某型雷達裝備批產(chǎn)環(huán)境適應性改進設計

宗楠 樸相范 王博 魏全超 楊帆

摘 要：對雷達設備的最基本要求就是良好的環(huán)境適應性能，這也是雷達可靠性的基本保證。根據(jù)使用雷達時的極端環(huán)境特點，分析研究了設備使用過程中出現(xiàn)的典型耐環(huán)境問題，系統(tǒng)地提出了解決措施，并在批產(chǎn)過程中進行了一系列的環(huán)境適應性改進設計及驗證工作，有效提升了設備壽命周期內的環(huán)境耐受能力，充分發(fā)揮了雷達裝備的使用效能。

關鍵詞：雷達設備;環(huán)境適應性;效能評價

前言：環(huán)境適應性是指裝備在其壽命周期內，對抗各種環(huán)境應力的作用，能夠實現(xiàn)其所有預定功能和性能，或不被破壞的能力。環(huán)境適應性設計是雷達結構設計的重要任務之一。相關文獻表明，電子設備50%以上的故障是由惡劣環(huán)境所致。所以，對雷達設備在批生產(chǎn)階段進行環(huán)境適應性設計改進迫在眉睫。

一、某雷達使用環(huán)境特點

以屬于在熱帶海洋性季風氣候使用的雷達為例，環(huán)境惡劣，主要特點有：

常年高溫，年平均氣溫在25-28 ℃，最冷的月份平均溫度在20℃以上，最熱時達33 ℃左右，一年中氣溫變化不大，四季皆夏。

雨水多，濕度大。降雨多，年平均降水量在1300 mm以上，其中三分之一以上是臺風雨，雨量的季節(jié)分配不均勻，具有集中于下半年的特點，雨后高溫，雨水大量蒸發(fā)，高溫高濕。

太陽輻射強。日照時間長，太陽光輻射強烈。

臺風影響。夏秋兩季常受到臺風（一般臺風12-13級，強臺風13-15級，超強臺風大于15級）侵襲，這些臺風不僅來的突然，而且持續(xù)時間較長。

二、環(huán)境適應性的典型問題

當前，有些雷達等技術設備交付使用后，在自然環(huán)境適應性工作方面也暴露出了較多實際問題，比如：部分零配件及元電子器件在濕氣環(huán)境條件下銹蝕嚴重，天線饋電密封設計缺陷出現(xiàn)并在低溫或濕氣的環(huán)境條件下打火，電源驅動器等機電設備因環(huán)境保護等級不夠造成腐蝕或失效，電纜連接器等外接插件采用普通規(guī)格造成腐蝕，液壓控制系統(tǒng)等防護工藝設計不合理造成耐鹽霧性腐蝕、生銹，機箱柜子等散熱能力設計不合理造成組件器件損壞，PCB電路板等在高濕鹽霧環(huán)境條件中霉害，表面鍍膜設計不嚴格或表面鍍膜材料環(huán)境條件中耐候性能缺陷造成表面保護層損壞等﹐都嚴重影響了生產(chǎn)性能的正常發(fā)展。

三、環(huán)境適應性改進設計

環(huán)境適應性設計優(yōu)化，既是增強產(chǎn)品的抗環(huán)境污染性能，提升產(chǎn)品安全性與可用率的必須條件，又是落實實施對雷達設備的"六化二可靠"需求，即"緊湊型化、模塊式、集成化、自動化、智能、聯(lián)網(wǎng)，安全可靠的持續(xù)管理工作和可靠性的自然環(huán)境適應性"，實現(xiàn)雷達設備在未來作戰(zhàn)中最高效率的必然手段之一。

在環(huán)境設備改善方案設計的初期，必須根據(jù)設備在生產(chǎn)、貯存、運送和應用等過程中所可能出現(xiàn)的一切外界影響因素，以及內部大氣環(huán)境條件、誘發(fā)環(huán)境影響條件以及二者的相互結合，綜合運用多方面的專門技術手段，研究制定了環(huán)境適應性改善方案設計的總體設計原則以及試驗項目。

設計進行過程中，對設備壽命周期所剖面的環(huán)境保護要求進行了工程分析，并確定為適應武器的環(huán)保應用條件所應當進行的抗環(huán)境影響的改善設計，大致概括為如下四方面內容。

（一）采取可靠的防水密封結構形式

不同于一般設備的另一項主要特征是，不僅需要對抗不同使用環(huán)境下的嚴酷天氣，同時還要能夠可靠地連續(xù)工作。不良環(huán)境也是導致電子設備性能下降或者損壞的主要因素，已經(jīng)計算了近十年間雷達設備的所有相關故障，百分之二十六以上的原因是由于機電系統(tǒng)失靈，在所有機電系統(tǒng)的失靈中，因為防水密封設計失靈而導致的故障就占了將近百分之三十五。所以，防水密封設計的完善，是增強雷達裝備抗雨、耐濕、防腐、抗塵和防鹽霧等能力的必要手段之一，是改善電子設備的應用效能和使用壽命的關鍵措施。

（二）使用耐腐材料和防護等級高的機電器件

在符合鋼強度結構要求的基礎上，盡可能采用如316等耐腐蝕能較強的不銹鋼材質，如原料加工制成，同時采用表面氧化、鈍化、電鍍廢水、熱噴涂等表面處理措施，以實現(xiàn)多重保護;密閉結構件首選防蝕性材質，或通過可靠的抗蝕表面處理的密閉結構件;在戶外應用的發(fā)電機、機電控制元件，優(yōu)先選擇防護級別較高的軍用類元件，比如選擇保護級別IP65以上的電源和驅動器;緊固件選用由合格供方提供的不銹鋼材質緊固件，或者通過密封膠粘劑或潤滑脂再次密封保護;防止與電位差很大的不同金屬材料交叉碰撞，形成電化學腐蝕;發(fā)射組件、功分/合成網(wǎng)絡等關鍵的腔體構件選擇氣密結構型式;電纜連接器一般采用不銹鋼材料的，并采用了灌膠、吹熱縮氣等密封保護措施;在要求定期拆檢，而又無法噴砂噴鋁的特殊情況下，如液壓管件等，則可纏裹上黃油膠布加以長期維護。

（三）采用合理的表面處理工藝

目前，最常見的機械表面保護處理手段主要有涂覆、鍍層、化學鍍、熱噴漆、熱浸鍍、機械表面改性等技術，也是對機械設備表面進行"三防"的主要手段。傳統(tǒng)的如液壓缸活塞桿、機械支柱腿、電動油缸等，均使用了涂鋅、鍍硬錳等的表面電鍍廢水處理技術，在實際使用中，因為表面涂層薄、厚度不一致，耐磨性較差，且表層縫隙過大，容易產(chǎn)生電位差等問題，在實際使用過程中，非常容易產(chǎn)生銹蝕，因此在工程設計中使用了QPQ（碳氮共滲）表面處理技術，有強大的防銹蝕能力和耐磨性能;構架、轉臺等機械主要的支承結構件，選用了優(yōu)質合金鋼材料焊接，并已做好噴砂噴鋁的前處理工作，后再噴上基漆、中間涂料和氟碳面涂料;對箱體、PCB電路板、組件模板等進行三防漆加工后，對集成電路、焊點、集成電路接口等進行防霉加工后，對接插件等進行導電防護加工后;對戶外的非金屬材料等優(yōu)先進行高耐候護套保護，并噴涂氟碳漆等高耐候涂料保護。

（四）改善生物環(huán)境對裝備所造成的損害

凡是可以成為生物的食品，和可以為霉菌的繁殖供給所需要的養(yǎng)分的物料，都很易于發(fā)生生物侵害，木制品和木質制品，還包括動物或植被的纖維物料（羊毛、皮革、紙、化纖板、棉質物）都非常容易遭受霉菌侵害。這種材質也會受到大白蜂和昆蟲的侵害，因為鼠類能夠腐蝕包括塑膠在內的許多非金屬材料和金屬。在設計改進過程中，采用了下列措施：

①凡是裸露于適合長霉的氣候環(huán)境條件下的電氣設備，宜采用耐霉保護措施，以滿足電氣設備詳細標準規(guī)定的耐霉程度;

②露天所用的裝置、埋地電纜和設備等，應當具備防止鼠、螞蟻和害蟲蛀咬的能力，把線纜盡量埋設于圍墻內，把線纜適當布置于走線槽或電纜連接的大型橋梁內;

③電纜槽、電纜橋架、配電箱、各種電器等的進線孔要封閉得嚴密，對戶外的線路，如果條件允許，還可對電纜鋪設線路的專用制鼠網(wǎng)，或者利用鎧裝電纜布置線路;

④使用了多個高頻發(fā)射器，當蛇鼠這樣的小型哺乳動物感受到了高頻訊號，一般都會避而遠之;

⑤不應用封閉機殼和保護網(wǎng)罩的裝置，并經(jīng)常應用生物殺傷劑（殺蟲劑、殺鼠劑）。

結束語：對雷達裝置進行以上環(huán)境適應性改造后，改進設計成效突出，且全部被關注部位（部件）均未出現(xiàn)銹蝕、進水的跡象。同時，通過對環(huán)境適應性改善后的設備，通過較長時間應用，并未發(fā)生明顯銹蝕現(xiàn)象，使用感受明顯改善，在裝備安全性提升和使用度提高的同時，也明顯減少了裝備提供商的服務成本。

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