過石正，過希文

（1.國營第零八七一總廠，安徽 六安 237010；2.安徽大學(xué)，安徽 合肥 230601）

0 引言

自然界中陽光、空氣、水三要素的復(fù)雜交替變化，使雷達處于高溫、高濕、高鹽霧、高紫外線輻射形成的惡劣環(huán)境中，對雷達產(chǎn)生長期的、不間斷的、漸進的、復(fù)雜的綜合作用效應(yīng)，從而使雷達天線等金屬構(gòu)件產(chǎn)生嚴重的腐蝕，線源罩和線纜等高分子材料快速老化，進而使雷達的剛強度下降直至垮塌，電氣絕緣性能下降，介電常數(shù)增大，直至報廢。因此，各國都極其關(guān)注雷達腐蝕控制中的總體、電訊、結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計技術(shù)。

1 腐蝕控制總體設(shè)計

1.1 設(shè)計程序

在某雷達綜合方案論證與方案技術(shù)設(shè)計階段，首先針對該雷達預(yù)期最典型的惡劣使用環(huán)境中腐蝕因素和腐蝕程度進行故障模式及危害程度分析，從而提出該雷達腐蝕控制的指標，并將此定性與定量指標納入到雷達的性能指標中，作為雷達在腐蝕控制中電訊、結(jié)構(gòu)、工藝方案的設(shè)計輸入；其次通過具體設(shè)計技術(shù)措施來實現(xiàn)該雷達腐蝕控制的目標。其設(shè)計程序如圖1所示。

1.2 總體方案設(shè)計

按照上述程序結(jié)合雷達工作環(huán)境特點，以南海西沙試驗站典型氣候特征為設(shè)計依據(jù)，即高溫（極端高溫50℃，年平均溫度27℃）、高濕（年平均降雨量1 990 mm，年平均濕度86%以上）、高鹽霧（平均鹽霧18 mg／m3）、強紫外線輻射（年平均日照2 780 h）等典型熱帶海洋雨林氣候為主，兼顧北方低溫（極端低溫-40℃）、沙塵暴（最高12級風(fēng)沙塵暴）等高原干熱沙漠氣候，確立雷達使用壽命為20年。

圖1 雷達腐蝕控制總體設(shè)計程序

全面分析雷達天線、天線座、饋線、方艙、空調(diào)、運輸平臺、機柜、分機、電子設(shè)備、線纜等主要部件在壽命周期內(nèi)由于腐蝕可能發(fā)生的主要故障及危害程度。如天線等金屬材料產(chǎn)生的腐蝕形式及速率以致產(chǎn)生強度下降問題；饋線系統(tǒng)腐蝕而產(chǎn)生的高頻電氣性能下降問題；線源罩等高分子材料由于輻射產(chǎn)生的加速老化而影響線源電氣性能問題；電路表面由于霉菌作用產(chǎn)生電性指標與絕緣性能下降等問題。在此基礎(chǔ)上，參照美軍MIL-F-14072D《地面電子設(shè)備精飾》規(guī)范，進而確立雷達在腐蝕控制上定性定量的總體要求，其中對雷達戶外部分防護要求達到Ⅰ級（暴露，主要指直接處于自然環(huán)境中部分如雷達天線等），對雷達艙內(nèi)部分防護要求達到Ⅱ級（遮蔽，主要指雷達方艙內(nèi)機箱、機柜等），從而分別在電訊、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計中提出相適應(yīng)的腐蝕控制措施，為實現(xiàn)該雷達預(yù)期使用壽命20年提供充分的依據(jù)。

2 腐蝕控制電訊設(shè)計

2.1 設(shè)計程序

電訊中的電路是在一定的環(huán)境介質(zhì)下工作，因此應(yīng)根據(jù)電訊方案的指標要求考慮到該電路在其環(huán)境條件下的生存能力，如果電路設(shè)計時所選取的器件不能滿足環(huán)境要求，就必須采用相適應(yīng)的腐蝕控制設(shè)計技術(shù)，在雷達腐蝕控制電訊設(shè)計中宜綜合應(yīng)用上述技術(shù)，以提高雷達的腐蝕控制能力。其設(shè)計程序如圖2所示。

圖2 雷達腐蝕控制電訊設(shè)計程序

2.2 電訊防腐設(shè)計

針對雷達特點，按照雷達總體方案中腐蝕控制的設(shè)計輸入，從電訊設(shè)計上采取如下技術(shù)：

（1）接插件、微波器件：在優(yōu)先選取表面耐磨、耐蝕性高如鍍金的接插件、微波器件的基礎(chǔ)上，對需要接觸導(dǎo)電的表面再涂覆一層DJB-823電接觸固體薄膜保護劑，此保護劑覆蓋在接插件、微波器件上形成的薄膜不僅潤滑接觸件、降低插拔力、提高可靠性，還顯著提高表面的防腐性能。

（2）高頻饋線器件：高頻饋線器件中如同軸線的內(nèi)外導(dǎo)體、鉸鏈、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等，要求表面有優(yōu)良的導(dǎo)電性能以降低駐波與損耗，同時又要有優(yōu)異的耐腐蝕性能，因此宜在導(dǎo)體的表面上采用鍍銀，然后再涂覆LY-9205電接觸表面潤滑保護劑，該保護劑經(jīng)國家檢測機構(gòu)檢測既可以防止銀層氧化變色，又可大幅提高其防潮、防霉、防鹽霧性能。

（3）電纜插頭、插座：室外的所有電纜插頭、插座均選用優(yōu)質(zhì)防水密封型號，電纜與插頭的連接采取密封膠與熱縮套管封裝，插頭與插座連接后纏繞3 M防水膠帶，經(jīng)試驗驗證密封防潮效果很好。

（4）分機內(nèi)高壓、變壓器件：采用環(huán)氧樹脂灌封技術(shù)使器件與大氣隔絕，此方法既不影響器件的電氣性能又能防止腐蝕與霉菌的腐蝕，還能起到對器件的加固與隔震保護作用。

（5）電路、分機、線纜、元件安裝板：由于這些器件大都處于方艙內(nèi)，而艙內(nèi)電子設(shè)備密集度高，屬于不能氣密的相對密閉體，在南方的夏季容易聚集潮濕氣體而導(dǎo)致霉菌滋長。同時電路及分機上印制板的焊點與焊盤還存在著電位差，因此采用SO1-3聚氨基甲酸酯絕緣清漆與對硝基苯酚作為防霉涂料，經(jīng)驗證該防霉涂料對霉菌有廣泛強烈的抑制和殺滅作用，效力持久，穩(wěn)定性高，對材料與器件無副作用，經(jīng)檢測防霉效果達到Ⅰ級。

（6）線源：線源是雷達天線發(fā)射與接收電子波的重要器件，又直接處于大氣環(huán)境中，因此將單根線源用進口復(fù)合材料制造的抗老化與耐蝕性較高同時電氣損耗又低的線源罩進行密封罩蓋，線源罩外形與線源共形，相互間用252西卡密封膠封裝，封裝后充氣浸水檢測，確保線源與大氣環(huán)境相隔絕。

（7）發(fā)射功分網(wǎng)絡(luò)、接收波束形成網(wǎng)絡(luò)等功率分配／合成器：盒體端蓋采取O型密封圈加導(dǎo)電密封膠進行膠接密封，封裝后充氣檢測，達到既密封又導(dǎo)電的目的。

（8）方艙內(nèi)電子設(shè)備的環(huán)境控制：為進一步提高其防腐可靠性，根據(jù)方艙特點，在對方艙內(nèi)所有電子器件采取防腐措施的基礎(chǔ)上，通過空調(diào)系統(tǒng)降低艙內(nèi)濕度和溫度，抑制霉菌繁殖生長，同時通過優(yōu)化風(fēng)道路徑和進風(fēng)過濾裝置，給艙內(nèi)電子設(shè)備創(chuàng)造一個良好的環(huán)境條件。

（9）隨機備件包裝腐蝕控制：采取鋁塑布材料密封包裝，密閉腔體內(nèi)充入氣相緩蝕劑等措施。

3 腐蝕控制結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 設(shè)計程序

在雷達腐蝕控制中，戶外天線與饋線系統(tǒng)的腐蝕控制設(shè)計是重中之重，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計師的腐蝕控制意識與設(shè)計技術(shù)水平的高低將對雷達的腐蝕控制起到十分重要的作用。其設(shè)計程序如圖3所示。

在雷達腐蝕控制結(jié)構(gòu)設(shè)計中宜綜合應(yīng)用上述設(shè)計技術(shù)，以提高雷達腐蝕控制綜合能力。

圖3 雷達腐蝕控制結(jié)構(gòu)設(shè)計程序

3.2 結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計

針對雷達特點，按照雷達總體方案中腐蝕控制設(shè)計輸入，從結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)上采取如下措施：

（1）材料的選擇：選取合適的耐蝕材料是腐蝕控制結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，該雷達的天線、天線座、舉升機構(gòu)、運輸平臺等承受載荷大的構(gòu)件均采用剛強度高、耐蝕性優(yōu)良、可焊可鍍可涂工藝性好的瑞典進口高強度鋼板Do mex 700 mc；戶外螺釘螺母均采用耐蝕性優(yōu)異的不銹鋼材料1Cr18Ni9Ti；方艙及艙內(nèi)機柜機箱插件均采用耐蝕性高的防銹鋁3 A21。

（2）異種金屬的搭接：在結(jié)構(gòu)設(shè)計上力求避免異種金屬間搭接，對無法避免類似波導(dǎo)支架與天線骨架中鋁與鋼件相裝配產(chǎn)生的電位差腐蝕，采取接觸表面先涂復(fù)或加裝材料進行改性的技術(shù)措施，如鍍、膠、漆、薄膜等將二者間予以隔離后再裝配，然后再用密封膠進行封隙處理，以徹底消除電位差腐蝕現(xiàn)象。

（3）密封性結(jié)構(gòu)設(shè)計：針對雷達的結(jié)構(gòu)特點，分別采用了焊接密封、膠接密封、密封件密封、隔離密封等結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)來提高雷達的腐蝕控制能力。雷達天線骨架、翻轉(zhuǎn)背架、舉升機構(gòu)、運輸平臺等結(jié)構(gòu)件采用焊接密封，高強度鋼板折彎后進行對接焊接，焊縫連續(xù)致密地組焊成密閉腔體，焊后進行爐內(nèi)退火或振動時效去應(yīng)力，并作氣密性檢測、無損檢測焊縫致密性，確保大型結(jié)構(gòu)件內(nèi)腔與大氣隔絕，有效阻斷構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生大氣腐蝕的可能性。雷達天線座上采用膠接密封、密封件密封、隔離密封等綜合設(shè)計手段以阻斷雨水可能對天線座的侵蝕，例如由于轉(zhuǎn)盤端面直徑大，考慮采用V形旋轉(zhuǎn)密封圈和迷宮式密封圈密封；維修窗口需拆卸考慮采用O型密封圈密封；轉(zhuǎn)盤與底座之間旋轉(zhuǎn)考慮采用齒形結(jié)構(gòu)密封；大軸承采用自身帶密封圈的軸承，防止?jié)櫥男孤┡c外界灰塵的進入。雷達旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，采取O形密封圈的靜密封和唇型密封圈的動密封雙重密封防護措施；同時在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)頂端上再加裝防護罩。雷達俯仰舉升機構(gòu)上的絲杠裸露部分涂潤滑油封裝后再用柔性人造革防護套防護，絲杠與減速箱的進出口采用毛氈密封防護。

（4）細節(jié)設(shè)計的技巧：該雷達在腐蝕控制結(jié)構(gòu)設(shè)計中還重在細節(jié)的設(shè)計技巧上，如凡暴露在室外的結(jié)構(gòu)件均要避免如孔洞、縫隙、凹槽的積水結(jié)構(gòu)，戶外件避免有縫隙的焊接、鉚接以及搭接防止產(chǎn)生縫隙腐蝕等，這些要求通過制定結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范來保證。

（5）饋線系統(tǒng)：對全饋線系統(tǒng)充干燥氣體進行密封保壓趕潮，導(dǎo)體間法蘭盤的連接采用開密封槽加密封圈，密封槽按GB1235-76標準設(shè)計，選用O型密封圈，壓縮量在18%～25%間，同時還配備全自動空氣干燥機，實現(xiàn)定壓開機，保證饋線系統(tǒng)內(nèi)部的氣壓在0.03 MPa，提高了饋線系統(tǒng)的腐蝕控制能力。

（6）配套件：按照該雷達腐蝕控制的總體要求，對空調(diào)、線纜、線源罩、方位減速箱、戶外機箱、運載車等外購?fù)鈪f(xié)件，列出全機《腐蝕控制重點配套件目錄與控制要求》，內(nèi)容包括腐蝕控制中定性與定量的性能指標與驗收方法，同時作為外購?fù)鈪f(xié)中技術(shù)協(xié)議的輸入性文件之一。

（7）制定兩本手冊：制定雷達維護手冊和雷達維修手冊，為提高雷達在使用過程中的抗腐蝕能力，延緩腐蝕，提高可靠性，延長使用壽命打下了重要的基礎(chǔ)。

（8）噴、鍍、涂處理：根據(jù)雷達構(gòu)件的材料性質(zhì)、腐蝕控制要求、所處環(huán)境條件等選取滿足產(chǎn)品要求的噴、鍍、涂工藝處理方法。

4 結(jié)束語

本文運用系統(tǒng)設(shè)計思想，強調(diào)從源頭上分析環(huán)境因素對該雷達的危害模式，進而確立腐蝕控制的總體要求。分別從電訊、結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)上采取一系列措施并付諸實施，同時全程實施包括方案設(shè)計、評審、驗證、實施、質(zhì)量監(jiān)控等，從而使該雷達在腐蝕控制設(shè)計技術(shù)上達到新的層次，為實現(xiàn)預(yù)期腐蝕控制目標打下堅實的基礎(chǔ)，經(jīng)8年多使用證明此雷達的腐蝕控制設(shè)計技術(shù)達到預(yù)期效果，并為其他雷達的腐蝕控制提供設(shè)計借鑒。

［1］龔光福.海洋環(huán)境及電子裝備綜合防護技術(shù)［J］.雷達科學(xué)與技術(shù)，2010，6（4）：208-211.

［2］冉士勇，楊曦.納米涂料用于雷達裝備紅外偽裝與隱身［G］／／第九屆全國雷達學(xué)術(shù)年會論文集.北京：國防工業(yè)出版社，2001：982-986.