聚氯乙烯的组分(如含有脂肪酸酯的增塑组分)；
2)某些聚氨酯类(如聚酯和某些聚醚)；
3)作为层压材料有机填料的塑料；
4)含有易长霉组份的颜料和油漆。

对材料的间接侵蚀，抗霉材料会受到间接侵蚀而破坏
1.生长在积有灰尘、油脂、汗迹和其他污染物的表面的霉菌(人们发现这些污染物是在装备制造期间或使用期间堆积在装备上的)，能够损坏底材，甚至可能通过底材直接侵蚀抗霉材料；
2.由霉菌分泌代谢的产物(有机酸)能腐蚀金属的、蚀刻玻璃、引起塑料或其他材料的发暗或降解；
3.与易长霉材料相邻的霉菌的生成物会直接侵蚀抗霉材料。
物理影响
1.电气系统或电子系统  直接或间接侵蚀均可导致电气或电子系统的损坏。霉菌生长能越过绝缘材料形成不希望有的电气通路，例如，它能对关键调整电路的电气特性产生有害的影响。
2.光学系统光学系统的损坏主要由间接侵蚀引起。长霉能影响光线通过光学系统的传输，阻塞精密活动件，并将不潮湿的表面变为潮湿表面而导致性能下降。
健康和审美
装备上长霉能引起生理上的问题(如过敏)或在审美上使人不愉快，进而使用户不愿意使用该装备。
机械
冲击
施加在一个多模态装备系统的机械冲击一般会导致装备对以下频率的响应：(1)由外部激励环境施加到装备上的强迫频率；(2)在激励施加期间或之后装备的共振频率。
机械冲击可能对整个装备的结构和功能完整性产生有害的影响。通常，有害影响的程度随冲击环境的幅值和持续时间的增大而加大。
1.零件之间摩擦力的增加或减少、或相互干涉而引起的装备失效。
2.绝缘强度改变，绝缘电阻下降，磁场和静电场强度变化。
3.装备电路板失灵，电路板损坏，电接头失效。(有时，装备在冲击响应下，电路板污染物移动可能会导致短路。)。
4.由于装备结构和非结构元件的过应力引起装备的永久机械变形。
5.机械结构件受损，及由于超过强度极限导致装备机械零件破坏。
6.材料加速疲劳(低循环次数疲劳)。
7.装备潜在的压电活动。
8.由于晶体、陶瓷、环氧树脂或玻璃封装破碎引起装备失效。
9.器件可能从安装处掉下。
加固部件、减少惯性和力矩、防冲击的安装座

表 20-3 (续四)
环境
因素
对电子装备产生的效应
可能出现的可靠性问题的例子
提高可靠
性的方法
振动
振动导致装备和装备内的动态位移。这些动态位移和相应的速度、加速度可能引起或促进结构疲劳，结构、装备和零件的机械磨损。另外，动态位移还能导致元器件的碰撞和功能的损坏。电气信号可能被机械地和错误地调制。
1.导线的磨损；
2.紧固件/器件的松动；
3.断续的电气接触；
4.电气短路；
5.密封失效；
6.元器件失效；
7.光学或机械上的失调；
8.结构裂纹或断裂；
9.质点和失效器件的位移或动摇、离开安装座；
10.松开的质点或元器件引起系统回路或机械的卡塞；
11.强电气噪声；
12.轴承摩擦腐蚀。
13.涂层可能被其它表面搽伤。
加固、控制谐振
砂尘
尽管吹砂和吹尘环境通常与干热地区有关，但在其它大多数地区也季节性地存在这种环境。自然界产生的砂尘暴是装备使用中要考虑的一个重要因素，但随着军事行动机械化程度的增加，砂尘暴带来的问题要比与人类活动有关的砂尘带来的问题少。
1.表面之间的摩擦力加大。
2.表面的磨蚀和磨损，材料可能被磨损、起裂缝或削薄。
3.密封渗漏。
4.电路性能降级。
4.开口和过滤装置的阻塞/堵塞。
5.对配合件的物理影响。
6.活动部件卡死/阻碍。
7.热传导性降低。
8.干扰光学特性。
9.由于通风或冷却受限引起过热和着火危害。
10.润滑剂中可能有砂尘。
11.腐蚀、污染绝缘材料。
12.电晕通路。
空气过滤，气密
酸性
大气

1.对表面处理层和非金属材料的化学侵蚀。
2.金属腐蚀。
3.陶瓷和光学器件的斑蚀。

流体
污染
在寿命期中，装备可能会意外地或特意地暴露于一种或多种流体中，并对装备产生不良的影响。因此，装备无论是暂时地还是长久地暴露于污染流体中，都会因为改变构成材料的物理性质而损坏设备的性能。
1.包装失效；
2.塑料与橡胶的开裂与膨胀；
3.防氧化剂和其它溶解性物质的吸附；
4.密封或垫圈失效；
5.粘结失效；
6.失去涂层／标志；
7.腐蚀；
8.融化或分解。

噪声
噪声环境由能够导致大的空气压力脉动的任何机械或机电装置产生。通常，这些压力脉动在一个大的幅值范围内(5000Pa到84000Pa)和从10Hz到10000Hz的 宽频带内是完全随机性的，将导致装备振动。
1.导线磨损。
2.部件声和振动疲劳。
3.部件连接导线断裂。
4.印刷线路板开裂。
5.波导部件失效。
6.电触点断续工作。
7.小型仪表板和结构零件的破裂。
8.光学失调。
9.小颗粒脱落，可引起回路和机构卡死。
10.过量的电噪声。