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帮助人类实现飞行梦想的幕后推手 ─ 高空测试(Altitude Test)

2020/07/06

在尚未有飞机的发明出现时,跨国运输货品大多采用陆运或海运的方式执行,因此运输过程非常冗长且时效性不佳;直到1903年美国莱特兄弟创造出了20世纪最伟大的发明之一─飞机,此发明不仅颠覆了人们的生活习惯,更使得货运的运输行为模式进行了大幅度的改变,运输时程缩短,货品得以快速地交付到世界各地的消费者手上。这跨时代的产物改变了人类的生活方式,并且拉近了国与国之间的距离,使得一日生活圈不再是个梦想。

 

飞航运输属于高空飞行模式,飞机的巡弋高度改变伴随着压力及温度的变化,此快速的环境变化对于电子产品或包材可能会产生功能失效甚至结构破坏的影响。因此可以藉由高空模拟试验方式,在产品开发初期先行找出元件defect或包装缺陷问题来进行改善作业,以提高产品在高空运输过程中的可靠度与良率。

 

在2010年9月,UPS货机从杜拜机场起飞前往科隆机场的定期航班从起飞后不久即因货舱失火而坠毁,经过长时间的失事调查,通用民航管局于2013年9月24日公布了长达324页的详细调查报告。调查报告指出,他们相信(with reasonable certainty),是货机上数以千计的锂电池在货舱引发了大火,最终导致飞机坠毁。透过上述血淋淋的案例,提醒制造厂商千万不要忽视高空运输对电子产品可能衍发的影响。

 

图为UPS航空6号航班空难一片狼藉的事发现场 (图片来源:https://kknews.cc/world/m6vlekz.html)

 

 

高空试验还有另一种测试模式 ─ 操作试验模式,主要是将待测物置于高海拔与高空的低温低气压模拟环境中,来进行功能操作的测试。举例来说,从地图上来看,世界上最高的平原是平均海拔4500公尺的青康藏高原,在如此严苛的高山环境下,即需要透过操作试验模式,来测试电子产品是否能够承受如此高海拔的极端环境,并保持产品的正常运作。

 

另外,近几年无人机产业蓬勃发展,以高科技、低成本的方式实现了人们的“飞行梦想”,同时以俯瞰的视角拓展人类的不同视野,以不同观察角度记录我们的日常生活。但如何让无人机在高空中仍能正常地飞行与运作,高空试验更显重要。

 


青康藏高原地形位置

 

 

由上述的说明,我们可以知道高空试验的重要性,而目前国际业界针对高空试验的法规规范均有定义出其测试方法与条文,参考规范分别如下:

  • MIL-STD-810H(美国军用标准)
  • IEC60068-2-13(国际电工委员会-电子产品低压试验)
  • IEC60068-2-40(国际电工委员会-电子产品低温 / 低压组合试验)
  • IEC60068-2-41(国际电工委员会-电子产品干燥 / 低压组合试验)
  • ASTM D-6653(美国试验与材料协会-包材运输 / 低压试验)

 

为了协助客户模拟高空低压环境对产品的影响,闳康特别购入日本知名品牌ESPEC高空试验设备,让验证产品种类可以更广泛的涵盖到高功率系统产品。闳康所使用的高空试验设备性能如下表:

 

 

 

高空试验设备

 

高空试验测试曲线图

 

最后,很多客户常问到是否可以执行海平面以下的试验呢?答案是:闳康目前尚无法执行海平面以下的试验。

 

目前闳康的高空低压设备仅能执行海平面以上的压力条件 (海平面为 101.3Kpa)。从扰人的物理学来看,每下降10公尺,大气压力即会增加一倍,到达202.6Kpa;下降至 20公尺,则会再加一倍来到303.9Kpa。由此可知,海平面以下的试验系属于加压试验,与高空试验的低气压(减压)环境并不相同,因此暂时无法提供这项服务啰。