RA 專題文章 / 2020-07-27
幫助人類實現飛行夢想的幕後推手 ─ 高空測試(Altitude Test)

        在尚未有飛機的發明出現時,跨國運輸貨品大多採用陸運或海運的方式執行,因此運輸過程非常冗長且時效性不佳;直到1903年美國萊特兄弟創造出了20世紀最偉大的發明之一 ─ 飛機,此發明不僅顛覆了人們的生活習慣,更使得貨運的運輸行為模式進行了大幅度的改變,運輸時程縮短,貨品得以快速地交付到世界各地的消費者手上。這跨時代的產物改變了人類的生活方式,並且拉近了國與國之間的距離,使得一日生活圈不再是個夢想。

   飛航運輸屬於高空飛行模式,飛機的巡弋高度改變伴隨著壓力及溫度的變化,此快速的環境變化對於電子產品或包材可能會產生功能失效甚至結構破壞的影響。因此可以藉由高空模擬試驗方式,在產品開發初期先行找出元件defect或包裝缺陷問題來進行改善作業,以提高產品在高空運輸過程中的可靠度與良率。

   在2010年9月,UPS貨機從杜拜機場起飛前往科隆機場的定期航班從起飛後不久即因貨艙失火而墜毀,經過長時間的失事調查,通用民航管局於2013年9月24日公布了長達324頁的詳細調查報告。調查報告指出,他們相信(with reasonable certainty),是貨機上數以千計的鋰電池在貨艙引發了大火,最終導致飛機墜毀。透過上述血淋淋的案例,提醒製造廠商千萬不要忽視高空運輸對電子產品可能衍發的影響。

圖一、UPS航空6號航班空難一片狼藉的事發現場

(圖片來源:https://kknews.cc/world/m6vlekz.html)

 

 

   高空試驗還有另一種測試模式 ─ 操作試驗模式,主要是將待測物置於高海拔與高空的低溫低氣壓模擬環境中,來進行功能操作的測試。舉例來說,從地圖上來看,世界上最高的平原是平均海拔4500公尺的青康藏高原,在如此嚴苛的高山環境下,即需要透過操作試驗模式,來測試電子產品是否能夠承受如此高海拔的極端環境,並保持產品的正常運作。

   另外,近幾年無人機產業蓬勃發展,以高科技、低成本的方式實現了人們的“飛行夢想”,同時以俯瞰的視角拓展人類的不同視野,以不同觀察角度記錄我們的日常生活。但如何讓無人機在高空中仍能正常地飛行與運作,高空試驗更顯重要。

圖二、青康藏高原地形位置

 

 

   由上述的說明,我們可以知道高空試驗的重要性,而目前國際業界針對高空試驗的法規規範均有定義出其測試方法與條文,參考規範分別如下:

  •    MIL-STD-810H(美國軍用標準)
  •    IEC60068-2-13(國際電工委員會-電子產品低壓試驗)
  •    IEC60068-2-40(國際電工委員會-電子產品低溫 / 低壓組合試驗)
  •    IEC60068-2-41(國際電工委員會-電子產品乾燥 / 低壓組合試驗)
  •    ASTM D-6653(美國試驗與材料協會-包材運輸 / 低壓試驗)

 

   為了協助客戶模擬高空低壓環境對產品的影響,閎康特別購入日本知名品牌ESPEC高空試驗設備,讓驗證產品種類可以更廣泛的涵蓋到高功率系統產品。閎康所使用的高空試驗設備性能如下表:

 

 

圖三、高空試驗設備

 

圖四、高空試驗測試曲線圖

 

   最後,很多客戶常問到是否可以執行海平面以下的試驗呢?答案是:閎康目前尚無法執行海平面以下的試驗。

   目前閎康的高空低壓設備僅能執行海平面以上的壓力條件 (海平面為 101.3Kpa)。從擾人的物理學來看,每下降10公尺,大氣壓力即會增加一倍,到達202.6Kpa;下降至 20公尺,則會再加一倍來到303.9Kpa。由此可知,海平面以下的試驗係屬於加壓試驗,與高空試驗的低氣壓(減壓)環境並不相同,因此暫時無法提供這項服務囉。

 

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