裝備環境工程之太陽輻射試驗的試驗順序

更新時間：2022-10-06

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太陽輻射試驗主要用于評價壽命期炎熱季節直接暴露于太陽輻射環境中的裝備耐受太陽輻射產生的熱效應或光化學效應的能力。太陽輻射產生的熱效應與高溫產生的熱效應不同，其具有方向性，并產生熱梯度。太陽輻照度的變化會導致不同材料和部件以不同速率膨脹或收縮，從而產生嚴酷的應力并破壞結構的完整性。除產生熱效應外，太陽輻射（尤其是其中的紫外線）還會產生光化學效應。由于光化學反應的速率一般隨溫度升高而加快，因此應使用全光譜充分模擬太陽輻射的光化學效應。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，以致影響后續試驗（如振動試驗）的結果，對此應予以考慮。

太陽輻射試驗包括兩個程序：循環和穩態。試驗箱可以按照福照度強度和波長范圍合理采用紫外老化試驗箱或氙燈老化試驗箱進行環境模擬。

一、循環程序

循環程序將試樣暴露于模擬的太陽輻射環境中，著重于太陽輻射產生的熱效應。具體試驗步驟如下：

1、在沒輻照的情況下將氙燈老化試驗箱空氣溫度調節到溫度循環的zui小值。

2、按圖4-4所示或技術文件的規定控制試驗箱的輻照度和干球溫度，在整個試驗期間測量并記錄試樣溫度。當試驗裝置不能按圖4-4所示的連續曲線進行控制時，只要每次循環的總能量和光譜能量的分布符合表4-6的規定，則可以在每次循環的上升和下降段分別采用至少四個量值（八個量值更好）來分段增加和降低太陽福照度，使其近似于圖4-4的連續曲線，從以下循環次數中選取較多次數的循環來做試驗。

表4-6 光譜能分布和允差

特性	光譜范圍
特性	紫外線		可見光	紅外線
波長范圍/μm	0.28~0.32	0.32~0.40	0.40~0.78	0.78~3.00
福照度/（W/m2）	5	63	560	492
福照度允差/%	±35	±25	±10	±20
注：到達地球表面波長小于0.3μm的輻射量很小，但對于材料的劣化效應可能很顯著。如果裝備在自然環境中不會受到波長小于0.3μm的短波輻射而在試驗中受到這種輻射時，則其材料可能產生不必要的劣化；與此相反，如果裝備在自然環境中會受到波長小于0.3μm的短波輻射而在試驗中沒有受到這種輻射時，則會導致本來不合格的材料可能通過試驗。這*取決于材料的特性及其使用的自然條件。

①試樣的zui關鍵部位在某循環期間達到的響應溫度峰值與前一次峰值之差在2℃以內所需的zui少循環次數（不超過七次）。

②三次連續循環。

③技術文件規定的循環次數（不超過七次）。

3、試樣在試驗期間是否工作由技術文件規定。若要求試樣工作，則在循環溫度達到峰值時試樣處于工作狀態。對于一次性使用的試樣（如火箭），則在試樣的關鍵部位裝上溫度傳感器以確定溫度峰值出現的時間和量值，在循環溫度達到峰值時使試樣工作。按技術文件對試樣進行工作檢測，并記錄結果。

4、將氙燈老化試驗箱空氣溫度調節到標準大氣條件并保持，直到試樣的溫度得到穩定為止。

5、對試樣進行全面的外觀檢查，并記錄結果。為便于試驗前后對檢查結果進行比較，必要時可對試樣拍照并提取試樣的材料樣本。

6、按技術文件對試樣進行工作檢測，并記錄結果。

7、將試驗前后的數據進行比較。

二、穩態程序

循環程序將試樣暴露于模擬的太陽輻射環境中，著重于加速太陽輻射產生的光化學效應。具體試驗步驟如下：

1、將氙燈老化試驗箱空氣溫度凋節到技術文件規定的溫度。

2、將輻射燈的輻照度調節到1120W/m2±47W/m2或裝備規范規定的量值。

3、保持這些條件達20h，測量并記錄試樣溫度。

4、關閉輻射燈4h。若需要，則在每次循環的無輻射期間當試樣溫度zui高時進行工作檢測。

5、按技術文件規定的循環次數重復步驟（1）～步驟（4）。

6、在zui后一次輻射循環結束時，將試樣恢復到標準大氣條件。

7、對試樣進行全面的外觀檢查，并記錄結果。為便于試驗前后對檢查結果進行比較，必要時可對試樣拍照并提取試樣的材料樣本。