GJB 150A中爆炸大气试验方法分析

爆炸大气试验是GJB 150《军用设备环境试验方法》系列标准中一个很重要的试验方法标准，它对于确保那些可能产生或暴露于易引爆的气体中的航空和其它装备和设备的正常和安全性地工作具有很大作用。该标准颁布后，由于其试验方法复杂，对试验燃料、试

验设备和试验场地有特殊要求，而且还涉及试验操作人员安全等原因，一直未得到很好的应用。据了解，这种试验做的很少。国内仅仅在兵器行业248厂和电子五所有这种设备，而且仅进行过几次试验。近年来，随着美国军用标准810F《环境工程考虑和实验室试验》的颁布，我们开展了GJB  150的修订工作，修订的原则是基本上等效采用810F中相应部分。因此未来的GJB 150A中爆炸大气试验方法(以下简称GJB 150A)将与810F中的该方法基本相同，其内容相对于GJB 150有了较大变化。这一变化很大程度上简化了试验程序，降低了对试验设备的技术要求，更具可操作性，更易贯彻实施。本文对其作一简要介绍，并与G旧150进行对比分析。

2 试验目的、应用对象和有关说明

2．1 试验目的

GJB 150A爆炸大气的试验目的与GJB  150相同。其目的有两个，一是确定装备在爆炸性大气中工作而不引起爆炸的能力；二是确定带外壳的装备隔断其内部发生的火焰蔓延到外部的能力。这两个目的分别对应于两个试验程序(见表1)。

2．2应用对象

该试验原则上适用于要在具有爆炸性气体中使用的设备，因此将涉及到与燃料有关的各种飞行器、地面车辆等装备。这一点GJB 150说得更为明确和具体：适用于飞行器和地面车辆内使用的装备，以及在贮运燃油的容器或使用燃油的装备附近工作的设备，如维护和保障设备。

2．3试验说明

与GJB 150不同，GJB 150A中对试验结果做了一些补充说明。

由于试验用的是其闪点相对低的爆炸性混合气体，点燃其发生爆炸所需的能量较小，因而它不能代表某些实际使用燃料与空气的混合气体，从而使试验具有一定的保守性。即若试件的热点或火花能量不能点燃这一闪点相对低的试验用混合气体而通过试验，意味着其使用中这一能量点燃周围闪点比其更高的混合可燃气体可能性很小，因而是基本安全的。但必须指出，若试件的热点或火花能量足以点燃试验用混合气体从而使其通不过试验，并不意味着该通不过试验的试件在实际使用中一定能点燃遇到的所有爆炸性气体，因为实际使用中遇到的混合气体的闪点可能比试验气体闪点高。因此对于爆炸试验的结果的应用应有一个准确的估计。

3 试验条件

3．1 试验燃料

3．2试验温度

GJB 150A和GJB 150试验温度相同，都规定试验箱内混合气体温度为试件实际工作中遇到的最高环境温度，并在此温度条件下试验，对于用空气强制冷却的试件，则应是装备在无风冷条件下能够在其中正常工作的最高环境温度。

试验中试件的温度均规定要低于试验箱内空气温度，但略有差异。GJB 150A规定不低于试验箱内空气温度10℃，GJB 150规定不低于11℃。

3．3试验高度

GJB 150A规定只用两个试验高度，一个高度是装备预期的最高使用高度，但最高不能超过12200m，另一个高度是试验室所在地面高度，其压力在78kPa-107kPa之间，这一压力代表了世界上大部分地面压力。同时还指出，点燃爆炸性混合气体需要的能量，随压力降低而增加。高度高于12200m时，不会出现爆炸现象。

GJB 150规定的试验高度不是两个，而是取决于试验样品在爆炸性气体中工作时可能遇到的最高高度，试验高度应从最高高度开始，每降4500m作为一个高度，直到接近地面为止，最低高度可能是4500m，也可能小于4500m，但大于0m。

GJB 150和GJB 150A中高度下降速度相同，均为100rn/min。

3．4湿度对可燃气体的影响

GJB 150中虽然提及对湿度进行控制，但没有说明其具体理由。GJB 150A中则较详细地说明了环境空气露点不高于10℃时，湿度对爆炸混合气体影响可以不考虑的原因。因为此时水蒸气将空气稀释使正已烷占混合气体比例的增加(从3．28％增至3．85％)，这一增加正好可被试验中若从试验高度以上1525m降至试验高度以下1525m过程中(压力变化34％)，空气浓度增加造成其比例减少(4．16％减至3．08％)所补偿。GJB 150A中试验模拟高度范围是从试验高度以上2000m到试验高度以下1000m，其高度变化范围也是3000m左右，即压力变化34％左右，符合上述情况。

4 试验设备

4．1 GJB 150对试验设备的要求

GJB 150对爆炸试验箱的尺寸、承压能力、压力(高度)范围、．保压能力、鼓风机风速、箱内温度、热点和升温时间均作了以下具体规定。这些规定为试验设备制造厂制造爆炸箱提出了确切的要求。

a．试验箱内有效空间的最小尺寸直径为914mm，长1524mm，并能维持c条规定的任一压力高度。

b．试验箱应能承受高达2Mpa的任何爆炸压力。

c．试验箱应能维持海平面至18250m之间范围内所要求的任一压力高度。d．真空泵关闭后，试验箱应能在海平面至3000m范围的任一压力高度下维持10min，并且在3000m至18000m范围的任一压力高度下维持20min。在保压期间，压力高度损失不超过总的压力高度的5％。

e．鼓风机出口的气流速度应为5-10m/s。

f.在试验箱内离试验箱壁38mm以上的地方，各点的空气温度应控制在20±3℃～240±3℃之间。在20-120℃温度范围内，试验箱的空气中不应有超过恒温器设定值40℃以上的热点存在。在120-240。C的温度范围内，试验箱的空气中也不允许有超过恒温器设定值15℃以上的热点存在。将周围空气温度从20℃提高到规定范围内所要求的任一值所需时间不得超过60min。

4．2 GJB 150A对试验设备的要求

a．只对试验箱提出了原则性的要求，不象GJB  150那样有具体的指标，但对试验过程和参数控制从设备角度提出了要求，试验箱空气泄露率不能影响所要求的试验。这似乎给了设备制造商更大的自由，但可操作性不好。

b．b．GJB 150A规定16krn以上不适用于此试验，16km以下12km以上可用12km高度做试验。试验高度要求的降低，也降低了试验系统中的抽真空系统要求，这将使试验箱制造难度和成本下降。

5 试验程序

5．1试验准备工作

GJB 150和GJB 150A的试验程序I的准备工作步骤相同。程序Ⅱ准备工作有些差别，如试验现场气压值有变化，GJB 150中规定为低于84kPa就应增压，维持箱内压力在84～106kPa之间，而GJB 150A相应改为78kPa和78"--"107kPa。

5．2隔爆试验程序

GJB 150A与G旧150隔爆试验程序主要差别如下：

a． GJB 150A压力调节为现场高度以上2000m，而不是GJB 150的1500m。

b． GJB 150A试验气体循环为3min，而不是GJB150的3-4min。

c． GJB 150A规定的机壳内爆炸没有引起壳体外爆炸时，若试验样品体积不大于试验箱的1/50，则从调压开始重复操作4次，而不是GJB 150的5次，且GJB 150中规定从使气体循环那一步开始重做不合理。

d． GJB 150A中试验步骤的叙述不如GJB 150详细和明确，特别是未明确什么情况下试验可以结束。

5．3在爆炸大气中工作的试验程序

由于GJB 150A试验高度简化为两个，使其试验程序相对于GJB 150有很大简化。此外模拟高度与试验高度之差从GJB 150的±1500m改为+2000m，一1000m，加大了上偏差，为了便于对标准理解和试验操作，绘制了爆炸大气试验流程图(如图1所示)。

6 概括和结论

与GJB 150相比，未来GJB 150A爆炸大气试验方法将具有以下特点：

a．GJB 150A虽然从GJB 150“菜单标准"变为一个剪裁标准，但标准中可剪裁的内容相对较少，如其试验条件如温度、高度、燃料和混合气体及其比例等都有明确规定。

b．GJB 150A相对于GJB 150来说，基本内容没有很大的变化，其试验目的、试验程序和操作步骤基本相同。

c．提出了试验高度和模拟高度概念。试验高度实际上是指规定的试验高度条件，为一点。模拟高度是试验过程受试设备实际经受的高度，它是一个范围。这是爆炸大气试验的特点所决定的。GJB 150A中规定爆炸大气试验中模拟高度应在试验高度以上2000m到试验高度以下1000m之间共3000m范围。试验过程中试验箱压力从试验高度以上1000m降至试验高度以下1000m，在此过程中受试产品一直工作，以观察能否引爆可燃气体，因此是一个2000m高度范围的动态试验。

d．GJB  150A相对于GJB 150中程序I的最大变化是试验高度数量的减少。从原来最高使用高度按45000m间隔等确定试验高度数量，改为两个试验高度。一个是最高高度，而且实际飞行高度超过12200m，试验高度就可定为12200m，其理由是更高高度上氧气稀薄，若12200m不引爆，更高高度上不可能引爆，．16km以上工作产品就不必做此试验。另一个是近地面高度。这一规定使在爆炸大气中工作试验程序大大简化。

e．GJB 150A和GJB 150中隔爆试验程序基本相同，但压力高度从原来现场高度以上1500m改为2000m，体积不大于试验箱容积1/50的试验样品在试验中没有引起壳体外爆炸时，规定重复试验进行4次，而不是GJB 150的5次，也适当作了简化。

f．GJB  150A对爆炸试验箱的要求过于原则，不如GJB 150具体。但是由于试验高度要求下降，使对爆炸试验箱低气压要求下降，试验箱制造更容易，成本会降低。