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1低溫環境類型劃分
世界各地的自然低溫環境千差萬別,主要是由于各地所處的緯度不同,以及受到不同氣壓帶、風帶的影響。各國氣候區劃分標準不同,低溫環境類型劃分存在一定差異。MIL-STD-810G[7]中將自然環境低溫分為微冷(C0,-6~-19℃)、基本冷(C1,-21~-31℃)、冷(C2,-37~-46℃)和極冷(C3,-51℃)等4種類型。其劃分依據是溫度出現的頻度,比如在北極最冷區域最冷當月溫度低于-51℃的時數所占比例不會高于20%,而此地歷史記錄最低溫度達到-68℃。DEFSTAN00-35[8]將自然環境低溫分為微寒(C0)、中寒(Cl)、寒(C2)、嚴寒(C3)和極寒(C4)等5種類型,基中C0~C3劃分與MIL-STD-810G中一致,C4溫度值為-57℃。因為在極寒條件下,最寒冷季節的夜晚都很長,溫度在24h內基本保持不變,故C3類和C4類溫度為恒定溫度值。
2我國低溫環境類型
2.1我國氣候類型GB/T4797《電工電子產品自然環境條件》中根據我國197個臺站1961—1980年的氣象數據統計結果,以溫度和濕度為要素,利用日平均值劃分法、年極值劃分法、絕對極值劃分法把我國分為寒冷、寒溫Ⅰ、寒溫Ⅱ、暖溫、干熱、亞濕熱、濕熱等7個氣候帶,見表2。GB/T4797中存在低溫條件(年極值低溫≤-5℃)的區域占我國陸地國土面積的80%以上。
2.2我國低溫環境類型劃分為了較全面地了解我國的低溫環境,對不同地區的低溫數據進行了統計,其中低溫數據來自國家氣象中心連續多年的溫度數據,包括我國北方及高原地區共計125個氣象站點數據。站點分布在黑、吉、遼、內蒙古、京、津、冀、晉、陜、甘、寧、新、青和藏等14個省/直轄市,見表3。文中的低溫環境氣象站點個數遠多于GB/T4797中的站點個數,站點在我國低溫環境分布的區域更廣。溫度數據是在地面以上1.25~2m高度氣象觀測箱內,標準通風和輻射屏蔽條件下測量的環境空氣溫度。參照MIL-STD-810G和DEFSTAN00-35,結合我國低溫環境以及現有氣象數據實際情況,文中將我國低溫環境劃分為6種類型,見表4。
2.3我國極端最低氣溫我國極端最低氣溫出現在最北的黑龍江省漠河氣象站,l969年2月13日測得我國現有氣象資料中的最低氣溫記錄為-52.3℃,當天的日平均氣溫為-43.9℃,也是全國之最。在這之前的最低氣溫出現在新疆富蘊。l960年1月21日富蘊氣象站測得-51.5℃的全國極端最低氣溫,當天的平均氣溫是-43.8℃,僅次于漠河的記錄。
3我國低溫環境數據統計分析
3.1低溫環境類型統計將125個氣象站點年極端最低氣溫進行分段統計,結果見表5。對各氣象站點極低氣溫在總站點數中出現的頻度及累積頻度進行統計,結果如圖1所示。結果顯示,各站點極低溫在-30℃附近出現最多,低于-40℃的站點數只占總數的3.2%,低于-33℃的站點數占總數的20%。
3.2低溫環境類型分布以溫度區間對125個氣象站點極低氣溫進行低溫環境類型劃分,各站點地理位置分布如圖2所示,可以看出,4個C4嚴寒類型低溫環境出現在黑龍江和新疆高緯度地區;C3類型低溫環境主要集中在黑龍江、內蒙古自治區、新疆北部及高原地區;C2類型低溫環境集中在北緯41°至北緯44°范圍內;C1類型低溫環境主要出現在京、津、冀、魯及新疆南部地區。當根據武器裝備產品的部署范圍考慮,在我國范圍內貯存或工作時,溫度的選擇既要考慮絕對低溫,又要考慮某一特定低溫條件覆蓋地理區域的頻度。如果不考慮出現頻度,可能會造成過試驗[9]。一般研制費用中通常選擇20%出現的概率,如產品在我國范圍部署,按照覆蓋80%我國大陸低溫環境,可以從圖1中得出低溫為-33℃。地表溫度通常比地面溫度低4~5℃,因此從部署地區考慮,實際低溫溫度可選擇-38℃。若提高研制要求,也可選擇覆蓋90%我國大陸低溫環境出現的溫度條件。
4結語
低溫對武器裝備的影響巨大,提高武器裝備的低溫環境適應能力顯得非常重要。文中通過統計分析我國北方及高原地區125個氣象站點連續多年的低溫數據,對我國低溫環境類型進行了劃分,給出了我國大陸低溫地區的低溫分布圖,對低溫條件下服役的武器裝備的研制有一定的指導意義。
作者:李繼紅文靜徐勇何建新單位:西南技術工程研究所中國兵器裝備集團公司