地球表面有相當(dāng)大的面積，地勢(shì)很高。中國約50%的面積高于1000米，約25%的面積高于2000米，約26.8%的陸地面積高于海平面3000米。地勢(shì)高的地區(qū)氣壓比沿海地區(qū)低。
低氣壓對(duì)民用和軍用設(shè)備的影響
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
我國西部大部分地區(qū)屬于原始帶，主要包括喜馬拉雅山、昆侖山和唐古拉山，平均海拔超過4000米，其中高點(diǎn)唐古拉山口為5072米，因此造就了其特殊的氣候特征:空氣稀薄、氣壓低、溫差大等。低氣壓是高原氣候的典型特征，對(duì)軍用電子電器產(chǎn)品的影響不容小覷。
當(dāng)氣壓降時(shí)，空氣絕緣材料的絕緣強(qiáng)度會(huì)減弱，容易發(fā)生電暈放電、介質(zhì)損耗增大和電離。當(dāng)氣壓降時(shí)，散熱條件會(huì)變差，元器件溫度會(huì)升高。這些因素很容易使被測(cè)樣品在低氣壓條件下失去其規(guī)定的功能，甚至造成長期損傷。
在超高真空環(huán)境下(如星載產(chǎn)品的航天使用環(huán)境)，除了散熱困難外，一些金屬和高分子材料也會(huì)蒸發(fā)、升華、分解。這種情況下產(chǎn)生的有害氣體會(huì)影響產(chǎn)品的可靠性，尤其是塑料包裝產(chǎn)品。
機(jī)載設(shè)備將比高原設(shè)備承受更嚴(yán)重的低壓。對(duì)壓力設(shè)備的影響程度取決于壓力梯度或壓力差，壓力梯度產(chǎn)生空氣從較高壓力向較低壓力運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的力。這種力會(huì)導(dǎo)致密封容器泄漏，甚至爆炸或破裂。壓力梯度越大，壓力變化越快，設(shè)備損壞的幾率越大。
產(chǎn)品的許多測(cè)試報(bào)告和實(shí)地考察反映了氣壓降對(duì)性能的影響。降氣壓對(duì)產(chǎn)品的直接影響主要是真實(shí)氣壓變化引起的壓差。這會(huì)對(duì)密封產(chǎn)品的外殼產(chǎn)生壓力，在這種壓力的作用下，密封會(huì)被破壞。但是氣壓降的主要作用是隨著空氣密度的降和空氣平均自由程的增加，氣壓的降會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生很大的影響。
(1)散熱產(chǎn)品的溫升隨著大氣壓的降而增加。
電氣產(chǎn)品中相當(dāng)一部分是散熱產(chǎn)品，如電機(jī)、變壓器等。在使用中，這些產(chǎn)品會(huì)消耗一部分電能，將其轉(zhuǎn)化為熱能，并提高產(chǎn)品溫度。散熱產(chǎn)品的溫升會(huì)隨著大氣壓力的降而增加。
散熱產(chǎn)品的散熱可分為傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種形式。大量散熱產(chǎn)品的散熱主要依靠對(duì)流，即依靠產(chǎn)品周圍的空氣流動(dòng)來散熱。對(duì)流散熱一般分為強(qiáng)制通風(fēng)散熱和自然對(duì)流散熱。自然對(duì)流散熱依靠產(chǎn)品加熱產(chǎn)生的溫度場(chǎng)，引起產(chǎn)品周圍空氣的溫度梯度，使氣流散熱。強(qiáng)制通風(fēng)散熱是指強(qiáng)制空氣流過產(chǎn)品，通過強(qiáng)制措施帶走產(chǎn)品產(chǎn)生的熱量。對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流散熱，在體積流量不變的情況下，隨著高度的增加，大氣壓力會(huì)隨著空氣密度的降而降?？諝饷芏鹊慕禃?huì)直接影響強(qiáng)制對(duì)流散熱的作用。這是因?yàn)閺?qiáng)制對(duì)流散熱依靠氣流帶走熱量。通常，電機(jī)中使用的冷卻風(fēng)扇是為了確保通過電機(jī)的恒定體積流量。當(dāng)高度增加時(shí)，即使體積流量不變，氣流的質(zhì)量流量也會(huì)因空氣密度的降而減少。一般可以認(rèn)為空氣的比熱是一個(gè)常數(shù)。隨著質(zhì)量的減少，空氣吸收的熱量也會(huì)減少，產(chǎn)品溫度也會(huì)隨著大氣壓的降而升高。當(dāng)然，隨著高度的增加，對(duì)流散熱減少，輻射散熱增加。海拔越高，空氣密度越低。對(duì)流散熱所散發(fā)的熱量比例在增加。在相當(dāng)高的海拔高度，輻射散熱將成為主要的散熱形式。
電氣產(chǎn)品中相當(dāng)一部分是發(fā)熱產(chǎn)品，如電機(jī)、變壓器、接觸器、電阻器等。這些產(chǎn)品在使用時(shí)，一部分電能會(huì)被消耗成熱能，使產(chǎn)品發(fā)熱，溫度升高。產(chǎn)品的溫度因受熱而上升，這部分溫升稱為溫升。散熱產(chǎn)品的溫升隨著大氣壓力的降和海拔的升高而增加。導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降或運(yùn)行不穩(wěn)定。
(2)低氣壓對(duì)密封產(chǎn)品的影響。
低氣壓對(duì)密封產(chǎn)品的影響主要是由于氣壓變化引起的壓差。壓力差導(dǎo)致從高壓到低壓的力。在這個(gè)力的作用下，氣體流動(dòng)達(dá)到平衡。對(duì)于密封產(chǎn)品，外殼會(huì)承受這個(gè)力。該力會(huì)使外殼變形并破壞密封，導(dǎo)致產(chǎn)品失效。
(3)低氣壓對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的影響。
壓力的降會(huì)降液體的沸點(diǎn)。對(duì)于那些在海平面正常大氣條件下飽和蒸氣壓較高的液體，低氣壓使其蒸發(fā)甚至沸騰。或者潤滑油或油脂屬于上述情況。液體中的分子在獲得一定的能量后，會(huì)脫離液體表面，進(jìn)入周圍的空氣中。這些分子會(huì)與大氣中的空氣分子發(fā)生碰撞，其中一部分會(huì)與液體表面發(fā)生碰撞而被束縛。這個(gè)蒸發(fā)過程是一個(gè)平衡過程。當(dāng)大氣壓力降時(shí)，空氣密度降，被液體表面回?fù)舻目赡苄源蟠蠼?。因此，在大氣壓下液體揮發(fā)的速率將大大增加。降壓力會(huì)加速潤滑油(或油脂)的揮發(fā)，增加零件的摩擦，加速運(yùn)動(dòng)零件表面的磨損。
有機(jī)材料中的增塑劑也會(huì)因氣壓降而加速揮發(fā)。增塑劑的揮發(fā)會(huì)促進(jìn)有機(jī)材料的老化，并改變其機(jī)械或電氣性能。揮發(fā)性物質(zhì)還會(huì)污染產(chǎn)品及其周圍物體，導(dǎo)致產(chǎn)品或物體污染甚至腐蝕損壞。
(4)低氣壓對(duì)電氣性能的影響。
海拔的升高和氣壓的降也會(huì)影響電器電子產(chǎn)品的電氣性能。尤其是以空氣為絕緣介質(zhì)的設(shè)備，低氣壓對(duì)設(shè)備的影響更為顯著。在正常的大氣條件下，空氣可以是一種很好的絕緣介質(zhì)，許多電器產(chǎn)品都使用空氣作為絕緣介質(zhì)。當(dāng)這些產(chǎn)品用于高海拔地區(qū)或作為機(jī)載設(shè)備時(shí)，由于大氣壓力的降，在強(qiáng)電場(chǎng)的電極附近經(jīng)常會(huì)發(fā)生局部放電現(xiàn)象，稱為電暈。更嚴(yán)重的是，有時(shí)會(huì)發(fā)生氣隙擊穿，這意味著設(shè)備的正常工作狀態(tài)被破壞。
在低氣壓下，特別是伴隨高溫，空氣的介電強(qiáng)度顯著降，即電暈起始電壓和擊穿電壓顯著降，從而增加電弧、表面放電或電暈放電的危險(xiǎn)。
(5)溫度和低氣壓對(duì)產(chǎn)品的綜合影響
1)低溫和低氣壓對(duì)產(chǎn)品的影響
1）在這種環(huán)境下給設(shè)備帶來麻煩。例如，一些產(chǎn)品可能會(huì)影響密封性能，并可能在低氣壓下導(dǎo)致泄漏。因?yàn)闇囟鹊?，液體會(huì)結(jié)冰，材料會(huì)收縮變脆，增加產(chǎn)品損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
B.燃燒速率隨著溫度和壓力的降而降。
C.低溫可以補(bǔ)償?shù)蜌鈮簩?duì)液體沸點(diǎn)和液體揮發(fā)性的影響。
D.低溫可以降電氣和電子元件在低氣壓下過熱的趨勢(shì)。
E.低溫可以減少增塑劑和塑料分解產(chǎn)物在低氣壓下的揮發(fā)。
2)高溫低氣壓對(duì)產(chǎn)品的影響
A.在高溫低氣壓的環(huán)境下，空氣的介電強(qiáng)度有降，顯著降了電暈起始電壓和擊穿電壓，從而增加了閃絡(luò)、表面放電或電暈放電的風(fēng)險(xiǎn)。
B.在高溫低壓環(huán)境條件下，空氣導(dǎo)熱能力降，從而加劇產(chǎn)品過熱。
C.高溫低壓環(huán)境增加了流體和潤滑油的揮發(fā)，從而增加了產(chǎn)品損壞的可能性和可燃?xì)怏w爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
d、加速增塑劑和塑料的揮發(fā)和分解，從而加速產(chǎn)品的老化。
四.低壓試驗(yàn)(自然環(huán)境試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬)
1.自然環(huán)境
國家材料環(huán)境腐蝕平臺(tái)拉薩高原自然環(huán)境試驗(yàn)站
拉薩大氣試驗(yàn)站成立于2007年，隸屬于中國兵器工業(yè)第五十九研究所。是“國防科技工業(yè)環(huán)境試驗(yàn)觀測(cè)網(wǎng)”的組成單位和科技部“大氣環(huán)境物質(zhì)腐蝕國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站”的示范站。實(shí)驗(yàn)站位于西藏拉薩以東的達(dá)孜縣，在318國道北側(cè)，東經(jīng)91° 09′，北緯29° 29′，海拔3684米，平均氣溫7.5℃，平均相對(duì)濕度46%，年總輻射7600 MJ/m2，年總?cè)照諘r(shí)數(shù)3028 h，年降水量444.8 mm拉薩高原環(huán)境試驗(yàn)站是我國新建的大氣環(huán)境試驗(yàn)站之一。它具有空氣稀薄、含氧量低、氣壓低、晝夜溫差大、日照長、太陽輻射強(qiáng)、降水* *等特點(diǎn)。是目前我國太陽輻射值較高的中心區(qū)域，填補(bǔ)了我國西部高原自然環(huán)境試驗(yàn)。
2.實(shí)驗(yàn)室環(huán)境
目前國內(nèi)主要是在低壓(或高低溫-低壓，或高低溫-低壓-濕度)試驗(yàn)箱中模擬相應(yīng)的環(huán)境來實(shí)現(xiàn)。
低壓相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
1)GJB 150.2A-2009軍用設(shè)備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法** *部分低壓(高空)試驗(yàn)
2)GJB 360B-2009電子和電氣元件的試驗(yàn)方法105低壓試驗(yàn)(相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-202F)
3)GJB 548B-2005微電子器件的試驗(yàn)方法和程序1001低氣壓(高空作業(yè))(相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883D)
4)GB/T 2421-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)通則》
5)GB/T 2423.21-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》試驗(yàn)M低壓試驗(yàn)方法
6)GB/T 2423.25-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》試驗(yàn)Z/AM低溫/低壓綜合試驗(yàn)方法
7)GB/T 2423.26-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》試驗(yàn)Z/BM高溫/低壓綜合試驗(yàn)方法
8)GB/T 2423.27-2005《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》試驗(yàn)Z/AMD高溫/低壓綜合試驗(yàn)
9)GB/T 2424.15-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》
10)MIL-STD-810F“環(huán)境工程考慮和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)低壓(高空)試驗(yàn)”
11)溫度、壓力和高度之間的關(guān)系
12)IEC 60068-2-41(1976)基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程***部分試驗(yàn)Z/BM高溫/低壓試驗(yàn)
