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舰载雷达电子设备的环境适应性设计

2020-11-29钱建国史雪辉

雷达与对抗 2020年2期
关键词:耐腐蚀性舱室电子设备

钱建国,史雪辉

(1.南京长江电子信息产业集团有限公司,南京210038;2.海军装备部驻南京地区第二军事代表室,南京211153)

0 引 言

舰载雷达电子设备的故障大都与环境因素有关,而舰船环境包括机械环境、气候环境、生物环境、电磁环境等。[1-2]舰载雷达电子设备的环境适应性直接影响到了装备的功能、性能和使用寿命。因此,舰载雷达电子设备的环境适应性设计就显得尤为重要。环境适应性设计实际上就是抗恶劣环境设计,包括强度和刚度设计、隔振缓冲设计、热设计、电磁兼容设计、三防设计、环境控制设计等,涉及机械学、力学、材料学、热力学、传热学、电子学、电磁理论、电化学、环境科学、可靠性等众多学科内容,需要交叉、综合运用,是一项涉及总体设计、硬件电路设计、结构设计、工艺技术、管理等多方面的系统性工程,贯穿了设计的全过程。这些设计之间又相互影响,例如对热带海洋气候的恶劣性认识不足,对金属材料的耐腐蚀性能、非金属材料的耐候性能认识不到位,未优选耐腐蚀性能、耐候性能优越的材料,未充分掌握材料的腐蚀机理、破坏形式及其相容性,未避免某些危险性大的腐蚀形式,未选用抗恶劣环境、防腐蚀效果显著的表面镀涂处理技术,等等。这些方面使得三防设计不到位而引发设备故障,就会影响到设备的其他性能,最终影响设备的可靠性。

1 舰载雷达电子设备使用环境及其影响分析

1.1 机械环境

舰船是航行在海面上的全自由弹性体,机械物理环境复杂多变。舰载雷达电子设备会受到低频高幅振动、高频低幅振动、海浪冲击、火炮等武器发射冲击、接触爆炸冲击、非接触爆炸冲击、颠震、倾斜和摇摆等各种形式的机械力作用。舱室外设备还会受到风载荷而产生的机械力影响,其中危害最大的通常是振动和冲击。这会产生两种形式的破坏:(1)雷达电子设备在某一激励的频率作用下产生共振;(2)长期的振动或频繁的冲击容易使雷达电子设备产生机械性损坏、电性能变化、工作点变化、电接触和电连接失效,等等。[3]

1.2 气候环境

热带海洋气候环境尤为恶劣,其日照时间长、环境温度高、空气湿度大、含盐量高。我国的南海地区年平均气温为24.2 ℃,最高气温高达39.8℃;年平均日照时间达2 225.2 h,年辐射量达到136 kJ/cm2;年平均降雨量高达2 077 mm,雨后形成高温、高湿,空气相对湿度甚至高达98%;空气中的含盐量高,飞沫的含盐量与海水相当(3.5%~3.9%)。[4-5]高温、高湿、高盐雾、台风、尘埃、强日光辐射、雨淋、海浪飞溅对雷达电子设备具有极大的破坏性。空气湿热往往会产生凝露现象,会在电子设备金属、非金属材料表面形成一层溶有大气中CO2、SO2、NO2、H2S等腐蚀物质的水膜,使非金属材料的绝缘性能下降甚至击穿,使金属材料产生化学腐蚀或电化学腐蚀,而高温则加快了化学腐蚀和电化学腐蚀的速率;盐雾通常会对电子设备的金属件及其涂镀层、元器件、焊点产生严重腐蚀,引发设备故障;强日光辐射会使高分子材料严重老化。

某些海域会受到低温、潮湿、冻雨、风雪的影响,造成舱室外设备覆冰。严重的裹冰会增加天线及传动机构的负荷,对设备造成危害,并改变天线的电性能。

1.3 生物环境

暴雨后的高温、高湿环境, 阴暗处霉菌生长很快。各种霉菌的滋生会导致电子设备非金属材料的腐蚀分解、绝缘性能下降,会导致电子设备失灵等严重故障。海洋中存在各种甲壳类、贝类生物和微生物,会在海水管路中大量附着、繁殖,造成海水管道、热交换器堵塞和腐蚀,严重影响空调和液冷系统的工作。

1.4 电磁环境

在信息战、电子战时代,舰船大量、广泛使用电子设备和信息化武器装备,电磁信号的密度高,频域宽,电磁环境复杂,电磁兼容性问题十分严重。舰船上数量众多的电磁辐射源密集在某个区域, 己方与敌方、对抗与非对抗的各种电磁信号形成了一个动态变幻、错综密集的复杂电磁环境,其构成有3个因素:电磁干扰源、干扰电磁信号的传输通道、被干扰对象(敏感设备)的响应。只有这些干扰被消除或抑制到最低限度,电子设备或系统才能有效、和谐地完成其作战功能、性能。[6]

2 合理的结构设计

雷达电子设备的结构设计合理与否对恶劣环境的适应能力影响最大,因为大多数的抗恶劣环境问题都能通过合理的结构设计来避免。

2.1 强度和刚度设计

综合考虑最大风载荷、裹冰、振动、颠震、冲击、倾斜和摇摆等因素,应用计算机仿真软件对受力构件和系统进行自重分析、模态分析、抗风分析、裹冰分析、振动分析、颠震分析、冲击分析、倾斜和摇摆分析。应针对各种工况开展全面仿真分析和评估,尽量降低应力集中,零部件选择较好的表面粗糙度,保证机械零部件的可靠度满足系统要求。

2.2 隔振缓冲设计

从板级、模块、机箱到机柜进行由小到大、由内至外具有层次性的抗振体系设计,增强板级、模块、机箱自身的刚强度,提高自身的固有频率。当机柜隔振效能不能满足敏感部件的响应指标时,应进行二级隔振。二级隔振仅适用于激振频率变化范围不大的情况。机柜一般选用由相匹配的舰载GWF型无谐振峰隔振器和GBJ型背架隔振器组成的背架式隔振缓冲系统。这种隔振缓冲系统三轴向无共振放大,响应平稳,耦合振动小,残余响应小,缓冲效果较好。对配电箱等壁挂机箱可选用相匹配的钢丝绳隔振器。钢丝绳隔振器具有三向刚度,其隔振效率和缓冲效果均优于无谐振峰隔振器。

2.3 热设计

合理进行热设计,控制元器件的温度在规定的数值以下,把设备内部的温度控制在一定范围内,并尽量减小各个部位的温差梯度。在元器件和印制电路板表面贴装导热板,必要时可以采用热管导热技术的导热板。在具备空调系统的舱室中,密闭机柜可采用风机实现强迫对流散热。恶劣环境下,可采用液体循环冷却方式进行散热。一些先进的散热技术,如智能磁悬浮风扇、镁铝合金外壳散热、热电制冷技术等,需要在其环境适应性能得到验证后方可加以应用。

2.4 电磁兼容设计

根据系统对设备电磁兼容要求,对指标进行分配,选择合适屏蔽性能的结构载体,必要时可采用多层屏蔽设计。

(1) 通风口采用通风波导窗进行电磁屏蔽。通风波导窗是由多个小截止波导组成的截止波导束,其材质分为低碳钢、铝合金、铜合金、不锈钢。不同的材质、不同的截止波导截面形状和尺寸其电磁屏蔽的性能不一样,应根据具体需求选择相匹配的通风波导窗。有较大交变磁场处应采用复合屏蔽设计。

(2) 易受干扰和易产生干扰的信号线一般选用同轴电缆、屏蔽导线及扭绞屏蔽电缆。为滤波去耦,在电源系统中使用相匹配的电源滤波器(含印制板用的电源滤波器)和磁环、磁珠,在信号系统中使用相匹配的信号滤波器、磁环、磁珠、穿心电容和滤波连接器,在印制电路板中使用相匹配的片状滤波器、磁珠。

(3) 为防止电磁干扰,消除公共阻抗的耦合,必须采用接地系统,以保障设备和人身的安全。尽可能减小接地电阻和地线阻抗。确保机柜内插箱、插件、机架及底座间具有良好的电气接触。消除公共阻抗耦合的措施有强电电路、弱电电路隔离,数字电路、模拟电路、功率电路隔离,信号地、功率地、机壳地三地分离。[7]将各模块的机壳地压接在机柜的骨架上和船体地联通,各模块的信号地连接到机柜的信号地上(和机柜的骨架绝缘连接),最终和船体地连通。

2.5 密封设计

选用密闭机柜和密闭机箱。密闭机柜和机箱将内部的电子器件与外界环境隔离, 阻止了潮湿和盐雾的侵蚀, 也使得内部环境不利于霉菌的生长和繁殖,同时也起到了良好的电磁屏蔽作用。机柜、机箱可选用与箱体材料相容的EMC器材,以进一步提高电磁屏蔽性能。

对各种电子组件进行密封和屏蔽设计。对稳定性好、可靠性特别高且对环境湿度有严格要求的电子组件采用全密封设计,采用激光焊等技术将盖板焊死,在腔体内充入氮气或惰性气体保持正压。这样既保证了内部器件与外界环境的隔离,又能保证电磁屏蔽。对需拆开盖板维修的组件,采用合适的密封圈进行密封和电磁屏蔽。橡胶密封圈开槽尺寸应合理设计,使橡胶的相对变形量控制在20%~30%时,既保证了密封效果好又确保了密封圈的使用寿命不受影响。螺钉安装孔应布置在密封圈外,避免破坏密封性能。各种插座和显示窗口、操作键盘等也应进行相应的密封设计。

2.6 耐蚀设计

(1) 舱室外设备机械构件的形状尽量简单,零部件的边缘及形状、尺寸改变处应有足够的圆弧过渡,棱角和边缘应采用圆角。体积较小的、批量小的结构件应避免采用铸件,因铸件存在一定的铸造缺陷。舱室外设备应避免积水结构,消除缝隙结构和凹坑结构,以防止灰尘、积水和盐雾侵蚀。波导法兰避免选用腰鼓形法兰。腰鼓形法兰连接后法兰间存在较大的间隙。对于动密封,应选用合适耐用的密封件,避免因密封失效而导致内部传动件产生严重腐蚀。应不用或少采用防溅式结构。在需要的部位开设排水孔,并安装防水透气阀。尽量采用整体结构形式,减少装配和紧固件连接,焊缝质量应保证气密。

(2) 舱室外电缆的电连接器部位应采用带胶热缩套管进一步防护。半刚性同轴电缆外导体多采用铜镀镍工艺,在恶劣环境下表面易产生铜绿现象,可采用热缩套管防护。

(3) 同一结构尽量选用同一种金属材料,避免采用不相容的金属接触而产生电偶腐蚀。若采用不同类型的金属,材料间电位差应小于0.25 V或符合小阴极、大阳极的结构要求。若材料不相容时,在结构上则应采取相应的防护措施:两种金属的接触面涂覆绝缘漆,或其中一种金属进行表面处理生成绝缘膜,或装绝缘衬垫;其中一种金属上镀覆允许与第2种金属相接触的金属镀层,但避免选用阴极性镀层。

(4) 合理选择机械公差配合,控制机械装配间隙,以降低磨振腐蚀。

(5) 在空调、液冷等环境控制系统海水循环通道的进水口安装精过滤器,以过滤海水中的杂质、海洋生物和微生物,避免在海水循环通道和热交换器中发生海洋生物、微生物大量滋生附着而引发故障的情况。环控设备的冷却液通道应装有精过滤器和去离子净化器,冷却液应添加缓蚀剂以避免冷却液严重腐蚀液冷通道。

2.7 环境控制设计

设计时应优先采用环境控制系统对设备进行环境防护。

(1) 舱室外电子设备可以安装天线防护罩对设备进行整体防护,以改善使用环境。[8]

(2) 高频箱或天线阵面可采用液冷对环境的温湿度进行控制,冷却液带走高频箱或天线阵面内功率组件所产生的热量。高频箱或天线阵面按密闭结构设计,高频箱或天线阵面与除湿系统用风道形成闭合回路循环,对高频箱或天线阵面小环境进行温湿度控制。

(3) 馈线系统或某些T/R功率组件可采用空气干燥机充气,在进气端安装单向阀,出气端安装溢气阀。这样,空气干燥机工作时,保证气腔内气体可以流动并从出气端溢出;停止工作时,也能保证气腔内微正压的干燥环境,避免了呼吸效应的影响。空气干燥机选用膜过滤技术产品,使用维护方便,可靠性高。

(4) 对舱室内电子设备应考虑舱室通风、换气、温度调节、除湿。

3 优选原材料、零部件

3.1 选用耐腐蚀性能优越的金属材料

海洋腐蚀主要是局部腐蚀,即从金属构件表面开始,在很小区域内发生腐蚀,如点腐蚀、剥落腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。因此,应充分认识金属材料的耐腐蚀性能。

(1) 重要受力结构件应选用耐腐蚀性能优越的舰用钛合金,例如铸造钛合金ZTA5。该材料属于单相α型铸造钛合金。单相α合金具有中等强度、良好的热稳定性和可焊性,耐腐蚀性能优越。铸件如采取HIP处理、600℃真空退火,可使ZTA5铸件各方面性能最佳。舰用钛合金虽然相对于其他材料生产成本较高,但在热带、赤道带海洋气候环境下长期可靠使用,其全寿命周期费用可控。[9]

(2) 传动件应选用优质调质合金钢、渗氮合金钢、渗碳合金钢,对于低合金高强度结构钢的选用须关注其低温冲击韧性,可结合改性处理或镀覆处理提高耐腐蚀性能。

(3) 铝合金材料应选用耐腐蚀性能优良的5000系铝-镁系列铝合金(如5083、5A05、5A06)、6000系铝-镁-硅系列铝合金(如6061、6063)。避免选用存在剥落腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀倾向的2000系铝-铜系列铝合金(如2A12)[10]、7000系Al-Zn-Mg-(Cu)系列铝合金[11-13]。

(4) 铸造铝合金应选用ZL101A、ZL102、ZL114A等不含铜元素的铝-硅系列铸造铝合金。该类材料具有铸造性能优良、流动性好、线收缩小、热裂倾向低、耐腐蚀性高、焊接性能好等优点。避免选用含铜量较高的铝-硅系列铸造铝合金(如ZL107、ZL110)和铝-铜系列铸造铝合金(如ZL201、ZL202、ZL203、ZL204A、ZL205A等),在海洋气候环境下使用可能发生晶间腐蚀、应力腐蚀而导致失效。[14-16]

(5) 镁合金虽然具有比重小、比强度高、电磁屏蔽性能优越的优点,但是镁电极电位低,极易腐蚀[17],恶劣环境应避免选用。如因重量限制,可选用其他耐腐蚀性能优越的金属合金采用中空蜂窝结构或耐候性好的非金属复合材料来满足刚强度要求。

(6) 奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性、宽温性、无磁性和工艺性,得到广泛应用。奥氏体不锈钢具有点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等倾向,其中晶间腐蚀最危险。含碳量低于0.03%(所谓超低碳不锈钢 )便可以避免晶间腐蚀,添加铌和钛元素可以降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀敏感性。[18]因此,应选用晶间腐蚀敏感性低的奥氏体不锈钢,如06Cr18Ni11Ti(SUS 321)、022Cr19Ni10(SUS 304L)、022Cr17Ni12Mo2(SUS 316L)等。

(7) 铜及其合金具有良好的塑形、导电性、导热性和耐腐蚀性等,是船舶结构材料中应用广泛的材料之一,其耐腐蚀性能的顺序(由低到高)为紫铜、黄铜→锡黄铜(海军黄铜)→铝黄铜、铝青铜→白铜。[19-20]馈线波导应选用铜波导,铜波导耐腐蚀性能远优于铝波导。

3.2 选用耐候性好的非金属材料

非金属材料应选用不长霉、耐老化的聚四氟乙烯、聚碳酸酯、改性聚苯乙烯、ASA塑料和硅橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶等。含有机纤维的材料如羊毛毡、人造革、纸张、黄蜡绸等抗霉性较差。玻璃钢、碳纤维复合材料应选用耐候性好的不饱和聚酯树脂型材料。选用电缆、电线时应关注护套材料的耐候性、抗老化性,比如YGC电缆和AF、AGR电线护套的耐候性、抗老化性能较好。

舱室外电子设备所用的密封圈、密封垫应选用耐候性好的硅橡胶材料。舱室外设备避免选用导电橡胶密封圈(条)。导电橡胶条密封圈(条)普遍存在电偶腐蚀问题,长期使用易导致密封失效,引发电子组件故障。对电磁兼容性要求较高的舱室外电子设备应选用导电密封性能和耐候密封性能兼具的“双峰”型复合导电橡胶密封圈(条)。“双峰”型密封圈(条)外侧为普通硅橡胶,内侧为导电橡胶,将两种材料复合在一起形成“双峰”型密封圈(条)。外侧硅橡胶层起环境密封作用,内侧导电橡胶层实现电磁屏蔽功能。因外侧硅橡胶层实现了环境密封,屏蔽盒内部不会有潮气,使得内层的导电橡胶层与屏蔽盒体之间不会产生电偶腐蚀,从而杜绝了导电橡胶条密封圈(条)而普遍性存在的电偶腐蚀问题,实现了电子组件的高电磁屏蔽的高可靠密封。

3.3 选用合适的零部件

舱室外设备易受到海浪飞溅、雨水、盐雾侵蚀。传动机构的动密封圈存在一定的使用寿命,使用期间如动密封圈失效可能导致盐雾、雨水、海浪、飞沫等侵蚀支承轴承,使轴承腐蚀失效,引发故障。一般轴承材质为GCr15、GCr15SiMn,极易腐蚀。因此,对于某些部位的支承轴承应选用不锈钢轴承。不锈钢轴承材料通常为9Cr18、9Cr18Mo(440C)、6Cr14Mo(X65Gr13、DD400)和氮化不锈钢。对不锈钢轴承进行额定寿命计算,相同轴承型号产品通常取9Cr18钢的额定动载荷与GCr15相同,额定静载荷常取GCr15产品的75%~80%。[21]注意计算轴承的修正额定寿命,确保轴承选型满足系统要求。

紧固件选择A4系不锈钢材质,耐腐蚀性能优于A2系不锈钢。高强度合金钢紧固件则选用电镀锌镍合金的产品,耐腐蚀性能远优于镀锌产品。[22]对质量限制要求高的设备,可选用钛合金材质的紧固件。[23]可选用耐落螺钉或防松螺母,防止振动引发的联接松动。定位销、开口销、挡圈、铆钉、卡箍、喉箍、油嘴等标准件应尽可能选用全不锈钢材质产品。机箱拉手、助推助拔锁紧器应选用耐腐蚀性能高的产品,避免表面锈蚀而影响美观。电连接器壳体应选用022Cr17Ni12Mo2(SUS 316L)不锈钢材质,避免选用铝合金化学镀镍的产品。

4 抗恶劣环境工艺技术

工艺设计中应满足结构工艺“三防”设计要求,较多地选用防锈铝、不锈钢等耐腐蚀、防霉变的优质材料,选用电镀、氧化、高性能的油漆涂覆或双重防护、密封胶封堵、防锈油脂、热缩套管等防蚀措施,提高抗腐蚀能力,延长产品的使用寿命。

4.1 材料改性处理技术

根据材料的性能、状态、应力的存在与分布情况,通过对金属材料进行冷、热加工和热处理的改性处理或在非金属材料制造中加入抗老化剂和稳定剂,以进一步提高材料的抗腐蚀性能和耐候性能。

(1) 改善金属材料的金相组织,如奥氏体不锈钢进行固溶处理可以降低晶间腐蚀的敏感性。[18]避免选择对腐蚀敏感的热处理状态,如奥氏体不锈钢去应力退火温度过高,温度到达敏化区会降低耐晶间腐蚀的性能,必须重新进行固溶处理。

(2) 对铸造件、焊接件喷砂处理。

(3) 消除加工应力和变形,减小残余应力,能够提高金属材料的耐腐蚀性能和疲劳寿命。

(4) 对合金钢类传动件进行QPQ处理、渗氮处理。舱室外设备的传动机构其动密封圈存在一定的使用寿命,如使用期间动密封圈失效可能导致盐雾、雨水、海浪等侵蚀传动件。传动轴、销等零件可选用优质调质钢调质后进行QPQ处理。QPQ处理技术实现了黑色金属的热处理技术和防腐蚀技术的复合、耐磨性能和抗腐蚀性能的复合、渗氮工序和氧化工序的复合、氮化物和氧化物的复合,是一种应用广泛的黑色金属表面强化改性技术。[24]滚珠丝杠可选用38CrMoAlA优质氮化钢调质后进行渗氮处理,具有优异的耐磨性能、耐疲劳性能、耐腐蚀性能及耐高温性能,比GCr15轴承钢材质的滚珠丝杠耐腐蚀性能优越很多。

4.2 表面镀覆处理技术

(1) 结构件尽量避免电镀贵金属,贵金属镀层如金、银耐腐蚀性能较差。

(2) 钢制零件电镀锌镍合金是近20年来兴起的一种防腐蚀性能优越的阳极性镀层。锌镍合金镀层一般是指含镍质量分数20%以下的低镍含量合金镀层。含镍质量分数在10%~15%的锌镍合金镀层的耐磨性能和耐腐蚀性能是纯锌镀层的3~6倍。钝化处理的锌镍合金镀层的耐腐蚀性能是钝化后锌镀层的3~5倍,甚至比镉镀层更高。[25-29]钢件应避免选用镀铜、镀镍、镀铬等阴极性镀层,其防腐蚀可靠性较低。

(3) 铜合金通常采用钝化处理或电镀锌镍合金,耐腐蚀性能得到提高。对于需进行锡钎焊或需提高导电性能的通常进行镀镍银处理。

(4) 不锈钢制品通常进行钝化处理。

(5) 铝合金零件需实现电磁屏蔽功能的应进行化学导电氧化处理。铝合金结构件应优先进行硫酸阳极氧化、铬酸盐封闭处理,尤其是舱室外铝合金制品更应采用该处理来提高防腐蚀能力。[25]也可以采用微弧氧化处理(Microarc oxidation, MAO)。微弧氧化处理技术是在铝合金、镁合金、钛合金表面原位生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层的新工艺。[30]微弧氧化处理是通过相应电参数与电解液的组合,依靠电晕、辉光、微弧放电的瞬时高温高压作用,使材料表面氧化层处在高温高压作用下产生结构和相变化而形成微晶、非晶结构的氧化物陶瓷层。该陶瓷层具有多种优于阳极氧化膜层的性能。铝合金零件应避免选用铝镀镍、铝镀镍银等阴极性镀层,其防腐蚀可靠性较低。

(6) 铸造铝合金采用传统的喷砂喷漆工艺很难满足舱室外恶劣环境的长期使用要求。Ⅰ、Ⅱ类砂型铝合金铸件可以采用硫酸阳极氧化、铬酸盐封闭处理或微弧氧化处理,抗腐蚀性能显著提高。[31]

(7) 舱室外馈线系统如采用铝波导时可以采用硫酸阳极氧化、铬酸盐封闭处理,以确保可靠地满足恶劣气候环境的长期使用要求。[32]

(8) 钛合金零件可以进行阳极氧化处理和微弧氧化处理,表面生成绝缘氧化膜,提高耐腐蚀性能,并可避免异种金属间产生的电偶腐蚀。

4.3 非金属涂料的涂覆

(1) 对自制的铁氧体器件、线圈、绝缘板、支架等和其他零部件包括装联后的线扎喷涂绝缘涂料,以提高其三防能力。真空浸渍是对变压器线圈、绕组等部件提高绝缘性能的工艺技术。经环氧树脂绝缘漆真空浸渍处理的线圈、绕组提高了绝缘性能和防潮能力,增加了粘接强度,提高了抗振动、冲击能力。

(2) 对PCB组件内的重心较高、质量较大的元器件以及导线采用3140RTV硅酮胶进行粘接固定,以提高PCB组件抗振动、冲击能力。

(3) 灌封是指将树脂、涂料等渗透到变压器、电子组件等电路系统、元件或部件的所有空隙进行封装,或将密封防护材料埋封在电连接器或部件露出的导线周围,以提高产品的三防能力和抗振动、冲击能力。变压器类一般在线圈、绕组经真空浸渍处理后均采用环氧树脂进行端封或整体灌封。舱室外、舰船甲板上的PCB组件原则上应采用704硅橡胶、3140RTV硅酮胶或高导热有机硅凝胶进行整体灌封。电连接器与电缆连接的焊点易受冷凝水及饱和湿气的侵蚀造成短路、腐蚀、脱焊等故障, 必须用硅橡胶灌封处理,以提高三防性能和抗振动、冲击性能。

(4) 湿装配是指根据需要在装配零部件表面涂覆硅橡胶等涂料在涂料还是液态时进行装配的一种工艺方法。特别是舱室外设备,在金属装配面间,以及螺钉或螺栓在装入时或螺母拧入时涂满硅橡胶进行湿装配,固化后起到良好密封作用而隔离电解液,可以有效防止电偶腐蚀和缝隙腐蚀。舱室内设备,在螺钉、螺栓或螺母装配时涂覆螺纹锁固剂(厌氧胶)进行湿装配,固化后可以提高螺纹连接的抗振动能力。

(5) 通常对PCB组件喷涂三防绝缘涂料来提高其防霉菌、防盐雾、防湿热能力。对于中频以下PCB组件喷涂丙烯酸酯树脂类和聚氨酯类三防清漆综合防护效果较好,对于化学导电氧化处理的屏蔽盒等金属表面喷涂B01-35丙烯酸聚氨酯清漆,其附着力较好,因而防护效果更好。对于5 GHz以下微波组件中的微带线路防护可采用10 μm Parylene C型涂层。

(6) 波导和馈源(铜合金镀银、铜合金镀铜钝化处理或铝合金化学导电氧化处理)内腔灌涂丙烯酸清烘漆,可以显著提高耐腐蚀性能。

(7) 设备零部件在进行了改性处理、镀覆处理后,再在表面喷涂油漆,尤其是舱室外设备,在表面喷涂环氧封闭底漆、环氧云铁中间层、氟碳面漆[30]形成综合涂装体系,可以进一步提高设备的防腐蚀性能。以氟树脂为主要原料制作的氟碳漆具有优良的耐候性能、耐久性能、耐腐蚀性能。

(8) 天线、天线罩可喷涂防覆冰涂料。

5 结束语

舰载雷达电子设备的环境适应性是系统的重要战技指标之一。为了确保舰载雷达电子设备的环境适应性,需要优选原材料、零部件、元器件,综合运用抗恶劣环境工艺技术,将隔振缓冲设计、热设计、电磁兼容设计、三防设计等贯穿到产品的设计全过程中。随着微组装技术的发展,雷达电子设备朝着采用微型元器件密集组装的薄小体积结构方向发展,设备的三防性能更成为影响可靠性的重要因素。舰载雷达电子设备的环境适应性在研制定型阶段虽然经过鉴定试验的验证,但是环境适应性设计是一个巨大的系统工程,错综复杂,因而有些问题在装备经过相当长时间的服役使用后才会暴露出来。因此,需要不断收集用户反馈的故障信息,进行分析、总结,形成恶劣环境适应性设计注意事项或设计禁忌,持续改进,不断提高舰载雷达电子设备的耐受各种恶劣环境条件的适应能力,仍然是当前舰载雷达电子设备研制生产企业的重要任务。同时,相关结构工艺技术人员应重点关注和研究提高舰载雷达电子设备环境适应性的新材料、新技术、新结构和新工艺。

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