淺析軍用計算機環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)

高柯

航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所 陜西 西安 710065

引言

軍用計算機和民用計算機相對比較，涉及的工作環(huán)境也存在較大差異，制約軍用計算機環(huán)境應(yīng)用性因子作用程度不同支出比較明顯，劣化因子包含電磁學(xué)和熱學(xué)等，電磁學(xué)因子主要是敵軍電磁打擊和電子設(shè)備的輻射干擾，熱學(xué)因子主要是高溫與低溫，要想促使軍用計算機安全運作，應(yīng)圍繞電磁兼容技術(shù)、通風(fēng)散熱技術(shù)等方面進行深入探索，具體如下。

1 電磁兼容技術(shù)

研究煩瑣體系以及簡便體系，任意干擾因素的出現(xiàn)都應(yīng)涉及基礎(chǔ)條件，第一個條件便是包含干擾源、第二個干擾條件便是包含干擾能量傳遞的途徑、第三個條件便是包含被干擾對象的設(shè)施。對于軍用車載計算機而言，電磁兼容加固技術(shù)的具體分析，干擾源來源于敵方，即有意電磁干擾源以及電磁脈沖，還可能是其他類型的用電設(shè)備。敏感設(shè)備成為優(yōu)選敏感度不高的器件與接插件，所以管理干擾源與減小設(shè)備敏感度的方式進行電磁兼容處理存有較大難度，只能依托屏蔽與接地等一系列防護設(shè)計進行干擾能量隔斷傳播，繼而完成電磁兼容的目標(biāo)。

1.1 屏蔽技術(shù)

其一，選取材料?，F(xiàn)階段計算機箱體材料包含鋁板、鋁合金板和不銹鋼，針對材料來說，防電磁兼容失效角度存在可用之處。由于鋼板存在加工工藝簡便的優(yōu)勢，商用計算機往往通過冷鍍鋅鋼板的形式進行，軍用計算機尤其運用鋁合金結(jié)構(gòu)以及鋁結(jié)構(gòu)，重點是由于鋁板與鋁合金板存在顯著導(dǎo)電性[1]，一般不會出現(xiàn)變形，可妥善處理電磁兼容縫隙問題。通過部分科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，賦予鋼板結(jié)構(gòu)計算機具備電磁兼容性能，確保計算機可安全運作。其二，處理縫隙?？傮w而言，通過孔縫電磁泄漏會造成屏蔽效能降低，要想控制此種現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)該及時在計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中引進焊接工藝與折彎工藝，減少接縫具體數(shù)量。另外，借助折邊工藝和加裝導(dǎo)電襯墊操作，增強縫隙的屏蔽綜合效能。其三，加工多種類型孔洞。一般而言，計算機機箱結(jié)構(gòu)中通風(fēng)散熱模塊與屏蔽性需求模塊互相矛盾，計算機體系中往往包含通風(fēng)散熱孔，要想確保計算機工作過程中保持一定的通風(fēng)散熱性能，那么關(guān)鍵點便是散熱孔的處理，完善計算機電磁兼容技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。加工通風(fēng)散熱孔的方式比較多，尤其是機箱中直接進行孔洞陣列開孔，涵蓋金屬絲網(wǎng)，對金屬板進行安裝與穿孔設(shè)置，以提升計算機通風(fēng)散熱性能為前提，可選取風(fēng)壓損失量比較小的波導(dǎo)板進行通風(fēng)散熱孔問題處理，圍繞對應(yīng)極限標(biāo)準(zhǔn)計算波導(dǎo)板的截止頻率，最為理想的屏蔽效能是70dB。其四，電源線與信號線的安裝。引進圓形電連接器進行電源線以及信號線引出，因為此種類型的連接器存有便捷化拆裝的優(yōu)勢，連接是相對可靠的，還存有抗振動沖擊強的優(yōu)勢。針對圓形電連接器而言，包含螺紋連接器與卡口式連接器，前者存有良好的電磁兼容性，因此成為最佳的挑選條件。把電源線以及信號線進行電纜屏蔽層設(shè)置，引進連接器壓接屏蔽層，對應(yīng)連接器座與機箱接縫部位納入電橡膠，此種屏蔽層和連接器的外殼進行銜接，對應(yīng)機箱發(fā)展為屏蔽體，控制電磁干擾耦合的現(xiàn)象產(chǎn)生，順利完成安裝孔和機箱內(nèi)部的結(jié)合。

1.2 濾波技術(shù)

輻射耦合與傳到耦合成為影響電磁能量傳遞的基礎(chǔ)方式，依托屏蔽技術(shù)能夠控制輻射耦合現(xiàn)象，適應(yīng)軍用計算機抗電磁干擾要點，還要借助濾波技術(shù)控制好傳導(dǎo)耦合。與此同時，軍用計算機應(yīng)建立在電源供電基礎(chǔ)之上，按照實際條件的差異化進行電源220V與50Hz交流電提供，一些直接提供對應(yīng)的直流電壓，不管是交流電源或者直流電壓，均會生成嚴(yán)重的傳到電磁干擾。電源線干擾信號來源于空間電磁場的感應(yīng)信號，諸多電子設(shè)備共同使用電源過程中引出共電源耦合狀態(tài)。電源濾波器是一種抑制干擾性濾波器，和普通形式下的濾波器存在幾點優(yōu)勢。首先是電源體系阻抗值和干擾源阻抗值變動區(qū)間比較大，難以獲取可供設(shè)計使用的恒定數(shù)值，所以電源濾波器處于非阻抗?fàn)顟B(tài)中作業(yè)；其次電磁干擾頻譜比較寬，結(jié)合低頻與超高頻保存在電磁干擾能量體系中[2]。對應(yīng)濾波器元件在此頻率中表現(xiàn)出較顯著的特征，不能通過元件等效集中參數(shù)進行濾波器高頻特征；最后電源濾波器在固定阻滯范圍內(nèi)存有較高的衰減量，對傳導(dǎo)干擾進行一定范圍控制。

2 抗振動沖擊技術(shù)

戰(zhàn)場自然環(huán)境相對惡劣，對應(yīng)軍用計算機元器件機械運作環(huán)境相對煩瑣，很有可能受到?jīng)_擊和碰撞影響，所以抗震動沖擊技術(shù)成為確保軍用計算機安全運作的主要內(nèi)容。機械振動和沖擊來源于加速度頻率干擾，較大幅度振動和沖擊造成計算機電子元件內(nèi)部存有附加應(yīng)力以及交變應(yīng)力，深入擴展內(nèi)部缺陷，繼而產(chǎn)生沖擊斷裂結(jié)果。

2.1 振動和沖擊振動

主要是每一種物理量交替變化的結(jié)果，具備一定的連續(xù)性，通過硬盤回轉(zhuǎn)電機所致，振動依托頻率與幅度進行具體表示，沖擊能夠理解為在短時間內(nèi)的碰撞現(xiàn)象，也就是能量傳遞到對應(yīng)的系統(tǒng)中[3]。沖擊產(chǎn)生時間多余此系統(tǒng)固有周期，傳遞完成后系統(tǒng)運動有所衰減，沖擊通過幅度以及持續(xù)時間變化加以代表。

2.2 振動沖擊的不良影響

計算機加固技術(shù)組成中，抗振動沖擊加固技術(shù)是重要分支，振動沖擊會促使計算機受到不良影響，包含振動造成彈性零件出現(xiàn)變形，使得存在接觸點的元件接觸不良。螺釘以及螺母松動與脫落，撞擊其他類型的零部件，繼而產(chǎn)生短路現(xiàn)象。焊接部位斷開，機殼與底板變形，在零件激振與固有頻率一致時難免產(chǎn)生共振情況[4]?？勺冸娙萜髌庸舱襁^程中，促使電容量存在周期性變動，振動造成調(diào)諧電感鐵磁粉出現(xiàn)移動，造成電感量變動，引出回路失諧，所以機殼變形造成電磁兼容方式失去效用，損壞內(nèi)部的硬盤與光驅(qū)完整性。

2.3 硬盤元件抗振動沖擊

硬盤等一系列元件充當(dāng)計算機相對脆弱的部件，還是抗振動沖擊的關(guān)鍵部件，要想在惡劣環(huán)境中保持硬盤元件正常運作，可選取沖擊隔離以及振動隔離的方式，設(shè)置低質(zhì)量磁頭對彈性臂進行支撐，設(shè)計相對靈敏的主軸制動機構(gòu)，完成高剛度磁頭動作體系優(yōu)化。與此同時振動以及沖擊隔離的原理是比較相似的，然而沖擊體現(xiàn)出瞬態(tài)性特征，目的是隔離振動以及沖擊應(yīng)妥善的完成減震器設(shè)計，單一的圍繞緩沖思想，引進較軟的減震器是不合適的，要想增強緩沖成效，要盡可能選擇剛度數(shù)值較大的減震器[5]，由于剛度大的特征，固有頻率是相對高的，難以保障良好的減振效果。引進材質(zhì)較軟的減振器，總是無法吸取大量能量，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟臎_擊力，最終撞擊硬盤。加固抗振動沖擊過程要求相關(guān)人員研究硬盤的具體工作環(huán)境，明確隔振與隔沖的矛盾點。

2.4 印制電路板抗振動沖擊

軍用計算機包含主板印制電路板、顯卡印制電路板和網(wǎng)卡印制電路板，給予以上印制電路板加以抗振動沖擊技術(shù)分析也作為計算機運作的核心內(nèi)容。顯卡和網(wǎng)卡以及主板的自然頻率與固有頻率科學(xué)計算，如果選擇兩端固定的安裝方案，可以適應(yīng)抗振動沖擊要點，所以軍用計算機通過可調(diào)節(jié)式滑動頭固定好多種類型板卡，給印制板的高效運用提供便捷條件。

3 軍用計算機的運用環(huán)境

縱觀軍用計算機的運用環(huán)境，也就是發(fā)射環(huán)境、車載環(huán)境、機載環(huán)境、艦載環(huán)境與地面環(huán)境。發(fā)射環(huán)境是相對煩瑣的，那么高品質(zhì)的計算機類別劃分會相對細致化，即水下發(fā)射與空中發(fā)射；針對車載環(huán)境，以靜止形式與移動形式為主，不相同運作狀態(tài)的車載形式應(yīng)配置不相同品質(zhì)的計算機；機載環(huán)境包含可控情況與不可控情況，軍事行業(yè)中計算機的劃分是比較細致的，不相同的環(huán)境僅僅出現(xiàn)稍稍差錯便會影響計算機整體性能；艦載環(huán)境，此種環(huán)境中的軍用計算機類型比較多，劃分艙內(nèi)形式與艙外形式，后者還涉及掩蔽與無掩蔽狀態(tài)，甚至包含潛艇環(huán)境，即水下環(huán)境，需求軍用計算機滿足水下壓力環(huán)境的變化需求；地面環(huán)境，以室內(nèi)環(huán)境以及野外環(huán)境為主，針對不相同的軍用計算機設(shè)計，需求的材料是存在差異的，特別是野外環(huán)境應(yīng)確保材料選取的抗壓性能，增強軍用計算機在地面環(huán)境中應(yīng)用的效率與質(zhì)量。

4 軍用計算機抗惡劣環(huán)境的發(fā)展傾向

科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生之后，計算機長期運用在軍事領(lǐng)域內(nèi)，可以說目前軍用計算機發(fā)展為軍隊作戰(zhàn)水平提升的關(guān)鍵條件，研制與生產(chǎn)軍用計算機，作為權(quán)衡國家現(xiàn)代化發(fā)展實力以及軍事實力的重點尺度。現(xiàn)階段，軍用計算機是軍事電子信息系統(tǒng)與武器裝備系統(tǒng)必不可少的設(shè)備，不管是微處理器或者高性能計算機，都對國家的長久建設(shè)產(chǎn)生影響。然而軍用計算機的廣泛應(yīng)用，要思考到抗惡劣環(huán)境，研究其顯著的特征。首先是抗惡劣環(huán)境，多種類型戰(zhàn)場中引進計算機技術(shù)都存在相同的特征，即環(huán)境比較惡劣，如果只是參照溫度，應(yīng)用計算機可關(guān)聯(lián)熱帶海洋性氣候類型、寒帶大陸性氣候類型與大陸干燥氣候類型[6]。所以不管是戰(zhàn)場或者運載工具的計算機，都應(yīng)綜合使用環(huán)境的惡劣性。計算機備受高溫條件、沖擊條件、煙霧條件和霉菌條件的挑戰(zhàn)，所以應(yīng)提高計算機的抗惡劣環(huán)境性能。其次是強實時性，武器裝備體系內(nèi)需求通過計算機功能完成信息的時效性處理，比如在防空導(dǎo)彈控制過程中，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的運用要求為：反應(yīng)時間相對短一些，可調(diào)整大規(guī)模的密集空襲現(xiàn)象。圍繞戰(zhàn)術(shù)調(diào)整，落實點以及區(qū)域之間的防御作用，協(xié)同作戰(zhàn)多個武器配系，大范圍管理戰(zhàn)場環(huán)境等。最后是高可靠性，導(dǎo)彈與戰(zhàn)車和軍事作為電子信息系統(tǒng)的組成內(nèi)容，計算機自身的可靠性能夠保護人民財產(chǎn)的安全，提高政治經(jīng)濟管理效果，繼而嚴(yán)格的要求計算機具備高可靠性。后續(xù)的計算機應(yīng)用，軍用計算機可完成信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以電子信息網(wǎng)絡(luò)平臺為前提進行全球化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，強化電子信息之間的傳遞效率，把多種傳感器和信息系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)資源化布設(shè)，賦予軍用計算機更多的網(wǎng)絡(luò)化性能，由此形成多功能的計算機網(wǎng)絡(luò)體系，全面發(fā)揮軍用計算機的價值和效用。

5 結(jié)束語

綜上所述，開展淺析軍用計算機環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)研究課題存在深遠的價值，軍用計算機因為工作環(huán)境相對惡劣，即電磁兼容失效以及振動沖擊失效，因此要通過屏蔽技術(shù)和濾波技術(shù)等確保軍用計算機時刻穩(wěn)定運作，尤其是在敵方電磁干擾與內(nèi)部電磁輻射狀態(tài)中，依托有效的技術(shù)進行整體隔振以及單一隔振融合，起到顯著的隔沖成效。