淺析軍用計算機環(huán)境適應性技術

高柯

航空工業(yè)西安航空計算技術研究所 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和熱學等，電磁學因子主要是敵軍電磁打擊和電子設備的輻射干擾，熱學因子主要是高溫與低溫，要想促使軍用計算機安全運作，應圍繞電磁兼容技術、通風散熱技術等方面進行深入探索，具體如下。

1 電磁兼容技術

研究煩瑣體系以及簡便體系，任意干擾因素的出現(xiàn)都應涉及基礎條件，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施。對于軍用車載計算機而言，電磁兼容加固技術的具體分析，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備。敏感設備成為優(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計進行干擾能量隔斷傳播，繼而完成電磁兼容的目標。

1.1 屏蔽技術

其一，選取材料。現(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構以及鋁結構，重點是由于鋁板與鋁合金板存在顯著導電性[1]，一般不會出現(xiàn)變形，可妥善處理電磁兼容縫隙問題。通過部分科學的結構設計，賦予鋼板結構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。總體而言，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)，應該及時在計算機結構設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，計算機機箱結構中通風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散熱孔，要想確保計算機工作過程中保持一定的通風散熱性能，那么關鍵點便是散熱孔的處理，完善計算機電磁兼容技術的科學應用。加工通風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置，以提升計算機通風散熱性能為前提，可選取風壓損失量比較小的波導板進行通風散熱孔問題處理，圍繞對應極限標準計算波導板的截止頻率，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置，引進連接器壓接屏蔽層，對應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)部的結合。

1.2 濾波技術

輻射耦合與傳到耦合成為影響電磁能量傳遞的基礎方式，依托屏蔽技術能夠控制輻射耦合現(xiàn)象，適應軍用計算機抗電磁干擾要點，還要借助濾波技術控制好傳導耦合。與此同時，軍用計算機應建立在電源供電基礎之上，按照實際條件的差異化進行電源220V與50Hz交流電提供，一些直接提供對應的直流電壓，不管是交流電源或者直流電壓，均會生成嚴重的傳到電磁干擾。電源線干擾信號來源于空間電磁場的感應信號，諸多電子設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，難以獲取可供設計使用的恒定數(shù)值，所以電源濾波器處于非阻抗狀態(tài)中作業(yè)；其次電磁干擾頻譜比較寬，結合低頻與超高頻保存在電磁干擾能量體系中[2]。對應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，對傳導干擾進行一定范圍控制。

2 抗振動沖擊技術

戰(zhàn)場自然環(huán)境相對惡劣，對應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)部存有附加應力以及交變應力，深入擴展內(nèi)部缺陷，繼而產(chǎn)生沖擊斷裂結果。

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

計算機加固技術組成中，抗振動沖擊加固技術是重要分支，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]。可變電容器片子共振過程中，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計算機相對脆弱的部件，還是抗振動沖擊的關鍵部件，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，設置低質(zhì)量磁頭對彈性臂進行支撐，設計相對靈敏的主軸制動機構，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妥善的完成減震器設計，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計算，如果選擇兩端固定的安裝方案，可以適應抗振動沖擊要點，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計，需求的材料是存在差異的，特別是野外環(huán)境應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

科學技術的產(chǎn)生之后，計算機長期運用在軍事領域內(nèi)，可以說目前軍用計算機發(fā)展為軍隊作戰(zhàn)水平提升的關鍵條件，研制與生產(chǎn)軍用計算機，作為權衡國家現(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產(chǎn)生影響。然而軍用計算機的廣泛應用，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，應用計算機可關聯(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，比如在防空導彈控制過程中，導彈武器系統(tǒng)的運用要求為：反應時間相對短一些，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，繼而嚴格的要求計算機具備高可靠性。后續(xù)的計算機應用，軍用計算機可完成信息網(wǎng)絡建設，以電子信息網(wǎng)絡平臺為前提進行全球化網(wǎng)絡建設，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)絡資源化布設，賦予軍用計算機更多的網(wǎng)絡化性能，由此形成多功能的計算機網(wǎng)絡體系，全面發(fā)揮軍用計算機的價值和效用。

5 結束語

綜上所述，開展淺析軍用計算機環(huán)境適應性技術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和濾波技術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，依托有效的技術進行整體隔振以及單一隔振融合，起到顯著的隔沖成效。