摘要 : 对装备环境工程的内涵及国内外发展现状进行了分析，对当前伪装涂料环境工程研究现状与存在的问题进行了梳理，对装备的环境适应性的定义、本质进行了阐述。在阐述环境工程定义和内涵的基础上，结合伪装涂料的特点，通过对环境工程工作体系的修改和完善，建立了伪装涂料环境工程研究的基本模型。该模型对研究伪装涂料环境适应性具有科学性和系统性，也适用于其他伪装装备的环境工程研究。

0 前 言

装备环境工程是一门新兴的工程学科，它是通过将各种科学技术和工程实践综合应用于装备的各个阶段，以减缓各种环境对装备效能的影响，从而提高装备的耐环境能力 [1] 。在现代军事装备的研制过程中，美、欧、日等发达国家十分重视装备的环境工程，并建立了完善的环境工程体系。 20 世纪 90 年代后期，国外开始将环境工程概念及其内容纳入军用标准，环境试验标准向环境工程标准拓展，如美军标 MIL-STD -810F 、英国军标 DEFSTAN00-35 和北约标准 NATO4370 [1-2] 等。为了将环境工程标准规范落实到装备研制过程中，各发达国家十分强调环境试验技术的发展，均建立了先进完备的环境试验室、试验场站等基础试验设施，其中以美军三大环境试验中心 ( 沙漠环境试验中心、寒冷地区试验中心和热带地区试验中心 ) 最为著名，可进行材料和不同组装级别 ( 零件、元器件、部件和整机 ) 的自然环境试验、使用环境试验、试验室模拟环境试验、试验室环境加速试验等，以充分暴露产品设计不足，提高产品质量，检验装备产品的耐候能力。环境工程在国外的快速发展引起了我国装备研制部门的注意，我国也逐渐开始重视环境工程工作，并于 2001 年发布实施了 GJB4239 《装备环境工程通用要求》 [1] 。早期环境适应性工作主要集中在工艺材料、元器件优选和电子产品方面，随着航空航天工业和高新技术装备的发展，环境适应性工作才慢慢发展开来，但开展还不够广泛和深入，总体水平比较落后。随着 GJB4239 《装备环境工程通用要求》的颁布，为装备环境工程蓬勃开展奠定了坚实的基础，标志着我国装备科研环境适应性工作正式步入环境工程的高度。但是也应该看到，我军距离装备科研发达国家仍然还有不小的差距，仍需提高认识，着眼未来战场需要，大力发展环境工程技术基础建设，广泛推行环境工程工作，使我军武器装备真正走上现代化的道路。

1 伪装涂料环境工程研究现状与存在的主要问题 我国最早尝试推行环境工程工作的是航空行业，从 20 世纪 90 年代左右开始局部地采用，而后陆军地面主战武器装备也逐渐开展环境工程工作研究。而伪装涂料作为武器装备重要的隐身表面工程材料，直接与大气环境接触，面临的气候环境最复杂、最恶劣及最难控制，其环境适应性性能直接决定着涂料的使用寿命，因此，在伪装涂料研制过程中，开展环境工程工作非常重要。伪装涂料的环境适应性是指伪装涂料在其寿命期内，预计可能遇到的各种环境作用下能实现其伪装性能和保护功能，也就是说在寿命期内其耐老化能力越强，越能实现长效伪装的要求。资料表明，在民用领域，对涂料环境适应性的研究主要集中在材料老化机理和试验研究，没有开展系统的涂料环境工程工作。许多研究者在自由基反应机理的基础上，探讨了各种典型有机涂层的老化机理，从而丰富和完善了自由基反应理论。目前伪装涂料的环境适应性的研究也仅仅侧重于试验研究，主要在涂料型号研制鉴定试验中开展老化试验工作，如我国最新型的迷彩伪装涂料在研制过程中开展了 2 a 的野外老化试验 ( 其耐老化性为 2 a ) ，这是参照美国耐化学战剂脂肪族聚氨酯涂料耐老化性能为 2 a ，而没有按照 GJB4239 《装备环境工程通用要求》规定，开展伪装涂料环境工程体系研究。随着装备环境适应性研究的深入，迷彩伪装涂料作为重要的伪装材料，其环境适应性研究体系也有待逐步完善。目前，开展伪装涂料环境工程工作存在的主要问题是 :

(1) 环境工程与环境适应性概念不清。

由于对环境适应性的认识不一，概念混淆，环境工程工作开展得不平衡，没有完全按照环境工程的研究方法对伪装涂料环境适应性开展系统研究，导致研究不全面、不成体系，影响涂料产品环境适应性能的提高。

(2) 装备研制全过程环境工程管控不到位。

目前我军装备研制不注重全过程环境工程管理，许多装备研制领域还呈现为粗放型，环境措施不能落到实处，有限的环境试验一般均在产品定型和批量生产阶段才进行，从而错失提高装备环境适应性的最好时机，且大大制约了装备质量的提高，难以满足现代化装备型号的研制要求。

(3) 环境工程技术基础研究比较滞后，环境适应性要求不明确。

GJB4239-2001 《武器环境工程通用要求》是一个总体通用标准，对象是我军所有的武器装备。涂料环境产品有其自身的特点，环境适应性研究也应有选择的借鉴 GJB4239 相关研究方法开展研究工作。虽然经过近年来的发展，已开展了众多环境工程技术基础研究工作，也取得了一些研究成果，但与发达国家相比，我国的环境标准仍然十分匮乏 ( 见表 1) 、不系统，环境工程技术较为落后，环境试验和环境适应性评价不规范、目标不清晰，环境工程管理混乱。由于缺乏标准支持，故在装备研制过程中环境适应性要求提得过于笼统和教条，不够全面和合理，可操作性差，严重影响装备研制和生产过程中的环境工程工作的开展。因此非常有必要建立相应的伪装涂料环境工程配套体系文件。

表 1 主要发达国家和机构组织环境工程标准数量对比

2 装备的环境适应性

2.1 环境适应性的定义

GJB4239 《装备环境工程通用要求》中对装备环境适应性的定义为 : 装备 ( 产品 ) 在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和 ( 或 ) 性能不被破坏的能力。是装备 ( 产品 ) 的质量特性 [3] 。其中包含 4 个方面的含义 : 一是环境，指装备寿命期中遇到的、且冒一定风险的极端环境 ; 二是功能，指装备实现或产生规定的动作或行为的能力 ; 三是性能，指装备保持规定的战术技术指标的能力 ; 四是不被破坏能力，指装备在极限环境下不能工作或不能正常工作，而当环境缓和时能恢复正常工作的能力。

2.2 环境适应性的本质

2.2.1 环境适应性和可靠性是不同性质的装备质量特性

环境适应性与可靠性均是装备的质量特性，都与装备寿命期内所遇到的环境密切相关。但两者在性质上是完全不同的。装备寿命期内一旦出现故障，人们通常认为是由产品的不可靠引起的，然而产品是否可靠和好用，除了可靠性因素外，环境适应性也是其中很重要的一个因素。环境适应性是由选用的材料、构件、元器件耐环境的能力和其结构设计和工艺设计时采取的耐环境措施决定的。一旦设计完成定型，其耐环境能力也就基本固定，因此，环境适应性是装备产品的固有质量特性。

2.2.2 环境适应性和可靠性是两个不同的概念

虽然装备环境适应性研究属于质量可靠性研究的范畴，但两者仍有区别。环境适应性是以装备是否失效或有故障作为判据，通常可用适应和不适应作定性判据。而可靠性则是用平均故障时间或可靠度等参数定量表示的。装备可能出故障、故障的多少决定了其可靠性的高低。如果不能保证装备在其寿命期内遇到的极端环境条件下不被破坏和 ( 或 ) 发挥正常功能和性能，则装备不能生存，就谈不上可靠性 [4] 。因此，装备环境适应性不合格，意味着该装备不能投入使用，而可靠性的高低，则仅是涉及到装备的故障率高低。因此说环境适应性和可靠性是两个完全不同的概念。对伪装涂料而言，由于其自身特点和使用的特殊性，由于伪装涂料的每种组分 ( 成膜物质或颜料 ) 的性能直接决定着涂料的伪装效果和环境适应性能，某一种组分的失效就会影响到涂层的整体环境适应性能，进而影响涂层的使用寿命和伪装效果，并不像其它装备，某一个部件出现问题，也可能不会影响到该装备的主要作战性能。而伪装涂料可靠性体现的并不明显，因此在伪装涂料型号研制中强调产品的环境适应性比注重产品的可靠性更重要。

2.3 环境适应性与环境工程

既然环境适应性是武器装备的一个质量特性，它必须靠设计 ( 试验 ) 和制造纳入装备，靠试验和管理来加以保证 [5] 。提出合理的环境适应性要求和确保这一要求得到满足的工作将贯穿装备寿命期全过程，实质就是一个系统的环境工程工作，系统地开展环境工程工作是确保研制生产的武器装备在未来环境中可靠和有效工作的重要手段。

2.4 环境适应性与装备自然寿命

装备自然寿命是指装备在设计规定的使用条件下，从投入使用开始，到装备不能保持设计规定的功能和寿命终结所经历的时间 [6] 。影响装备自然寿命的因素有很多，其中装备所处的环境条件直接影响装备的自然寿命。一般来说，环境适应性能力强的装备，其自然寿命愈长，环境适应能力差的装备，其自然寿命愈短，甚至无法正常工作。

3 伪装涂料环境工程体系研究

3.1 环境工程定义和内涵

环境工程就是将各种科学技术和工程实践用于减缓各种环境对装备效能影响或提高装备耐环境能力的一门工程学科，包括环境工程管理、环境分析、环境适应性设计和环境试验与评价等。环境工程直接关系到装备的寿命和运行能力，是装备发挥其性能特性的前提和基础。环境工程的基本方法在陆军主战装备的环境工程研究中得到了广泛应用，而伪装涂料作为重要的伪装材料，其环境适应性研究还没有开展相应的系统研究工作，没有针对性的指导文件， GJB-4239 《装备环境工程通用要求》适用于陆军装备的论证、研制、生产和使用等阶段，对伪装涂料的环境适应性研究同样具有指导意义，依据环境工程方法，对伪装涂料全寿命期环境工程工作进行适当修改，也完全可用于伪装涂料的环境适应性研究。

3.2 伪装涂料环境工程工作体系

依据 GJB4239 《装备环境工程通用要求》，对伪装涂料全寿命期环境工程工作进行修改，构建了适用于伪装涂料环境适应性研究的工作体系。本体系要求从伪装涂料环境工程主要任务——即环境分析、环境适应性设计、环境试验与评价等方面开展工作。环境分析是进行环境适应性设计的基础 [3] 。环境分析就是确定涂料寿命期环境条件，研究和分析各种环境对涂料效能影响的一系列技术活动。伪装涂料的环境要求主要包括温度、湿度以及特殊地区的特殊天气如高原地区的高紫外线、东南沿海地区的高温湿热以及寒带地区的低温要求，伪装涂料的涂 __ 装工艺、基本的力学性能以及涂层的使用寿命和这些因素有直接关系。在涂料研制的论证和方案阶段，就必须掌握足够的伪装涂料应用环境资料 ; 根据涂料的使用和保障方案，确定涂料寿命期剖面 ; 结合涂料的使用环境资料，确定伪装涂料寿命期环境剖面 ; 在此基础上，明确提出伪装涂料环境适应性要求。伪装涂料的研制在环境工程方面的首要工作是确定合理的环境要求，环境要求具体说来应包括涂料环境适应性设计要求 ( 包括定性和定量要求 ) 、环境试验和验证要求等。环境适应性设计实际上就是全方位地整合环境工程技术，环境适应性设计应从两方面着手，一是采取改善环境或减缓环境影响的措施，二是选用耐环境能力强的结构、材料、元器件和工艺等。环境适应性设计是一个不断优化的过程，需要对设计方案进行评估和反复的设计更改，因此研究验证试验、类比分析等是必要的。对伪装涂料的环境适应性设计，应主要考虑涂料的使用环境的特殊要求，选择合适的成膜物质、颜 ( 填 ) 料以及合适的助剂体系，通过优化配方设计、控制合适的工艺来全面考虑，除了考虑对付侦察威胁方面的伪装性能设计要求，还要充分考虑环境条件在涂料研制中的特殊要求。环境试验包括 : 试验室环境试验、自然环境试验、使用环境试验等，在涂料寿命期为改进环境适应性设计和评价涂料环境适应性提供必要的信息。各种环境试验渗透在涂料寿命期的各个阶段，其中试验室环境试验包括研制阶段的环境适应性验证试验、定型阶段的环境鉴定试验和批量生产阶段的环境验收试验和环境例行试验 ; 自然环境试验结合涂料研制和使用阶段进行，以确定自然环境各种因素综合作用对产品的影响 ; 使用环境试验用以确定涂料使用过程中自然环境和诱发环境对其的综合影响，是涂料考核的重要部分。环境适应性评价要求利用自然环境试验和使用环境试验的结果来评价涂料的环境适应性。该项工作应收集按自然环境试验计划安排的自然环境试验的结果和有关信息及相应的自然环境记录数据。

3.3 伪装涂料环境工程技术体系

在伪装涂料研制和生产中充分采用环境工程的研究方法，需要有配套的比较成熟的各种环境工程基础技术和标准法规等，才能保证伪装涂料环境适应性工作的顺利开展 [7] 。伪装涂料环境工程涉及到的技术基础主要有 : 环境测量和环境分析、环境条件确定、环境数据库、环境适应性设计、环境试验、环境试验设备、环境工程标准和环境工程管理方法等。其技术体系组成和基本架构如图 1 。

图 1 伪装涂料环境工程技术体系

4 结 语

本文在分析装备环境工程和环境适应性研究的基础上，结合伪装涂料的特点，通过对环境工程研究方法的修改和完善，成功构建了伪装涂料环境工程研究基本模型，该研究模型对伪装涂料环境适应性研究具有科学性和系统性。环境工程作为一项的系统工程，在伪装涂料环境适应性研究过程中应充分贯彻环境工程的研究方法。提高环境工程工作在涂料研制生产中的指导地位，才能充分发挥环境工程对涂料环境适应性的保障作用。

作者：卢言利，蒋晓军，潘家亮

转载自：《中国涂料》杂志