雷達(dá)先進(jìn)制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展*

殷東平

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088)

雷達(dá)先進(jìn)制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展*

殷東平

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088)

雷達(dá)裝備制造是武器裝備制造的重要組成部分，其制造技術(shù)融合了機(jī)械制造、微波與電子器件制造、特種制造等多領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)。文中闡述了雷達(dá)先進(jìn)制造技術(shù)的體系和現(xiàn)狀，展望了應(yīng)用于新一代雷達(dá)的數(shù)字化制造、微電子制造、組裝互聯(lián)及熱管理技術(shù)、先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)、綠色制造和智能制造技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向。

雷達(dá)；先進(jìn)制造技術(shù)；微電子制造；組裝互聯(lián)；先進(jìn)復(fù)合材料；綠色制造；智能制造

引 言

現(xiàn)代雷達(dá)裝備是武器裝備系統(tǒng)的重要組成部分，是各國(guó)武器裝備的發(fā)展重點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著防空警戒、引導(dǎo)、偵察、探測(cè)等艱巨任務(wù)，是獲取和處理相關(guān)信息的主要裝備。在日益復(fù)雜的目標(biāo)特性、作戰(zhàn)模式、戰(zhàn)場(chǎng)空間環(huán)境等3大關(guān)鍵因素的推動(dòng)和牽引下，雷達(dá)技術(shù)和產(chǎn)品在微波、數(shù)字、設(shè)計(jì)、制造等相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展演變[1]。

我國(guó)雷達(dá)及其制造技術(shù)起步較晚，雷達(dá)裝備乃至各種武器裝備的發(fā)展在很大程度上受制于相對(duì)落后的器件水平和制造能力，常面臨能設(shè)計(jì)出來(lái)但制造不出來(lái)的窘境。自20世紀(jì)90年代起，隨著國(guó)內(nèi)器件水平的提高和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展及其在雷達(dá)裝備制造中的廣泛應(yīng)用，第3代一維有源相控陣?yán)走_(dá)得到了快速發(fā)展。目前西方發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)役雷達(dá)系統(tǒng)主體也是第3代，具有優(yōu)良的探測(cè)性能、抗干擾能力和在多種威脅環(huán)境下的生存能力。這些雷達(dá)系統(tǒng)在制造過(guò)程中均采用了多項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)[2-3]。

進(jìn)入21世紀(jì)后，世界安全格局發(fā)生了變化，高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)呈現(xiàn)信息化、陸海空天一體化的態(tài)勢(shì)，雷達(dá)裝備面臨著隱身目標(biāo)、高速目標(biāo)、空天目標(biāo)等的挑戰(zhàn)以

及需要在復(fù)雜電磁環(huán)境下全天候工作的挑戰(zhàn)。這些變化推動(dòng)著雷達(dá)系統(tǒng)向基于二維有源相控陣體制的多功能第4代雷達(dá)發(fā)展。在此過(guò)程中，雷達(dá)系統(tǒng)和核心模塊出現(xiàn)了兩極化：由戰(zhàn)技指標(biāo)的不斷提高導(dǎo)致的系統(tǒng)規(guī)模及復(fù)雜性的極大化和由集成度不斷提高帶來(lái)的單元和核心模塊的極小化。在這些雷達(dá)系統(tǒng)性能不斷提高的同時(shí)，其裝載又必須面向陸?？仗斓雀鞣N平臺(tái)。這就迫切需要雷達(dá)裝備的先進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。要滿(mǎn)足這種需求，就必須將各種先進(jìn)制造技術(shù)(如先進(jìn)材料及其加工連接技術(shù)、高密度電氣互聯(lián)技術(shù)、特種加工技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)等)充分運(yùn)用到雷達(dá)裝備的制造過(guò)程中，同時(shí)還要在實(shí)踐中不斷發(fā)展、豐富、提高相關(guān)的先進(jìn)制造技術(shù)手段[1-2]。

1 雷達(dá)制造技術(shù)體系及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 雷達(dá)制造技術(shù)體系

雷達(dá)裝備制造是武器裝備制造的重要組成部分，它吸收了機(jī)械制造、微波與電子器件制造、特種制造等多領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，是在雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展?fàn)恳虏粩鄤?chuàng)新融合、綜合集成而形成的具有自身特點(diǎn)的制造技術(shù)集合。雷達(dá)裝備制造技術(shù)體系如圖1所示。

圖1 雷達(dá)制造技術(shù)體系圖

最近10余年來(lái)，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的迫切需求，雷達(dá)制造技術(shù)水平也發(fā)生了巨大變化，新的制造技術(shù)成果不斷被吸收和應(yīng)用，大大提升了雷達(dá)裝備的制造水平，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[2-3]。

1.2 精密加工與成型技術(shù)

它是雷達(dá)裝備制造中重要的基礎(chǔ)制造技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)雷達(dá)裝備的天饋部件、收發(fā)組件以及機(jī)電液旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、高精度微波功能薄壁件、曲面件等復(fù)雜零部件的制造過(guò)程。目前其制造技術(shù)范圍已突破傳統(tǒng)的切削加工與高速切削、電加工、鑄造等范圍，如面向新型材料(如金屬基復(fù)合材料)的高效無(wú)損切削技術(shù)、精密塑形成形與精密鑄造等精凈成型技術(shù)、高性能微波介質(zhì)材料加工、激光高能束加工和深孔加工等特種加工技術(shù)被不斷引入和應(yīng)用到雷達(dá)裝備制造中。

1.3 先進(jìn)連接技術(shù)

先進(jìn)連接技術(shù)泛指精密焊接、精密鉚接、集成裝配以及基于電磁性能要求的導(dǎo)電連接、絕緣灌封和防護(hù)等膠接技術(shù)等，是用于雷達(dá)裝備中天饋部件、設(shè)備裝載框架和傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等重要組件的制造和防護(hù)的關(guān)鍵制造技術(shù)。特別是在焊接技術(shù)領(lǐng)域，真空釬焊技術(shù)、電子束焊接技術(shù)、攪拌摩擦焊技術(shù)、激光焊接技術(shù)等已廣泛應(yīng)用在各頻段多層平板裂縫天線(xiàn)、精密饋電組件、冷板組件、高頻封裝組件等部件中，面向大型雷達(dá)設(shè)備裝載框架和天線(xiàn)骨架的自動(dòng)化機(jī)器人焊接系統(tǒng)也已投入使用。此外，當(dāng)前由雷達(dá)系統(tǒng)規(guī)模極大化所牽引的大型高剛性設(shè)備裝載框架螺栓球組合連接技術(shù)、集成平臺(tái)的復(fù)合連接技術(shù)以及由模塊極小化所牽引的核心部件精密裝配、多類(lèi)精密焊接等高精度復(fù)合加工連接技術(shù)也逐步融入雷達(dá)裝備的先進(jìn)連接技術(shù)范疇[4]。

1.4 電氣互聯(lián)技術(shù)

雷達(dá)裝備的電氣互聯(lián)主要研究芯片級(jí)以上(不含芯片制造)的電子系統(tǒng)制造技術(shù)，產(chǎn)品主要包括各類(lèi)收發(fā)/功分等微波組件、高性能信號(hào)處理系統(tǒng)以及雷達(dá)分機(jī)/整機(jī)系統(tǒng)的電氣裝配互聯(lián)，是雷達(dá)裝備的核心制造技術(shù)之一。在過(guò)去20年中，包含電子基板、封裝和多芯片組裝、板級(jí)電路高密度組裝、模塊組件組裝以及分機(jī)/整機(jī)裝配互聯(lián)等廣泛的電氣互聯(lián)技術(shù)得到了快速發(fā)展[5-6]。

作為電路和器件載體的電子基板，已突破傳統(tǒng)的印制電路基板概念。基于數(shù)字/微波功能集成的混合多層基板已應(yīng)用到多型雷達(dá)裝備的關(guān)鍵組件中，而LTCC/HTCC等多層共燒復(fù)合基板、厚膜/薄膜及厚薄膜混合集成電路基板等也得到了規(guī)?；瘧?yīng)用。電子基板技術(shù)已形成具有優(yōu)良電傳輸特性的高密度、高穩(wěn)定性的多功能混合集成基板技術(shù)族。

模塊化組裝技術(shù)目前已經(jīng)形成了較完整的體系，主要體現(xiàn)為板級(jí)高密度組裝、多芯片微組裝、立體堆疊、模塊級(jí)三維立體組裝互聯(lián)和復(fù)合清洗等技術(shù)范疇，已成為相控陣?yán)走_(dá)收發(fā)組件、變頻模塊等核心模塊的關(guān)鍵制造技術(shù)。尤其是近年來(lái)，隨著采用全數(shù)字化、光傳輸?shù)燃夹g(shù)的新一代雷達(dá)裝備技術(shù)的發(fā)展，多芯片微組裝技術(shù)在雷達(dá)裝備制造中得到了廣泛應(yīng)用，其技術(shù)水平目前已超過(guò)150焊點(diǎn)/cm2，并向200焊點(diǎn)/cm2發(fā)展，元器件之間的組裝間距≤0.2 mm，生產(chǎn)效率也成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)?；谧詣?dòng)粘片、鍵合、測(cè)試等工序自動(dòng)化并集成了任務(wù)管理、任務(wù)輸送和質(zhì)量信息控制等于一體的變批量微波多芯片組件柔性組裝技術(shù)已應(yīng)用于新一代雷達(dá)系統(tǒng)核心組件制造，成為微組裝技術(shù)在雷達(dá)裝備領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的典范，基本滿(mǎn)足當(dāng)前雷達(dá)電子設(shè)備的小型化、高性能及高可靠性要求。

1.5 數(shù)字化制造技術(shù)

因快速發(fā)展的需要，雷達(dá)裝備對(duì)研制周期和研制生產(chǎn)過(guò)程快速反應(yīng)能力的要求高于其他裝備。當(dāng)前，數(shù)字化制造技術(shù)是提高雷達(dá)裝備研制效率和能力的有效手段。各CAX單元技術(shù)(包括CAD、CAE、CAM、CAPP等)、基于PDM的產(chǎn)品集成開(kāi)發(fā)技術(shù)和基于數(shù)字樣機(jī)的產(chǎn)品綜合優(yōu)化與協(xié)同開(kāi)發(fā)技術(shù)等得到了較廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍覆蓋了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。其中，面向制造過(guò)程的工藝數(shù)字化仿真技術(shù)(如精密焊接、塑性成形、精密加工、復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)和成形等仿真)都得到了成功應(yīng)用。這些應(yīng)用在研究加工過(guò)程、優(yōu)化工藝參數(shù)、縮短產(chǎn)品研制周期等方面均發(fā)揮了重要作用，提高了雷達(dá)工藝設(shè)計(jì)水平。

1.6 復(fù)合材料及表面工程技術(shù)

雷達(dá)天線(xiàn)罩透波性能以及航空航天領(lǐng)域雷達(dá)裝備高剛強(qiáng)度輕量化構(gòu)件、組件的要求，不斷推動(dòng)著傳統(tǒng)的玻纖、碳纖維等復(fù)合材料的應(yīng)用。常用的復(fù)合材料制造技術(shù)是真空袋壓-熱壓罐、纏繞成型和模壓成型等，這些技術(shù)已廣泛用于航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及功能件的制造，如大型天線(xiàn)反射面、機(jī)載產(chǎn)品復(fù)合材料框架和天線(xiàn)罩、星載產(chǎn)品支撐件和天線(xiàn)反射面等的制造。近年來(lái)，圍繞機(jī)載、星載相控陣?yán)走_(dá)核心收發(fā)組件的第3代封裝殼體新材料的批量工程化應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)，其主要研究?jī)?nèi)容為以Si/SiC 顆粒、碳纖維、金剛石等材料增強(qiáng)且性能優(yōu)越的鋁基復(fù)合材料的制備及其加工技術(shù)、表面改性技術(shù)、焊接技術(shù)等[7-8]。

在雷達(dá)裝備的防護(hù)及功能型表面技術(shù)方面，已形成了較為完整的金屬構(gòu)件防腐涂裝、中高頻和微波電路防護(hù)等常規(guī)防護(hù)技術(shù)規(guī)范，面向微波組件的精密電鍍技術(shù)也日趨成熟和規(guī)范，LTCC、陶瓷微帶電路等的鍍金技術(shù)也已成熟。

2 雷達(dá)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展展望

先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，AMT)是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、能源及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品生命周期全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)總稱(chēng)[9]。

雷達(dá)裝備先進(jìn)制造技術(shù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，始終圍繞雷達(dá)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的需求而不斷融合制造技術(shù)體系內(nèi)各領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。出于21世紀(jì)信息化、智能化、一體化高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的需求，在制造業(yè)信息化方興未艾、智能化正在興起的現(xiàn)狀下，雷達(dá)裝備先進(jìn)制造技術(shù)呈現(xiàn)出以下主要發(fā)展趨勢(shì)[10-14]。

2.1 數(shù)字樣機(jī)技術(shù)、三維打印技術(shù)等數(shù)字化制造技術(shù)

“數(shù)字化”是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。雷達(dá)裝備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的短周期、低成本要求決定了其制造過(guò)程必須采用數(shù)字化制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。雷達(dá)裝備數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展大致可分為CAX/DFX單元技術(shù)、信息化集成制造和數(shù)字樣機(jī)3個(gè)階段。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是以并行工程思想為指導(dǎo)，以CAX/DFX單元技術(shù)為基礎(chǔ)，以協(xié)同仿真技術(shù)為核心的先進(jìn)工程數(shù)字化方法，是數(shù)字化制造的高級(jí)階段，其核心內(nèi)容包括數(shù)字化理論與技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化制造系統(tǒng)、數(shù)字化管理技術(shù)、數(shù)字化運(yùn)行環(huán)境等。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)對(duì)提升雷達(dá)系統(tǒng)的快速研制能力具有重要意義，是雷達(dá)裝備先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必然方向[15]。

近年來(lái)，具有代表性的對(duì)三維打印的研究和應(yīng)用取得了重大突破，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。三維打印技術(shù)是一種基于離散/堆積成型方法的增材制造技術(shù)，具有全程數(shù)字化制造、過(guò)程無(wú)材料損耗、適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化制造等特點(diǎn)[16]。美國(guó)國(guó)防部牽頭組建國(guó)家增材制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，將三維打印技術(shù)作為推動(dòng)美國(guó)制造創(chuàng)新的首選技術(shù)；NASA 使用選擇性激光熔融技術(shù)制造金屬零件，并計(jì)劃將該技術(shù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造；國(guó)內(nèi)某單位已應(yīng)用三維打印技術(shù)成型了戰(zhàn)斗機(jī)關(guān)鍵受力件。三維打印技術(shù)的特點(diǎn)決定了該技術(shù)將在雷達(dá)裝備制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在概念設(shè)計(jì)顯像化、產(chǎn)品快速研制、復(fù)雜功能件制造等方面。從成型方式看，激光選區(qū)燒結(jié)成型(LS)技術(shù)特別適合雷達(dá)零部件制造，可直接解決高材料去除率功能構(gòu)件加工周期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。如某天線(xiàn)腔體的毛坯重達(dá)2.8 t，材料去除率達(dá)97%，采用常規(guī)數(shù)控加工周期長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，如有適用的三維打印設(shè)備，采用打印成型則可顯著縮短周期。另外，此技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)精密異型天饋部件的制造方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如機(jī)載雷達(dá)常用的波導(dǎo)陣列多層天線(xiàn)可采用三維打印技術(shù)一次完成，可解決工藝處理和制造過(guò)程比較復(fù)雜的問(wèn)題。LS技術(shù)還可用于多層電路基板的打印，還可能適用于雷達(dá)組件中集熱設(shè)計(jì)、熱匹配、氣密封等多特性于一體的多維度梯度材料復(fù)合成型的封裝殼體的制造。

從發(fā)展前景看，三維打印技術(shù)需要進(jìn)一步解決大尺寸成型設(shè)備、金屬非金屬及介電等系列粉末材料制備、提高成型精度和表面質(zhì)量等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，才能推廣到雷達(dá)裝備制造領(lǐng)域。

2.2 微電子制造技術(shù)、組裝互聯(lián)技術(shù)與熱管理技術(shù)

傳統(tǒng)雷達(dá)裝備主要研究芯片級(jí)以上的電氣互聯(lián)制造技術(shù)，而現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)迫切需要集成度更高、處理速度更快、可靠性更好的微電子系統(tǒng)。這必將大大促進(jìn)微電子技術(shù)(包括超精細(xì)加工技術(shù)、薄膜生長(zhǎng)與控制技術(shù)、過(guò)程檢測(cè)與控制技術(shù)等)的發(fā)展。相應(yīng)的制造技術(shù)體系也向半導(dǎo)體等微電子制造領(lǐng)域延伸、集成，逐步形成以微電子制造技術(shù)、電氣互聯(lián)組裝技術(shù)以及高功率密度電子系統(tǒng)熱管理技術(shù)等為體系的新一代雷達(dá)電子設(shè)備制造技術(shù)體系。

微電子制造技術(shù)是涉及微電路設(shè)計(jì)、加工、性能測(cè)試、芯片封裝等多學(xué)科交叉的先進(jìn)技術(shù)，是關(guān)系整個(gè)信息化的基礎(chǔ)制造技術(shù)，已經(jīng)歷了三代半導(dǎo)體材料體系，將隨著信息的生成、存儲(chǔ)、傳輸、處理等超高速、大容量的需求和降低復(fù)雜系統(tǒng)成本的需求，以及相應(yīng)制造設(shè)備技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展。按目前發(fā)展趨勢(shì)，晶圓片直徑將由12 inch向18 inch發(fā)展，光刻特征尺寸從當(dāng)前主流的45 nm、32 nm和22 nm向16 nm發(fā)展。同時(shí)，微電子制造技術(shù)已開(kāi)始與具有光、機(jī)、電一體化特點(diǎn)的MEMS技術(shù)融合，其產(chǎn)品對(duì)電子裝備的發(fā)展具有重要作用[17-18]。

在小型化、高密度、多功能等需求牽引下，組裝互聯(lián)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了從板級(jí)通孔插裝互連技術(shù)、混合集成電路(HIC)技術(shù)到多芯片模塊(MCM)技術(shù)、片上系統(tǒng)(SOC)以及系統(tǒng)封裝(SIP)等階段。其中，SIP是將不同種類(lèi)的元器件通過(guò)不同的技術(shù)混載于同一封裝之內(nèi)，從而構(gòu)成系統(tǒng)級(jí)封裝的形式。此類(lèi)三維立體電路高密度組裝集成是組裝技術(shù)的重要發(fā)展方向，其主要技術(shù)途徑為：1)突破高密度封裝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)、無(wú)源器件集成技術(shù)、微納器件封裝技術(shù)和三維微互連技術(shù)等技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng)封裝；將多種類(lèi)型的器件集成封裝在同一封裝體內(nèi)，形成光、機(jī)、電一體化并具有多功能的微系統(tǒng)封裝組合體。2)通過(guò)多種異質(zhì)材料復(fù)合、多種無(wú)源元件內(nèi)埋置、高密度交叉多層布線(xiàn)、亞微米精細(xì)加工等手段，實(shí)現(xiàn)高密度功能基板三維集成技術(shù)。3)進(jìn)一步發(fā)展板級(jí)高密度組裝技術(shù)，集成高密度、CSP、倒裝焊等多芯片微組裝技術(shù)，在二維組裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用埋置、疊層的方法實(shí)現(xiàn)立體的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，把功能塊“疊裝”起來(lái)，推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)立體組裝技術(shù)的發(fā)展[19-21]。

熱控設(shè)計(jì)是雷達(dá)裝備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，傳統(tǒng)的液冷、風(fēng)冷設(shè)計(jì)是熱控設(shè)計(jì)的主流。然而，隨著雷達(dá)系統(tǒng)功率密度的進(jìn)一步提高，僅面向雷達(dá)的系統(tǒng)級(jí)熱控設(shè)計(jì)已經(jīng)不能有效解決功率密度越來(lái)越大的高密度電子器件或組件的熱管理以及工作可靠性問(wèn)題。統(tǒng)計(jì)表明，大約55%的電子產(chǎn)品失效是由于過(guò)熱或是由與熱相關(guān)的問(wèn)題導(dǎo)致的，器件的失效率隨著溫度的升高呈指數(shù)增加。因此，為降低器件工作溫度、改善器件熱性能、提高可靠性的電子封裝熱管理必不可少。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮系統(tǒng)應(yīng)用要求和芯片、封裝中內(nèi)部熱量產(chǎn)生機(jī)制，深入優(yōu)化封裝設(shè)計(jì)與各級(jí)熱傳導(dǎo)機(jī)制，開(kāi)展元件級(jí)、板級(jí)、組件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的熱管理設(shè)計(jì)與優(yōu)化，探索微電子封裝的前沿?zé)峥卦O(shè)計(jì)和材料工藝集成技術(shù)是高密度、多功能系統(tǒng)熱管理技術(shù)的重點(diǎn)[22]。

2.3 先進(jìn)復(fù)合材料工藝技術(shù)

當(dāng)今復(fù)合材料的應(yīng)用遍及軍民領(lǐng)域，發(fā)達(dá)國(guó)家一直把先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)作為國(guó)防重點(diǎn)或戰(zhàn)略材料進(jìn)行研究和應(yīng)用。復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)雷達(dá)裝備中的應(yīng)用起步較晚，但由于航空、航天平臺(tái)環(huán)境對(duì)雷達(dá)裝備發(fā)展的需求，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到主承力構(gòu)件、多功能構(gòu)件以及組件封裝等方面，其種類(lèi)涵蓋了高性能樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料等多種先進(jìn)復(fù)合材料[23]。

高性能樹(shù)脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高剛度、高尺寸精度、低膨脹系數(shù)等特性，是技術(shù)比較成熟并在雷達(dá)系統(tǒng)的天線(xiàn)罩、天線(xiàn)反射面、波導(dǎo)喇叭元件和結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用較為廣泛的一類(lèi)材料?；趯影褰Y(jié)構(gòu)的復(fù)合材料構(gòu)件將向三維編織樹(shù)脂傳遞模塑成型(RTM)方向發(fā)展，將RTM與三維編織技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可克服傳統(tǒng)層壓復(fù)合材料易分層的缺點(diǎn)，解決高性能、高精度的異型復(fù)雜構(gòu)件成型問(wèn)題。近年來(lái)，以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛制定低成本復(fù)合材料的發(fā)展研究計(jì)劃，不斷完善復(fù)合材料制造工藝技術(shù)，開(kāi)發(fā)高性能、低成本的復(fù)合材料制造技術(shù)，并已取得較大進(jìn)展，如采用自動(dòng)鋪放設(shè)備、樹(shù)脂傳遞模塑成型、真空輔助模塑成型等。國(guó)內(nèi)需緊密跟蹤、研究并推進(jìn)其在雷達(dá)裝備中的成體系應(yīng)用。

在關(guān)注適用于主承力構(gòu)件、功能件的復(fù)合材料技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)關(guān)注電子基板類(lèi)復(fù)合材料的研究應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)雷達(dá)裝備使用的高性能電子基板多依靠國(guó)外供應(yīng)商，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究才剛起步，需要加大投入和研發(fā)力度，促進(jìn)其技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)化。

雷達(dá)裝備中金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用主要集中在封裝材料中。目前，以Si/SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為代表的第3代封裝材料在發(fā)達(dá)國(guó)家已被批量應(yīng)用于機(jī)載、星載天線(xiàn)的組件外殼中，該類(lèi)材料還用作模塊的基板、功率放大器的熱沉、微處理器的封蓋及散熱板、空冷和液冷冷板等。21世紀(jì)初，國(guó)外積極開(kāi)展了以金剛石、碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為代表的第4代封裝材料研究，并逐步從試驗(yàn)階段步入實(shí)用階段。日本已制出熱導(dǎo)率為600 W/(m·K)的摻雜碳納米管的鋁基復(fù)合材料，美國(guó)MER公司已系列化生產(chǎn)不同組分的高導(dǎo)金剛石鋁復(fù)合材料。

國(guó)內(nèi)從“九五”開(kāi)始進(jìn)行了第3代封裝用金屬基復(fù)合材料研究，目前在Si/SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展，研制出了多種第3代封裝材料，開(kāi)展了精密切削加工、表面處理、陶瓷基板連接、氣密封焊等多項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)研究，其成果在一定范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，為新型封裝材料的改進(jìn)設(shè)計(jì)及工程化應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但材料的性能指標(biāo)、應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化水平與國(guó)外相比還存在一定的差距，一些批量應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)尚待解決[24]。

復(fù)合材料在隱身武器技術(shù)中有著舉足輕重的作用，采用隱身復(fù)合材料的隱身雷達(dá)罩已經(jīng)在部分機(jī)載雷達(dá)上使用，具有奇異電磁特性的微波多頻段電磁超材料人工合成技術(shù)研究及其在雷達(dá)系統(tǒng)中的驗(yàn)證研究工作已經(jīng)起步。隨著雷達(dá)隱身復(fù)合材料工藝技術(shù)的發(fā)展，逐步融合載荷平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，形成一種具有感知功能、信息處理功能，能自我指令并對(duì)信號(hào)作出最佳響應(yīng)的智能隱身蒙皮技術(shù)和智能隱身蒙皮雷達(dá)裝備，是雷達(dá)隱身復(fù)合材料領(lǐng)域研究和探索的方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。其中，將特殊功能材料(如傳感和驅(qū)動(dòng)材料)、芯片和電路等集成于基體復(fù)合材料中組成仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能蒙皮技術(shù)是關(guān)鍵路徑，是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)裝備結(jié)構(gòu)功能一體化共形、載荷平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.4 雷達(dá)裝備綠色制造和智能制造技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)總體發(fā)展趨勢(shì)是綠色制造和智能制造，雷達(dá)裝備的制造技術(shù)發(fā)展也不例外。其中，綠色制造的理論研究在國(guó)內(nèi)多所高校得以開(kāi)展，已經(jīng)初步形成了綠色制造的體系結(jié)構(gòu)[25]。綠色制造的核心是以資源環(huán)境為導(dǎo)向的現(xiàn)代制造模式，智能制造是實(shí)現(xiàn)綠色制造的重要手段或模式的一個(gè)方面。當(dāng)前，各主要國(guó)家都在制定和實(shí)施制造業(yè)發(fā)展的新戰(zhàn)略，諸如工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025等，其核心目標(biāo)都是建立高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)智能制造，其影響將非常巨大和深遠(yuǎn)[26-29]，因其重要性和顛覆性，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界稱(chēng)之為第四次工業(yè)革命。

雷達(dá)裝備的研制需要緊密結(jié)合綠色制造和智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，圍繞綠色資源、綠色生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品3項(xiàng)核心內(nèi)容，以資源保護(hù)、資源優(yōu)化為目標(biāo)，面向物料轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品生命周期2個(gè)過(guò)程開(kāi)展研究?；诋?dāng)前雷達(dá)裝備的制造技術(shù)與相關(guān)工業(yè)技術(shù)水平，可在以下幾方面提升雷達(dá)裝備綠色制造、智能制造能力[30]：1)建立智能化SMT生產(chǎn)線(xiàn)，提升雷達(dá)多品種、小批量電子電路的制造效能；2)采用低殘留成分的免洗焊劑、無(wú)鉛焊料、惰性氣體保護(hù)的免洗焊接設(shè)備等，推進(jìn)無(wú)鉛焊接系列技術(shù)全面實(shí)用化，促進(jìn)板級(jí)電路綠色制造；3)在微波器件、組件的電子功能電鍍方面，以日趨成熟的智能化無(wú)氰電鍍技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)人工有氰電鍍線(xiàn)；4)在電子電路組裝、封裝和微電子元器件制造過(guò)程中，采用新型無(wú)氟溶劑和干法清洗技術(shù)(如離心清洗技術(shù)和等離子清洗技術(shù)等)，實(shí)現(xiàn)綠色清洗。

當(dāng)前，雷達(dá)裝備研制尤其要結(jié)合“中國(guó)制造2025”，針對(duì)系統(tǒng)規(guī)?！皹O大化”的新一代相控陣?yán)走_(dá)核心組件的制造需求，圍繞中大批量的“極小化”射頻前端以及陣列組件單元的智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)，開(kāi)展智能組裝單元、智能生產(chǎn)線(xiàn)構(gòu)建、生產(chǎn)線(xiàn)智能決策與調(diào)度、生產(chǎn)線(xiàn)物料智能配送、基于工藝知識(shí)庫(kù)的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)感知與控制技術(shù)等多項(xiàng)共性技術(shù)研究。在現(xiàn)有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)上建成智能制造線(xiàn)，以有效提高多通道陣列組件一次試制成功率、生產(chǎn)效率、混線(xiàn)生產(chǎn)能力、組件裝配自動(dòng)化程度和組件調(diào)試成功率，有效提升相控陣?yán)走_(dá)核心組件智能制造技術(shù)水平，為智能制造技術(shù)在軍事電子裝備領(lǐng)域的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

雷達(dá)裝備制造技術(shù)是多領(lǐng)域、多學(xué)科的制造技術(shù)綜合集成。應(yīng)在現(xiàn)有制造技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，伴隨著新一代雷達(dá)裝備技術(shù)的發(fā)展，不斷融合和集成各領(lǐng)域先進(jìn)制造技術(shù)成果，通過(guò)創(chuàng)新研究和應(yīng)用，推動(dòng)雷達(dá)裝備的制造技術(shù)體系范圍不斷演變和優(yōu)化，進(jìn)一步豐富雷達(dá)裝備先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵。其中，圍繞綠色制造和智能制造，推進(jìn)雷達(dá)裝備兩極融合的集成制造，是雷達(dá)裝備先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的總方向。

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殷東平 (1972-)，男，高級(jí)工程師，主要從事雷達(dá)裝備的工藝總體技術(shù)研究與設(shè)計(jì)工作。

Present Status and Development Trend of Advanced ManufacturingTechnology of Radar

YIN Dong-ping

(The38thResearchInstituteofCETC,Hefei230088,China)

The radar equipment manufacturing is an important part of the modern weapon manufacturing system. The radar manufacturing technology system mainly includes the mechanical manufacturing technology, the microwave and electronic part manufacturing technology and the special manufacturing technology. The system and present status of the advanced manufacturing technology (AMT) applied to the radar are introduced in this paper. And the development trends of some AMT applied to manufacturing of the new radar system are discussed on this basis, such as the numerical manufacturing technology, the microelectronics fabrication technology, the micro-assembly and electric interconnecting technology, the advanced composite materials, the green manufacturing and the intelligent manufacturing technology.

radar; advanced manufacturing technology (AMT); microelectronics fabrication technology; micro-assembly and electric interconnecting technology; advanced composite materials; green manufacturing; intelligent manufacturing

2016-05-30

TN95

A

1008-5300(2016)04-0001-06