宗楠 樸相范 王博 魏全超 楊帆

摘 要：對雷達(dá)設(shè)備的最基本要求就是良好的環(huán)境適應(yīng)性能，這也是雷達(dá)可靠性的基本保證。根據(jù)使用雷達(dá)時的極端環(huán)境特點，分析研究了設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的典型耐環(huán)境問題，系統(tǒng)地提出了解決措施，并在批產(chǎn)過程中進(jìn)行了一系列的環(huán)境適應(yīng)性改進(jìn)設(shè)計及驗證工作，有效提升了設(shè)備壽命周期內(nèi)的環(huán)境耐受能力，充分發(fā)揮了雷達(dá)裝備的使用效能。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)設(shè)備;環(huán)境適應(yīng)性;效能評價

前言：環(huán)境適應(yīng)性是指裝備在其壽命周期內(nèi)，對抗各種環(huán)境應(yīng)力的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)其所有預(yù)定功能和性能，或不被破壞的能力。環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計是雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要任務(wù)之一。相關(guān)文獻(xiàn)表明，電子設(shè)備50%以上的故障是由惡劣環(huán)境所致。所以，對雷達(dá)設(shè)備在批生產(chǎn)階段進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計改進(jìn)迫在眉睫。

一、某雷達(dá)使用環(huán)境特點

以屬于在熱帶海洋性季風(fēng)氣候使用的雷達(dá)為例，環(huán)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(dá)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(fēng)雨，雨量的季節(jié)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(fā)，高溫高濕。

太陽輻射強。日照時間長，太陽光輻射強烈。

臺風(fēng)影響。夏秋兩季常受到臺風(fēng)（一般臺風(fēng)12-13級，強臺風(fēng)13-15級，超強臺風(fēng)大于15級）侵襲，這些臺風(fēng)不僅來的突然，而且持續(xù)時間較長。

二、環(huán)境適應(yīng)性的典型問題

當(dāng)前，有些雷達(dá)等技術(shù)設(shè)備交付使用后，在自然環(huán)境適應(yīng)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(huán)境條件下銹蝕嚴(yán)重，天線饋電密封設(shè)計缺陷出現(xiàn)并在低溫或濕氣的環(huán)境條件下打火，電源驅(qū)動器等機電設(shè)備因環(huán)境保護(hù)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(guī)格造成腐蝕，液壓控制系統(tǒng)等防護(hù)工藝設(shè)計不合理造成耐鹽霧性腐蝕、生銹，機箱柜子等散熱能力設(shè)計不合理造成組件器件損壞，PCB電路板等在高濕鹽霧環(huán)境條件中霉害，表面鍍膜設(shè)計不嚴(yán)格或表面鍍膜材料環(huán)境條件中耐候性能缺陷造成表面保護(hù)層損壞等﹐都嚴(yán)重影響了生產(chǎn)性能的正常發(fā)展。

三、環(huán)境適應(yīng)性改進(jìn)設(shè)計

環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計優(yōu)化，既是增強產(chǎn)品的抗環(huán)境污染性能，提升產(chǎn)品安全性與可用率的必須條件，又是落實實施對雷達(dá)設(shè)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(lián)網(wǎng)，安全可靠的持續(xù)管理工作和可靠性的自然環(huán)境適應(yīng)性"，實現(xiàn)雷達(dá)設(shè)備在未來作戰(zhàn)中最高效率的必然手段之一。

在環(huán)境設(shè)備改善方案設(shè)計的初期，必須根據(jù)設(shè)備在生產(chǎn)、貯存、運送和應(yīng)用等過程中所可能出現(xiàn)的一切外界影響因素，以及內(nèi)部大氣環(huán)境條件、誘發(fā)環(huán)境影響條件以及二者的相互結(jié)合，綜合運用多方面的專門技術(shù)手段，研究制定了環(huán)境適應(yīng)性改善方案設(shè)計的總體設(shè)計原則以及試驗項目。

設(shè)計進(jìn)行過程中，對設(shè)備壽命周期所剖面的環(huán)境保護(hù)要求進(jìn)行了工程分析，并確定為適應(yīng)武器的環(huán)保應(yīng)用條件所應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的抗環(huán)境影響的改善設(shè)計，大致概括為如下四方面內(nèi)容。

（一）采取可靠的防水密封結(jié)構(gòu)形式

不同于一般設(shè)備的另一項主要特征是，不僅需要對抗不同使用環(huán)境下的嚴(yán)酷天氣，同時還要能夠可靠地連續(xù)工作。不良環(huán)境也是導(dǎo)致電子設(shè)備性能下降或者損壞的主要因素，已經(jīng)計算了近十年間雷達(dá)設(shè)備的所有相關(guān)故障，百分之二十六以上的原因是由于機電系統(tǒng)失靈，在所有機電系統(tǒng)的失靈中，因為防水密封設(shè)計失靈而導(dǎo)致的故障就占了將近百分之三十五。所以，防水密封設(shè)計的完善，是增強雷達(dá)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(shè)備的應(yīng)用效能和使用壽命的關(guān)鍵措施。

（二）使用耐腐材料和防護(hù)等級高的機電器件

在符合鋼強度結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上，盡可能采用如316等耐腐蝕能較強的不銹鋼材質(zhì)，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(xiàn)多重保護(hù);密閉結(jié)構(gòu)件首選防蝕性材質(zhì)，或通過可靠的抗蝕表面處理的密閉結(jié)構(gòu)件;在戶外應(yīng)用的發(fā)電機、機電控制元件，優(yōu)先選擇防護(hù)級別較高的軍用類元件，比如選擇保護(hù)級別IP65以上的電源和驅(qū)動器;緊固件選用由合格供方提供的不銹鋼材質(zhì)緊固件，或者通過密封膠粘劑或潤滑脂再次密封保護(hù);防止與電位差很大的不同金屬材料交叉碰撞，形成電化學(xué)腐蝕;發(fā)射組件、功分/合成網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵的腔體構(gòu)件選擇氣密結(jié)構(gòu)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(hù)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(hù)。

（三）采用合理的表面處理工藝

目前，最常見的機械表面保護(hù)處理手段主要有涂覆、鍍層、化學(xué)鍍、熱噴漆、熱浸鍍、機械表面改性等技術(shù)，也是對機械設(shè)備表面進(jìn)行"三防"的主要手段。傳統(tǒng)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(shù)，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(chǎn)生電位差等問題，在實際使用過程中，非常容易產(chǎn)生銹蝕，因此在工程設(shè)計中使用了QPQ（碳氮共滲）表面處理技術(shù)，有強大的防銹蝕能力和耐磨性能;構(gòu)架、轉(zhuǎn)臺等機械主要的支承結(jié)構(gòu)件，選用了優(yōu)質(zhì)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(jìn)行三防漆加工后，對集成電路、焊點、集成電路接口等進(jìn)行防霉加工后，對接插件等進(jìn)行導(dǎo)電防護(hù)加工后;對戶外的非金屬材料等優(yōu)先進(jìn)行高耐候護(hù)套保護(hù)，并噴涂氟碳漆等高耐候涂料保護(hù)。

（四）改善生物環(huán)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(yǎng)分的物料，都很易于發(fā)生生物侵害，木制品和木質(zhì)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(zhì)物）都非常容易遭受霉菌侵害。這種材質(zhì)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(nèi)的許多非金屬材料和金屬。在設(shè)計改進(jìn)過程中，采用了下列措施：

①凡是裸露于適合長霉的氣候環(huán)境條件下的電氣設(shè)備，宜采用耐霉保護(hù)措施，以滿足電氣設(shè)備詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耐霉程度;

②露天所用的裝置、埋地電纜和設(shè)備等，應(yīng)當(dāng)具備防止鼠、螞蟻和害蟲蛀咬的能力，把線纜盡量埋設(shè)于圍墻內(nèi)，把線纜適當(dāng)布置于走線槽或電纜連接的大型橋梁內(nèi);

③電纜槽、電纜橋架、配電箱、各種電器等的進(jìn)線孔要封閉得嚴(yán)密，對戶外的線路，如果條件允許，還可對電纜鋪設(shè)線路的專用制鼠網(wǎng)，或者利用鎧裝電纜布置線路;

④使用了多個高頻發(fā)射器，當(dāng)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(yuǎn)之;

⑤不應(yīng)用封閉機殼和保護(hù)網(wǎng)罩的裝置，并經(jīng)常應(yīng)用生物殺傷劑（殺蟲劑、殺鼠劑）。

結(jié)束語：對雷達(dá)裝置進(jìn)行以上環(huán)境適應(yīng)性改造后，改進(jìn)設(shè)計成效突出，且全部被關(guān)注部位（部件）均未出現(xiàn)銹蝕、進(jìn)水的跡象。同時，通過對環(huán)境適應(yīng)性改善后的設(shè)備，通過較長時間應(yīng)用，并未發(fā)生明顯銹蝕現(xiàn)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(wù)成本。

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