沙漠環境

世界上沙漠和沙漠化土地面積約4700多萬平方公里，當前土地沙漠化速度相當快，全世界每年7500~10500萬畝土地淪為沙漠。沙漠分佈地區很廣，它遍及非洲、亞洲、澳洲、美洲與歐洲各大陸，主要的大沙漠有北非的撒哈拉沙漠、沙特阿拉伯的魯卜哈利沙漠和中國的塔克拉瑪干沙漠等。我國的沙漠與沙漠化土地總面積約有130多萬平方公里，佔全國土地面積的13%以上，遍及新疆、內蒙古、甘肅、青海、寧夏、陝西、山西、河北、遼寧、吉林、黑龍江等省的207個縣、市。沙漠環境同高原環境一樣為特殊環境條件。 ^[1] 

地温高、温差大是沙漠環境的一大特點。由於沙漠地區雲量少、日照強、降水稀少、空氣濕度小，缺乏植被覆蓋，沙漠邊緣地區的夏季最高氣温經常超過40℃，地表在強太陽輻射下低層空氣增温加劇。如吐魯番地表最高温度可達76℃，沙漠邊緣地區地表温度大都為70℃左右，沙漠腹地的地表温度可達75℃。沙漠地區夜間天空無雲，地面輻射強、散熱快，氣温日夜變化劇烈，曾在沙漠安得海站測得最大日温差為35.8℃，比同緯度地區幾乎高出一倍。 ^[2] 

多大風、多塵土是沙漠環境的另一大特點。沙漠是多大風的地區，一年之中風速大於12m/s的日數年平均達60～86d，且集中於春夏季，其間大風日數約佔全年大風日數的70%～74%，最大風速可達40m/s。沙漠地區以細砂為主，如塔中地區地表沙源的粒度特徵，沙樣的平均粒徑集中在63～250μm範圍內，屬細沙、極細沙。由於沙粒細小、量大，當風速大於5m/s時就能把細沙吹起，形成沙暴、揚沙和浮塵天氣。

日照強、濕度低也是沙漠環境的一大特點。沙漠地區經常無雲、日照強，太陽輻射的年總輻射量為6000～6200MJ/m²，比同緯度地區高10%以上。沙漠多風、氣温高、相對濕度小，因此蒸發力非常旺盛。如塔克拉瑪干沙漠和吐哈地區是我國降水最少、最乾旱的地區，全區年降水量普遍在5mm以下，而年蒸發量達3000mm以上，為年降水量的100倍；同時由於降水量稀少，全年相對濕度很低，區內相對濕度多在40%～55%，不少地方相對濕度在30%左右。

沙漠環境對工程裝備性能與質量的綜合應力影響可歸納為乾熱、沙塵和太陽輻射等3個方面。

沙漠特有的乾熱經常引起設備或元器件熱老化、氧化及結構變化、軟化、熔化、昇華，液體物理膨脹、黏度下降和蒸發，還會引起物質的化學反應，導致裝備出現各種形式的故障。

乾熱導致空氣密度下降，使得發動機充氣係數降低，影響裝備的動力性和經濟性；另外還會引起發動機散熱器的散熱能力下降，造成發動機過熱。温度過高時機油、液壓油變質加快，油性變差，黏度下降，系統泄漏量增大，破壞運動副間的油膜，造成摩擦阻力增大，加劇機件磨損；液壓系統油温過高還可導致油液的空氣分離壓降低，從而產生氣穴，致使系統工作性能降低；裝備的橡膠密封件變形，加速老化失效，造成潤滑油（脂）泄漏，而泄漏的產生又使油液進一步升温。地表高温使液壓制動系統產生氣阻，引起剎車失靈。

極度乾熱可使裝備車電系統、通信設備等出現消耗過度、部件失靈等問題，加速材料氧化、乾裂、裂解或軟化、熔化，使設備絕緣老化加速、電性能下降、電纜頭密封膠流失等。乾燥的空氣也容易積聚靜電荷，靜電放電易引起電路的隨機故障，在計算機存儲系統高密度同態電路中尤其嚴重。沙漠地表散發熱波，折射光線，使地面上的景象變形，影響光電設備對目標的觀測和識別，加上光學設備的放大熱波效應，會導致目標完全失去。

太陽長時間照射和地表反射熱的影響，會造成布掃雷裝備的炮管熱分佈不均衡，併產生微小變形，造成系統準確度嚴重降低；熱膨脹係數不同的運動副間間隙變小或發生卡阻現象，引起動作失靈。 ^[3] 

沙塵在物理上表現為不同尺寸、硬度的小固體顆粒；在化學上沙塵由不同的礦物質構成，一定條件下會發生酸性或鹼性反應。因此沙塵環境可對工程裝備造成物理和化學兩方面影響，其主要損壞類型包括磨損、阻塞堵塞及侵蝕等。

發動機在多沙塵地區使用時空氣濾清器容易堵塞，使其功率不足，漏進氣缸的沙粒會加速運動部件磨損；儀器儀表進沙後精度下降，動作不靈，最後導致損壞。沙塵沉積在裝備的活動部件，將以磨粒形式夾在摩擦副之間，或進入氣路、油路等以流體形式對零件表面進行沖刷，加速部件磨損，活動部件卡死，阻礙、破壞身管精度；積沙也可能堵塞油路、氣路；沙粒在強大風力作用下對裝備外表的衝擊打磨，引起裝備表面的磨蝕和磨損，破壞裝備外觀特性。

裝備信息化系統中的各種計算機、GPS接收機、信息設備的電路、芯片等對沙塵都很敏感。沙塵引起電路性能降級，也會破壞無線電通信。沙塵沉積在電氣觸頭時，使接觸電阻增大、發熱增加，甚至燒燬設備。沙塵也可造成信息化設備等通風或冷卻受阻，嚴重時引起着火危害。

此外，因沙塵的粒徑小，加上風吹和強烈的日照，使得沙子鬆散，承壓係數小。如塔克拉瑪干沙漠的沙子承壓係數只有0.008cm²/kg，壓縮模量E=2.3～2.5kg/cm²，幹容量為1.5kg/cm²左右。因此沙層的承載能力差，裝備的通行能力受到嚴重影響。

太陽輻射是以電磁波形式傳輸到地球上的一種能量，由紫外線、可見光和紅外線組成。太陽輻射對裝備的影響主要是由加熱效應和光化學效應產生的。

加熱效應主要是由太陽輻射能中紅外光譜部分產生的，與高温產生的熱效應不同，它具有方向性，且產生温度梯度。太陽輻射熱效應主要引起產品短時高温、局部過熱和裝備表面較大的附加温升，降低有機絕緣材料的材質性能，使材料變形、炸藥熱析，產生機械熱應力等，造成運動零件的卡死或鬆動、焊縫和結構件的強度降低、電氣電子元件熱老化、合成橡膠和聚合物的性能變化及塗層和其他保護層出現氣泡和剝落現象等。

光化學效應主要是由太陽輻射能中紫外光譜部分產生的。由於太陽光中紫外線的作用，加上沙漠乾熱高温作用，使裝備的密封圈和塑料製品等逐漸老化、變色、發粘和龜裂，破壞其密封性能，引起液壓系統管路爆裂、密封件漏油；使天然、合成橡膠及聚合物在較短波長的射線照射下造成破壞，有機絕緣材料加速老化；使空氣容易電離而導致絕緣強度和電暈起始電壓降低；使油漆塗層變色、粉化、起泡、開裂、剝落，加速金屬表面鏽蝕。 ^[1]