某型雷達裝備批產環境適應性改進設計

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境適應性能，這也是雷達可靠性的基本保證。根據使用雷達時的極端環境特點，分析研究了設備使用過程中出現的典型耐環境問題，系統地提出了解決措施，并在批產過程中進行了一系列的環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境耐受能力，充分發揮了雷達裝備的使用效能。

關鍵詞：雷達設備;環境適應性;效能評價

前言：環境適應性是指裝備在其壽命周期內，對抗各種環境應力的作用，能夠實現其所有預定功能和性能，或不被破壞的能力。環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境所致。所以，對雷達設備在批生產階段進行環境適應性設計改進迫在眉睫。

一、某雷達使用環境特點

以屬于在熱帶海洋性季風氣候使用的雷達為例，環境惡劣，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，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，而且持續時間較長。

二、環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境條件下銹蝕嚴重，天線饋電密封設計缺陷出現并在低溫或濕氣的環境條件下打火，電源驅動器等機電設備因環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格造成腐蝕，液壓控制系統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境條件中霉害，表面鍍膜設計不嚴格或表面鍍膜材料環境條件中耐候性能缺陷造成表面保護層損壞等﹐都嚴重影響了生產性能的正常發展。

三、環境適應性改進設計

環境適應性設計優化，既是增強產品的抗環境污染性能，提升產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、聯網，安全可靠的持續管理工作和可靠性的自然環境適應性"，實現雷達設備在未來作戰中最高效率的必然手段之一。

在環境設備改善方案設計的初期，必須根據設備在生產、貯存、運送和應用等過程中所可能出現的一切外界影響因素，以及內部大氣環境條件、誘發環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境保護要求進行了工程分析，并確定為適應武器的環保應用條件所應當進行的抗環境影響的改善設計，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境下的嚴酷天氣，同時還要能夠可靠地連續工作。不良環境也是導致電子設備性能下降或者損壞的主要因素，已經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失靈，在所有機電系統的失靈中，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;在戶外應用的發電機、機電控制元件，優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;發射組件、功分/合成網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，容易產生電位差等問題，在實際使用過程中，非常容易產生銹蝕，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分的物料，都很易于發生生物侵害，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，或者利用鎧裝電纜布置線路;

④使用了多個高頻發射器，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罩的裝置，并經常應用生物殺傷劑（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）均未出現銹蝕、進水的跡象。同時，通過對環境適應性改善后的設備，通過較長時間應用，并未發生明顯銹蝕現象，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。

參考文獻：

[1]吳進，羅嵐，劉勇，等.Mg-Al系鎂合金的耐蝕性能研究進展[J].腐蝕與防護.2018，39（9）.651-657.

[2]高亮安.天線安裝支架電鍍鋅鎳合金[J].電鍍與涂飾.2018，37（4）.184-186.

[3]鐘登寬，陳文君，周水峰.ZL205A材料在海洋環境中腐蝕開裂的解決措施[J].兵器裝備工程學報.2018，39（11）.164-167.

[4]錢建國，郝延剛.ZL102、ZL101A砂型鋁合金鑄件的防腐研究[J].價值工程.2017，36（32）.120-122.25268EC8-A7D2-4518-8395-253A31F0606C