某型雷达装备批产环境适应性改进设计

宗楠 朴相范 王博 魏全超 杨帆

摘 要：對雷达设备的最基本要求就是良好的环境适应性能，这也是雷达可靠性的基本保证。根据使用雷达时的极端环境特点，分析研究了设备使用过程中出现的典型耐环境问题，系统地提出了解决措施，并在批产过程中进行了一系列的环境适应性改进设计及验证工作，有效提升了设备寿命周期内的环境耐受能力，充分发挥了雷达装备的使用效能。

关键词：雷达设备;环境适应性;效能评价

前言：环境适应性是指装备在其寿命周期内，对抗各种环境应力的作用，能够实现其所有预定功能和性能，或不被破坏的能力。环境适应性设计是雷达结构设计的重要任务之一。相关文献表明，电子设备50%以上的故障是由恶劣环境所致。所以，对雷达设备在批生产阶段进行环境适应性设计改进迫在眉睫。

一、某雷达使用环境特点

以属于在热带海洋性季风气候使用的雷达为例，环境恶劣，主要特点有：

常年高温，年平均气温在25-28 ℃，最冷的月份平均温度在20℃以上，最热时达33 ℃左右，一年中气温变化不大，四季皆夏。

雨水多，湿度大。降雨多，年平均降水量在1300 mm以上，其中三分之一以上是台风雨，雨量的季节分配不均匀，具有集中于下半年的特点，雨后高温，雨水大量蒸发，高温高湿。

太阳辐射强。日照时间长，太阳光辐射强烈。

台风影响。夏秋两季常受到台风（一般台风12-13级，强台风13-15级，超强台风大于15级）侵袭，这些台风不仅来的突然，而且持续时间较长。

二、环境适应性的典型问题

当前，有些雷达等技术设备交付使用后，在自然环境适应性工作方面也暴露出了较多实际问题，比如：部分零配件及元电子器件在湿气环境条件下锈蚀严重，天线馈电密封设计缺陷出现并在低温或湿气的环境条件下打火，电源驱动器等机电设备因环境保护等级不够造成腐蚀或失效，电缆连接器等外接插件采用普通规格造成腐蚀，液压控制系统等防护工艺设计不合理造成耐盐雾性腐蚀、生锈，机箱柜子等散热能力设计不合理造成组件器件损坏，PCB电路板等在高湿盐雾环境条件中霉害，表面镀膜设计不严格或表面镀膜材料环境条件中耐候性能缺陷造成表面保护层损坏等﹐都严重影响了生产性能的正常发展。

三、环境适应性改进设计

环境适应性设计优化，既是增强产品的抗环境污染性能，提升产品安全性与可用率的必须条件，又是落实实施对雷达设备的"六化二可靠"需求，即"紧凑型化、模块式、集成化、自动化、智能、联网，安全可靠的持续管理工作和可靠性的自然环境适应性"，实现雷达设备在未来作战中最高效率的必然手段之一。

在环境设备改善方案设计的初期，必须根据设备在生产、贮存、运送和应用等过程中所可能出现的一切外界影响因素，以及内部大气环境条件、诱发环境影响条件以及二者的相互结合，综合运用多方面的专门技术手段，研究制定了环境适应性改善方案设计的总体设计原则以及试验项目。

设计进行过程中，对设备寿命周期所剖面的环境保护要求进行了工程分析，并确定为适应武器的环保应用条件所应当进行的抗环境影响的改善设计，大致概括为如下四方面内容。

（一）采取可靠的防水密封结构形式

不同于一般设备的另一项主要特征是，不仅需要对抗不同使用环境下的严酷天气，同时还要能够可靠地连续工作。不良环境也是导致电子设备性能下降或者损坏的主要因素，已经计算了近十年间雷达设备的所有相关故障，百分之二十六以上的原因是由于机电系统失灵，在所有机电系统的失灵中，因为防水密封设计失灵而导致的故障就占了将近百分之三十五。所以，防水密封设计的完善，是增强雷达装备抗雨、耐湿、防腐、抗尘和防盐雾等能力的必要手段之一，是改善电子设备的应用效能和使用寿命的关键措施。

（二）使用耐腐材料和防护等级高的机电器件

在符合钢强度结构要求的基础上，尽可能采用如316等耐腐蚀能较强的不锈钢材质，如原料加工制成，同时采用表面氧化、钝化、电镀废水、热喷涂等表面处理措施，以实现多重保护;密闭结构件首选防蚀性材质，或通过可靠的抗蚀表面处理的密闭结构件;在户外应用的发电机、机电控制元件，优先选择防护级别较高的军用类元件，比如选择保护级别IP65以上的电源和驱动器;紧固件选用由合格供方提供的不锈钢材质紧固件，或者通过密封胶粘剂或润滑脂再次密封保护;防止与电位差很大的不同金属材料交叉碰撞，形成电化学腐蚀;发射组件、功分/合成网络等关键的腔体构件选择气密结构型式;电缆连接器一般采用不锈钢材料的，并采用了灌胶、吹热缩气等密封保护措施;在要求定期拆检，而又无法喷砂喷铝的特殊情况下，如液压管件等，则可缠裹上黄油胶布加以长期维护。

（三）采用合理的表面处理工艺

目前，最常见的机械表面保护处理手段主要有涂覆、镀层、化学镀、热喷漆、热浸镀、机械表面改性等技术，也是对机械设备表面进行"三防"的主要手段。传统的如液压缸活塞杆、机械支柱腿、电动油缸等，均使用了涂锌、镀硬锰等的表面电镀废水处理技术，在实际使用中，因为表面涂层薄、厚度不一致，耐磨性较差，且表层缝隙过大，容易产生电位差等问题，在实际使用过程中，非常容易产生锈蚀，因此在工程设计中使用了QPQ（碳氮共渗）表面处理技术，有强大的防锈蚀能力和耐磨性能;构架、转台等机械主要的支承结构件，选用了优质合金钢材料焊接，并已做好喷砂喷铝的前处理工作，后再喷上基漆、中间涂料和氟碳面涂料;对箱体、PCB电路板、组件模板等进行三防漆加工后，对集成电路、焊点、集成电路接口等进行防霉加工后，对接插件等进行导电防护加工后;对户外的非金属材料等优先进行高耐候护套保护，并喷涂氟碳漆等高耐候涂料保护。

（四）改善生物环境对装备所造成的损害

凡是可以成为生物的食品，和可以为霉菌的繁殖供给所需要的养分的物料，都很易于发生生物侵害，木制品和木质制品，还包括动物或植被的纤维物料（羊毛、皮革、纸、化纤板、棉质物）都非常容易遭受霉菌侵害。这种材质也会受到大白蜂和昆虫的侵害，因为鼠类能够腐蚀包括塑胶在内的许多非金属材料和金属。在设计改进过程中，采用了下列措施：

①凡是裸露于适合长霉的气候环境条件下的电气设备，宜采用耐霉保护措施，以满足电气设备详细标准规定的耐霉程度;

②露天所用的装置、埋地电缆和设备等，应当具备防止鼠、蚂蚁和害虫蛀咬的能力，把线缆尽量埋设于围墙内，把线缆适当布置于走线槽或电缆连接的大型桥梁内;

③电缆槽、电缆桥架、配电箱、各种电器等的进线孔要封闭得严密，对户外的线路，如果条件允许，还可对电缆铺设线路的专用制鼠网，或者利用铠装电缆布置线路;

④使用了多个高频发射器，当蛇鼠这样的小型哺乳动物感受到了高频讯号，一般都会避而远之;

⑤不应用封闭机壳和保护网罩的装置，并经常应用生物杀伤剂（杀虫剂、杀鼠剂）。

结束语：对雷达装置进行以上环境适应性改造后，改进设计成效突出，且全部被关注部位（部件）均未出现锈蚀、进水的迹象。同时，通过对环境适应性改善后的设备，通过较长时间应用，并未发生明显锈蚀现象，使用感受明显改善，在装备安全性提升和使用度提高的同时，也明显减少了装备提供商的服务成本。

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