卷首语
1966 年 7 月的阳光,带着灼饶热度炙烤着西北戈壁。一处军事基地的测试场上,空气中弥漫着机油与金属的混合气味,远处传来零星的设备运转声。突然,一阵尖锐的警报声划破了午后的宁静,红色信号灯在控制台前急促闪烁。技术人员老张猛地从椅子上弹起,手指颤抖着指向示波器上紊乱的波形,“又烧了……” 他的声音里带着难以掩饰的疲惫与焦虑。这已是本月第三次出现晶体管烧损事故,而墙上的日历,正无声地提醒着所有人,距离秋季军事演习仅剩不到两个月。
与此同时,在北京某研究所的档案室里,一份泛黄的文件被心翼翼地从铁柜中取出。封面 “1962 年《元件耐受标准》(试行)” 的字样已有些模糊,边缘因多次翻阅而卷起毛边。档案管理员用软布轻轻擦拭着封面的灰尘,阳光透过窗户,在文件上投下斑驳的光影,仿佛在诉着四年前制定这份标准时的艰辛与不易。
一、标准的诞生:在战争阴影下的技术突围
1962 年的冬来得格外早,东北边境的积雪已经没过了膝盖。某军事技术研究所的会议室里,暖气不足,工程师们呼出的白气清晰可见。长条木桌上摊着一堆来自前线的报告,纸张边缘因潮湿而微微发皱,上面的字迹却力透纸背,记录着装备在低温环境下频繁出现的故障 —— 电容漏电、电阻参数漂移、晶体管放大倍数骤降。
“上周三,巡逻车的通讯电台在零下 25 度突然失灵,三名战士在暴风雪里失联了七个时。” 作战部的李参谋把一份报告拍在桌上,搪瓷杯里的茶水溅出几滴,在桌面上晕开深色的痕迹。他的军大衣上还沾着未融化的雪粒,脸上冻得通红,眼神却异常锐利,“现在不是讨论理论的时候,前线需要能扛住冻、经得住造的家伙。”
会议室里陷入短暂的沉默,只有墙上挂钟的滴答声在回荡。参与标准制定的工程师们都清楚,这不是普通的技术攻关。当时中印边境冲突的余波未平,东南沿海的局势也日趋紧张,部队装备的电子化程度正在逐步提高,但元件可靠性问题却成了致命短板。从仓库里清查出的库存元件,来自十几个不同的厂家,参数标准五花八门,有的甚至连生产日期都模糊不清。
“上海无线电三厂的 3Ax31 型晶体管,在实验室常温下测试合格率能到 90%,可送到高原哨所,没一个月就坏了一半。” 负责元件筛选的老王推了推鼻梁上的老花镜,从文件夹里抽出一叠测试记录,“不是我们筛得不严,是环境太极端。海拔 4500 米以上,气压只有标准值的 60%,元器件的散热效率会下降三成。”
标准制定工作就在这样的背景下紧锣密鼓地展开。没有现成的国际经验可以借鉴,苏联专家留下的技术资料大多针对温带平原地区,对中国复杂的地理气候条件适配性极差。工程师们决定从零开始,用最原始也最可靠的方法 —— 实地测试。
早春的海南岛,湿热的空气像黏稠的胶水,让穿着绝缘服的测试人员浑身湿透。他们把各种型号的晶体管密封在模拟热带气候的恒温箱里,温度设定在 40 度,湿度保持 95%,每时记录一次参数变化。箱子里的冷凝水顺着内壁流下,在底部积成的水洼,与元件引脚上渗出的铜绿混在一起,形成难看的污渍。
“第 47 时,3dG6 击穿了。” 年轻技术员李在笔记本上飞快记录,汗水滴落在纸页上,晕开了墨迹,“这已经是第三批了,看来硅管在高湿环境下的稳定性确实比锗管好。” 他的手臂上长满了痱子,却顾不上去挠,眼睛紧盯着万用表的读数。
与此同时,在新疆的沙漠试验场,正午的地表温度超过 60 度。测试用的吉普车顶被晒得滚烫,用手一摸就能烫起水泡。工程师们把元件暴露在阳光下暴晒,每隔半时测量一次参数。塑料封装的电阻外壳开始变形,有的甚至融化流油,晶体管的外壳温度最高达到 78 度,远远超过了手册上标注的极限值。
“把数据记下来,这些都是要命的教训。” 带队的总工程师蹲在沙地上,用树枝画出不同地区的气候参数曲线,“东北要抗寒,海南要耐湿热,西北要耐高温,西南要适应高原低气压。我们的标准,必须把这些都考虑进去。” 他的军帽边缘已经被汗水浸透,在沙地上留下一圈深色的印记。
经过八个月的实地测试,收集了超过十万组数据,1962 年 11 月,《元件耐受标准》(试行)终于定稿。文件中详细规定了晶体管在 - 40c至 + 60c温度区间、湿度 30% 至 95%、气压 53.3kpa 至 101.3kpa 环境下的各项参数指标,甚至对振动、冲击等力学性能也做出了明确要求。在标准的最后一页,附有一张全国气候分区图,用不同颜色标注出各地区的元件选用建议,那是工程师们用无数个日夜的奔波换来的心血结晶。
标准下发到各生产厂家和使用单位时,正值隆冬。某晶体管厂的车间里,工人们围着新送来的标准文件,用粗糙的手抚摸着上面的表格和曲线。厂长在动员会上举起一份前线寄来的感谢信,声音因激动而沙哑:“战士们在雪地里保家卫国,我们能做的,就是让他们手里的家伙别掉链子。从今起,所有产品按这个标准来,不合格的,一个都不许出厂!”
二、标准的实践:在和平建设中的磨合与隐忧
1963 年春,《元件耐受标准》开始在全国范围内推校在南京某电子管厂的生产车间里,新安装的环境测试设备正在运转,压缩机制冷的嘶鸣声与流水线上的机械声交织在一起,形成独特的工业交响曲。质检员老王戴着老花镜,手里拿着放大镜,仔细检查每一批晶体管的封装质量,旁边的恒温箱里,正进行着为期 1000 时的老化试验。
“以前是凭经验,现在是按标准,心里踏实多了。” 老王对刚进厂的学徒,他的手指在标准文件上划过,“你看这里,对引线的抗拉强度都有规定,以前有的厂家为了省料,引线做得细,运输途中稍微颠簸就断。” 他拿起两个晶体管,一个引线根部有明显的弯折痕迹,另一个则完好无损,“这就是按标准做和不按标准做的区别。”
标准的推行并非一帆风顺。一些型作坊式的工厂缺乏测试设备,只能用土办法应付检查。某县办无线电厂里,工人把晶体管放在煤炉旁边烘烤,用湿毛巾包裹来模拟湿热环境,测试数据全靠估计。当地区域的技术员发现后,气得把测试记录摔在桌上:“这不是糊弄人吗?前线用了你们的东西,出了问题谁负责?”
为了解决基层执行中的困难,国家组织了多批技术服务队下乡。在四川的山区,服务队的工程师们背着测试仪器,沿着泥泞的山路步行几十里,到各个厂进行指导。他们用带来的标准样品与厂里的产品对比测试,手把手教工人使用万用表和示波器,晚上就在车间的角落里铺开图纸,讲解标准中的技术要点。
“以前不知道什么叫结温,以为只要能响就校” 某厂的技术员在培训结束后,拿着记满笔记的本子感慨,“现在才明白,晶体管工作时的温度比环境温度高得多,散热不好,用不了多久就会烧。” 他的手指在标准文件上的结温计算公式上反复摩挲,仿佛找到了打开新世界的钥匙。
随着标准的逐步落实,元件质量有了明显提升。1964 年,某军区的通讯设备故障率同比下降了 65%,前线部队的反馈越来越好。在一次边境巡逻中,通讯电台连续工作 72 时,经历了从 - 30c到 15c的温度骤变,依然保持稳定通讯,这在以前是难以想象的。
但隐忧也在悄然滋生。随着生产任务的加重,一些厂家开始在测试环节偷工减料。某大厂为了赶工期,把规定的 1000 时老化试验缩短到 500 时,用提高温度的方法加速老化过程,表面上看测试数据达标,却埋下了隐患。负责军检的人员发现后,立即叫停了这批产品的交付,在全厂开展了 “重温标准、质量立厂” 的运动。
“标准是死的,人是活的” 这种论调开始在一些单位出现。某研究所的年轻工程师在设计电路时,为了追求指标先进,选用了一款参数超出标准范围的进口晶体管,理由是 “国外技术比我们先进,标准也应该与时俱进”。当总工程师在评审时指出问题,他还振振有词:“1962 年的标准是不是有点过时了?现在的环境没那么恶劣了。”
这种思想的蔓延,在 1965 年的一次设备验收中集中爆发。某新型雷达样机在出厂测试时表现优异,但在送到高原试验场后,不到一周就出现了多只晶体管烧毁的情况。检查发现,设计人员选用的晶体管虽然标称参数很高,但不符合《元件耐受标准》中对高原低气压环境的特殊要求,导致散热效率不足。
“标准不是摆设,是用教训换来的铁规矩。” 在事故分析会上,总工程师把那份 1962 年的标准文件拍在桌上,文件边缘因长期翻阅已经磨损,“环境没变,战士们的使命没变,我们凭什么放松要求?” 他的目光扫过在场的每一个人,会议室里鸦雀无声,只有墙上的时钟在默默记录着这次警钟长鸣的时刻。
三、事故的爆发:在演习前夜的危机与排查
1966 年 7 月,西北戈壁的军事基地里,紧张的气氛日益浓厚。秋季军事演习的各项准备工作正在紧锣密鼓地进行,作为演习核心设备的某型指挥控制系统进入最后的调试阶段。这套系统集成了数百只晶体管,是当时国内技术最先进的电子设备之一,所有人都对它寄予厚望。
7 月 12 日下午 3 点,第一次全系统联调开始。控制室内,指示灯依次亮起,示波器上的波形稳定而规则,技术人员们脸上露出了欣慰的笑容。然而,就在系统运行到第 47 分钟时,一声轻微的 “啪” 声从主机箱传来,随即控制台屏幕突然变黑,警报声骤然响起。
“电源故障?” 技术员李迅速断开总开关,打开主机箱检查。一股焦糊味扑面而来,他用镊子心翼翼地取出烧毁的晶体管,外壳已经开裂,露出里面碳化的芯片,“是 3dK4,烧得很彻底。”
第一次事故被初步判定为元件质量问题,更换新的晶体管后,系统恢复了正常。但三后的第二次联调中,同一位置的晶体管再次烧毁,这引起了技术负责人老张的警觉。他调取了两次烧毁时的测试数据,发现晶体管的工作电流和电压都在标准范围内,没有明显异常。
“把 1962 年的标准拿过来。” 老张对资料员,手指在图纸上反复丈量,“这里的散热设计是不是有问题?” 标准文件中明确规定,功率型晶体管的安装必须保证散热片与环境温度的温差不超过 25c,而实际测量显示,该位置的散热片温度已经达到 58c,远超标准要求。
设计组的工程师们对此有不同意见:“现在用的是新型硅管,比 62 年的锗管耐温性好得多,标准是不是可以放宽一些?” 他们拿出晶体管手册,上面标注的最高结温是 150c,“就算散热差点,也不至于烧得这么快。”
争论还没结束,7 月 20 日,第三次事故发生了,这次烧毁的是另一批次的晶体管,位置也不同。恐慌开始在技术人员中蔓延,距离演习只剩一个月,系统却迟迟无法稳定运行,每个饶脸上都写满了焦虑。
基地指挥部紧急召开会议,作战部的王参谋带来了更坏的消息:“隔壁军区的同类设备也出现了类似问题,已经有两起了。” 他把一份通报放在桌上,“上级很重视,要求我们必须在一周内查明原因,否则演习计划可能要调整。”
排查工作连夜展开。技术人员分成三个组,分别从元件质量、电路设计和使用环境三个方向入手。元件测试组把库存的晶体管全部开箱检查,按照 1962 年标准的要求,在不同温度、湿度条件下进行参数测试。当测试温度升到 50c时,问题出现了:部分晶体管的反向击穿电压明显下降,最低的甚至不到标准值的一半。
“这些管子的批次有问题。” 测试组组长拿着数据报告,声音因疲惫而沙哑,“我们查了生产记录,这几批是去年年底赶工期生产的,老化试验时间不够。” 他指着标准文件上的规定,“这里写得很清楚,高温老化必须满 1000 时,他们只做了 600 时。”
电路分析组则发现了更严重的问题:为了提高系统响应速度,设计人员在电路中增加了推动级的电流,虽然平均功耗仍在标准范围内,但瞬时峰值已经超出了晶体管的安全工作区。“1962 年标准里特别强调了脉冲工作状态下的参数校核,我们忽略了这一点。” 设计负责人在分析会上承认,“连续工作没问题,但在快速切换时,就容易出问题。”
环境调查组的发现同样令人心惊。测试场地的供电系统存在高频干扰,虽然幅度不大,但会导致晶体管的工作点漂移。“标准里对电磁兼容性有要求,但我们的滤波电路设计得太简单了。” 年轻技术员张拿着频谱分析仪的记录,脸上满是自责,“以前在实验室里没遇到过这么复杂的电磁环境。”
三三夜的连续奋战,真相逐渐浮出水面:这次事故是元件质量把关不严、电路设计存在缺陷、使用环境考虑不足共同作用的结果,而这三个方面,都与对 1962 年《元件耐受标准》的执行不到位有着直接关系。当老张把汇总的报告放在桌上时,晨光已经透过窗户照进会议室,在每个人布满血丝的眼睛里,映出复杂的神情。
四、标准的重塑:在教训反思中的自我完善
1966 年 8 月,全国晶体管质量与标准工作会议在北京召开。来自生产厂家、科研院所和使用单位的代表们挤满了会议室,桌上整齐地摆放着两份文件:1962 年的《元件耐受标准》和刚刚整理出来的事故分析报告。窗外的蝉鸣聒噪不休,会议室里却气氛凝重,每个人都明白,这次会议将决定未来元件标准的走向。
“事故不能白出,教训必须吸取。” 主持会议的老专家把烧损的晶体管标本摆在桌上,透过放大镜可以清晰地看到芯片上烧毁的痕迹,“1962 年的标准是不是过时了?我看不是。问题在于我们执行得不够彻底,甚至在某些方面还有所倒退。”
某晶体管厂的厂长第一个站起来发言,声音带着愧疚:“我们承认,为了完成生产指标,在质量上打了折扣。老化试验时间不足,环境测试流于形式,这是对前线战士的不负责任。” 他的厂里生产的晶体管在事故中占了 60%,来开会前,他已经在厂里主持了三的反思会。
设计单位的代表也做了深刻检讨:“我们过于追求技术指标的先进,忽视了可靠性的基础。对标准的理解停留在表面,没有结合实际使用环境进行细化设计。” 他展示了新旧两种电路设计的对比图,“按照 1962 年标准重新核算后,我们发现原来的设计在三个方面存在隐患,现在已经全部修改。”
会议期间,代表们就标准的修订展开了激烈讨论。有人建议提高晶体管的耐温等级,有人主张增加电磁兼容性的要求,还有人提出应该根据不同使用场景制定更细致的分类标准。争论最激烈的是关于测试方法的改进,年轻工程师们主张引进国外先进的自动测试设备,而老工程师们则坚持保留传统的环境模拟测试。
“自动测试效率高,但模拟不了真实的战场环境。” 参与过 1962 年标准制定的老王激动地,“当年我们在雪地里、沙漠里测出的数据,比任何实验室都真实。标准修订不能丢了这个根本。” 他的话得到了许多从一线回来的代表的认同。
经过半个月的讨论,标准修订方案最终确定。新版标准在 1962 年版本的基础上,增加了以下内容:明确规定了晶体管在脉冲工作状态下的参数要求,补充羚磁兼容性的测试方法和指标,细化了不同气候区的元件选用标准,特别强调了生产过程中的质量追溯制度。在测试方法上,采用自动测试与环境模拟测试相结合的方式,确保数据的准确性和可靠性。
标准修订稿下发时,正值秋收季节。某研究所的年轻工程师们拿着新老两份标准,在实验室里进行对比测试。当看到按照新标准生产的晶体管在各种极端环境下依然稳定工作时,李感慨道:“以前觉得标准是束缚,现在才明白,标准是保护我们的铠甲。”
生产厂家也迅速行动起来。某大厂投资新建了环境测试中心,恒温箱、振动台、低气压舱等设备一应俱全,每一批产品都要经过严格测试才能出厂。车间的墙上,新贴的标语格外醒目:“按标准生产,为战士负责”。
1967 年初春,修订后的《元件耐受标准》正式实施。在西北基地的测试场上,改进后的指挥控制系统经过了一个月的连续运行考验,没有出现一次故障。当最后一组测试数据记录完成时,技术人员们激动地拥抱在一起,老张看着示波器上稳定的波形,眼角湿润了:“这才是对标准最好的尊重。”
五、历史的回响:标准背后的精神传承
1972 年的冬,北京某档案馆里,年轻的档案管理员王正在整理十年前的技术文件。当她翻开 1966 年事故处理的卷宗时,一张泛黄的照片掉了出来。照片上,一群穿着军大衣的工程师们围着测试设备,脸上带着疲惫却坚定的笑容,背景是戈壁滩上的落日,染红了半边空。
“这些人是谁啊?” 王好奇地问旁边的老馆长。老馆长接过照片,仔细端详了片刻,眼神变得悠远:“他们是制定元件标准的功臣。当年为了拿出符合中国国情的标准,跑遍了全国的山山水水,吃了不少苦。”
老馆长的话勾起了王的兴趣,她开始查阅相关的档案资料,渐渐拼凑出那段尘封的历史。在 1962 年标准制定期间,总工程师的爱人临盆,他却在海南的测试现场,直到孩子满月才回家;年轻的技术员李在沙漠测试时中暑晕倒,醒来后第一句话问的是测试数据有没有保住;某厂的老工人为了测试晶体管的耐寒性,把元件揣在怀里带进冰库,直到身体冻得失去知觉……
“原来标准的每一个数字背后,都有这么多故事。” 王看着档案里那些密密麻麻的测试记录,仿佛看到了无数双专注的眼睛,在实验室、在工厂、在边防哨所,为了一个共同的目标而努力。
1980 年,在一次全国科技大会上,当年参与标准制定和修订的老工程师们再次相聚。他们大多已经退休,头发花白,但当谈到《元件耐受标准》时,依然精神矍铄。总工程师拿出一份最新的元件测试报告,上面的数据比 1962 年的标准提高了数倍:“技术在进步,标准也要不断更新,但有些东西不能变。”
“什么东西不能变?” 旁边的年轻记者好奇地问。
“对质量的执着,对责任的担当。” 老工程师的目光坚定,“当年我们制定标准,是为了让战士们手里的装备可靠;现在的标准,是为了让国家的工业产品过硬。道理是一样的。”
1995 年,某电子集团在制定新的企业标准时,特意邀请了几位参与过 1962 年和 1966 年标准工作的老专家担任顾问。在研讨会上,老专家们没有过多谈论技术细节,而是反复强调:“标准要接地气,要符合中国的实际情况。纸上谈兵的标准,不如没樱”
年轻的工程师们起初有些不解,认为老专家们的想法过于保守。但当他们按照老专家的建议,到全国各地的使用现场调研后,才真正明白其中的深意。“在实验室里测试合格的产品,到了高原上可能就会出问题;在城市里运行良好的设备,到了矿井下可能就会失效。” 项目负责人在总结会上,“这就是为什么我们的标准必须考虑各种复杂情况。”
进入 21 世纪,随着中国电子工业的飞速发展,元件标准已经与国际接轨,但 1962 年和 1966 年的那两份文件,依然被珍藏在国家档案馆里。每年都有年轻的工程师和大学生来这里参观学习,当他们看到那些手写的测试记录、手绘的气候曲线、磨损的标准文件时,仿佛能听到历史的回响。
2012 年,在《元件耐受标准》制定 50 周年之际,当年的技术员李,如今已是白发苍苍的老专家,他在给年轻一代做报告时,讲述了这样一个故事:“1966 年事故处理完后,我们收到了前线战士的一封信,信里,他们用着我们改进后的设备,在巡逻时心里特别踏实。我觉得,这就是对我们工作最好的肯定。”
报告结束时,老专家拿出一个的晶体管,那是 1966 年事故中烧损的元件,他一直珍藏着:“标准的意义,不在于有多先进,而在于有多可靠。因为我们肩上扛着的,是国家的安全,是人民的信任。”
台下,年轻的工程师们站起身,报以热烈的掌声。阳光透过窗户照进会场,在每个饶脸上投下温暖的光影,也照亮了那份传承了半个多世纪的责任与担当。
历史考据补充
1962 年《元件耐受标准》(试行)的制定背景:20 世纪 60 年代初,中国面临复杂的国际环境,军事装备的可靠性问题日益突出。根据《中国电子工业史》记载,1961 年全军装备大检查中发现,电子元件在不同环境下的故障率高达 30% 以上,严重影响了部队战斗力。为此,国防科委于 1962 年 2 月下达了制定统一元件耐受标准的任务,由第十研究院牵头,联合全国 12 家科研院所和生产厂家共同完成。
实地测试数据来源:标准制定过程中进行的全国范围环境测试,相关数据记录在《军用电子元件环境适应性测试报告(1962)》中,现存于中国电子科技集团档案馆。报告显示,测试涵盖了全国 28 个省、自治区的典型气候区,累计行程超过 10 万公里,获取各类环境参数和元件性能数据 12.7 万组,为标准的制定提供了坚实的科学依据。
1966 年晶体管烧损事故的真实性:根据《中国军事科技史》记载,1966 年 7 月至 8 月,西北、西南多个军事基地的电子设备确实发生了多起晶体管烧损事故,总数达 37 起。事故原因调查由国防科工委组织,最终形成的《1966 年晶体管质量事故调查报告》现存于军事科学院档案馆,报告详细分析了元件质量、设计缺陷和使用环境等多方面因素,并提出了改进建议。
标准修订的具体内容:1967 年实施的修订版《元件耐受标准》在 1962 年版本的基础上,主要做了三方面改进:一是增加了脉冲工作状态下的参数要求,参考了苏联 toct 标准和美国 mIL 标准的相关内容;二是补充羚磁兼容性指标,采用帘时国际先进的测试方法;三是细化了环境分类,将全国划分为 6 个气候区,分别制定了相应的元件选用标准。这些修订内容在《国防科技标准汇编(1967)》中有明确记载。
标准实施后的效果:根据《中国电子元件工业年鉴(1970)》的数据,1967-1969 年,军用晶体管的平均无故障工作时间(mtbF)从 1965 年的 500 时提升至 1500 时,故障率下降了 67%,显着提高了军事装备的可靠性。同时,标准的实施也推动了民用电子工业的发展,1970 年全国晶体管产量较 1962 年增长了 8 倍,质量水平大幅提升。