無人機可靠度環境試驗總覽
📘 摘要總覽（TL;DR）
摘要：
無人機在農業、巡檢、物流等應用面臨高低溫、濕熱、振動、沙塵、鹽霧與低氣壓等多重環境應力，需以標準化可靠度試驗量化驗證設計餘裕。
TL（Too Long）：
核心試驗包含：高/低溫、濕熱循環、溫度×高度（低氣壓）、沙塵、鹽霧、防水以及溫度循環振動；並設定穩定時間、溫/濕度容差、壓力變化率與 cycle 數，以再現戶外服役條件。
DR（Did Read）：
依據 MIL-STD-810 等準則，常見配置為：高溫儲存 70℃、低溫儲存 −30～−45℃（依氣候帶與高度分級）、濕熱 cycle 24h/迴，升溫 2±0.25h、高溫高濕 ≧6h、降溫 16±0.25h；溫度循環振動以 −30↔50℃、5℃/min、Z 軸 10/55/10Hz、1.5mm；溫度×高度以 7150m/40kPa 對應 −40～55℃，壓力變化率 ≤4.8kPa/min。藉由條件×流程×容差一致化，研發與品保可形成可執行測試規格與判定準則，降低實場失效風險。
說明: 無人機廣泛應用於農業、巡檢、物流等領域，常暴露於極端天氣（如高溫、低溫、潮濕、塵沙）和機械應力（如振動、衝擊），透過無人機可靠度試驗&實驗室模擬，確保無人機系統在多變、惡劣環境下的可靠性和安全性能適應戶外長期使用，促進無人機產業的標準化和應用，通過量化試驗指標驗證系統的耐久性，減少故障風險，保障飛行安全，防止環境因素引發的系統失效或事故，助力「低空經濟」。
📌 實務導向：條件 × 流程 × 容差 → 可執行步驟
- 界定服役情境：航高 3000–5000 m、機體 2.8 kg；推導 −30～55℃。
- 建立試驗矩陣：濕熱 4 cycles、溫循振動（−30↔50℃，5℃/min，Z 軸）、溫×高（70 kPa，−40/55℃）。
- 設定容差：溫度 ±2℃、濕度 ±4%RH、壓變 ≤4.8 kPa/min。
- 定義判定準則：開機通過、功能正常、外觀無損。
- 形成 SOP：條件與流程表格化、追溯化管理。
一、試驗前溫度穩定時間
- 待測品重量 ≦ 1.5 kg：1h
- 1.5kg<待測品重量≦15kg:2h
- 15kg<待測品重量≦150kg:4h
二、高溫試驗
- 試驗前穩定：保持於30±2℃/濕度85±4%R.H.穩定
- 高溫儲存溫度：70℃
- 持續時間：溫度穩定後 3 小時
三、低溫試驗（儲存與工作）
低溫儲存溫度:熱帶(0℃℃)、溫帶(-30℃)、寒帶(-45℃)
低溫儲存試驗時間:低溫穩定後保持24h
溫變率:≦3℃/min
低溫工作溫度(依據飛行高度還有所在氣候區不同，無人機低溫工作溫度條件也不同)
| 飛行高度 |
熱帶 |
溫帶 |
寒帶 |
| 1000 m 以下 | 0℃ | −10℃ | −30℃ |
| 1000–3000 m | 0℃ | −20℃ | −30℃ |
| 3000–5000 m | −10℃ | −30℃ | −40℃ |
| 5000 m 以上 | −20℃ | −35℃ | −45℃ |
四、無人機濕熱試驗
適用無人機重量:0.25~150kg
- 步驟01：將無人機保持於30±2℃/濕度85±4%R.H.穩定[≦1.5kg穩定1h、1.5~15kg穩定2h、15kg~150kg穩定4h]
- 步驟02：在2h±0.25h內將溫度升至高溫±2℃，濕度95±4%R.H.條件下保持穩定至少6h高溫選擇:40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃
- 步驟03：在之後的16h±0.25h內，將溫度逐漸降至30±2℃濕度保持≧85%R.H.
cycle數選擇:1、2、4、6、8、10cycles
| 序號 |
試驗階段 |
溫度 |
溫度容差 |
濕度 |
濕度容差 |
時間 |
試驗週期a |
| 1 |
升溫階段 |
30℃→高濕溫度b |
±2℃ |
≧85% |
－ |
2±0.25h |
24h為1個週期 |
| 2 |
高溫高濕階段 |
高濕溫度 |
±2℃ |
95% |
±4% |
≧6h |
| 3 |
降溫階段 |
高溫溫度→30℃ |
±2℃ |
≧85% |
－ |
16±0.25h |
| 試驗週期數可以從1、2、4、6、8、10中選擇 |
| 高濕溫度可以從40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃中選取，但不能超過代測品的高溫暴露級值 |
五、溫度循環振動試驗
- 溫度循環：−30℃ ↔ 50℃，Ramp：5℃/min
- 溫度穩定度：±0.3℃
- 溫度均勻度：≤ ±1.0℃
- 振動：10/55/10Hz，1.5mm 振幅，Z 軸
- 參考：MIL-STD-810規範
六、溫度和高度試驗
標準大氣壓:1.013Kpa
高低溫氣壓試驗條件列表
| 高度 | 氣壓 | 低溫 | 高溫 |
|---|
| 7150 m | 40 kPa | −40℃ | 55℃ |
| 4850 m | 55 kPa | −40℃ | 55℃ |
| 3000 m | 70 kPa | −40℃ | 55℃ |
- 溫度變化率:≦3℃/min
- 壓力變化率:≦4.8KPa/min
七、測試步驟
步驟01:性能測試
步驟02:溫度變化率≦3℃/min→低溫低氣壓溫度→壓力變化率≦4.8KPa/min→低溫低氣壓壓力→性能測試
步驟03:壓力變化率≦4.8KPa/min→標準大氣壓→溫度變化率≦3℃/min→高溫低氣壓高溫→壓力變化率≦4.8KPa/min→高溫低氣壓壓力→性能測試
步驟04:壓力變化率≦4.8KPa/min→標準大氣壓
FAQ｜常見問答
依實際服役年限與材料敏感度建議選擇 2～6 cycles，關鍵電氣/結構件可提升至 8 或 10 cycles。每迴 24 小時，含升溫 2±0.25h、高溫高濕 ≧6h、降溫 16±0.25h，能模擬晝夜濕熱循環與凝露風險。
若產品具高溫暴露限制，需先以 DFMEA 確認高濕溫度上限不可超規。
壓力變化率建議 ≤4.8 kPa/min、溫變率 ≤3℃/min，以避免設備或被測體產生非預期熱/壓力衝擊。配合高程點（如 3000/4850/7150 m）設定對應氣壓與目標溫度（−40～55℃），並在每個條件點進行功能量測與外觀檢查。
任務剖面如含快速升降，需在測試規格中明文定義更嚴苛的變化率。
建議依腐蝕與進塵風險分批：先做鹽霧與恢復期，再執行沙塵進塵，最後做防水（噴淋/浸水）與功能復測。避免先進塵後鹽霧導致鹽晶積藏於縫隙中而高估腐蝕風險；且防水作為密封完整性最終確認較合理。
對於具 IP 等級宣稱之機型，可將等級測試納入同一份規格書中以利追溯。
Z 軸對應起降與垂直機械應力的主導方向；10/55/10Hz、1.5mm 為典型掃頻/位移條件，能揭示鬆脫與共振敏感點。若機型在機翼或雲台方向亦具敏感性，應擴充 X/Y 軸向測試並據機構模態調整頻帶與位移或加速度規格。
測前應以加速度規畫與治具共振避開原型頻點，以免引入非測試目標的破壞。
以重量分級在 SOP 的前置作業章節明列：≦1.5kg 為 1h、1.5–15kg 為 2h、15–150kg 為 4h，並於排程表加註『前置穩定』工作站與時間欄位。MES/表單中建立勾選項，量測前由工程師確認條件達標（溫/濕/壓穩定）。
此舉可避免因前置不足造成的量測飄移，並提升跨班別與跨機型的可重複性。
