淺談軍用電子設(shè)備三防設(shè)計

張 建， 彭代強(qiáng)

（中國兵器裝備集團(tuán) 自動化研究所， 四川 綿陽 621000）

0 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 其應(yīng)用在武器裝備和武器系統(tǒng)中越來越多。軍用電子設(shè)備不斷朝著超小型化、超輕量化、高集成化的方向發(fā)展，其防護(hù)性能在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境下愈顯重要。 三防技術(shù)就是針對軍用電子設(shè)備開展的有關(guān)環(huán)境條件、耐環(huán)境設(shè)計、工藝防護(hù)、試驗技術(shù)等方面的試驗研究及其工程應(yīng)用的一項技術(shù)，也是考核、鑒定產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性與可靠性、 研究產(chǎn)品故障原因與失效機(jī)理、改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，已成為系統(tǒng)、整機(jī)重要的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)之一[1]。

1 三防設(shè)計

軍用電子設(shè)備工作環(huán)境是多種多樣的， 環(huán)境對產(chǎn)品的影響有單因素的，也有多因素的綜合影響[2]。 為滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，從設(shè)計階段開始，在考慮產(chǎn)品電氣、結(jié)構(gòu)方面要求時，還應(yīng)考慮環(huán)境防護(hù)問題，并采取相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)措施。

1.1 從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度考慮

軍用電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否， 直接關(guān)系著該設(shè)備三防性能的好壞。 合理的結(jié)構(gòu)形式可顯著提高設(shè)備的防護(hù)性能， 而不合理的結(jié)構(gòu)形式卻很難在后期進(jìn)行彌補(bǔ)。 因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)遵循如下原則：

（1）系統(tǒng)級結(jié)構(gòu)設(shè)計：組成系統(tǒng)的各分系統(tǒng)或分機(jī)總體布局合理， 應(yīng)遠(yuǎn)離外界影響源或采取必要的防護(hù)措施進(jìn)行隔離；同時，各分系統(tǒng)或分機(jī)之間不得相互影響，例如，盡量將各分系統(tǒng)或分機(jī)的風(fēng)道方向設(shè)計成一致。

（2）分系統(tǒng)或分機(jī)級結(jié)構(gòu)設(shè)計：分系統(tǒng)或分機(jī)是組成大系統(tǒng)的基本單元， 在進(jìn)行其結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)全面考慮易腐蝕部位的可維修性和可更換性，盡量設(shè)計成整體結(jié)構(gòu)、避免縫隙產(chǎn)生，杜絕積水、積塵結(jié)構(gòu)等。

（3）零部件級結(jié)構(gòu)設(shè)計：零件的形狀簡單、易于加工；盡量減少尖角、棱邊、凹槽、孔洞等結(jié)構(gòu)；外形流暢，形狀變化時采用圓弧過渡；零件表面粗糙度要適中等等。

1.2 從原材料選用角度考慮

材料的選用與結(jié)構(gòu)設(shè)計同等重要。 材料選用的合理與否不但影響設(shè)備的耐候性，還影響其制造成本和使用。通常來說，選用結(jié)構(gòu)材料最基本的原則是功能適用、成本合理，此外，還應(yīng)注意以下幾個問題[3]：

（1）金屬材料的選擇。 在滿足防腐性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下，優(yōu)先選用方便采購、易于加工的材料；盡量選擇同一牌號或者同種類型的材料， 避免結(jié)合面處產(chǎn)生電偶腐蝕；易腐蝕、或維修更換不便的零部件應(yīng)選用高耐腐蝕的材料；盡量選用純度較高的材料，避免應(yīng)力腐蝕；選擇合適的熱處理狀態(tài)，避免表面處理過程中出現(xiàn)“氫脆”現(xiàn)象等。 在軍用電子設(shè)備加工制造中，5 系列和7 系列的鋁合金、奧氏體不銹鋼、鎂合金、鈦合金、合金鋼等都是常用的金屬材料。

（2）非金屬材料選擇。 在軍用電子設(shè)備生產(chǎn)制造中，常用的非金屬材料有酚醛塑料、環(huán)氧塑料、氨基塑料、不飽和聚酯塑料、醇酸塑料、聚四氟乙烯、PC/ABS、有機(jī)玻璃等。在選用時，首先要考慮非金屬材料是否滿足設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度要求；其次應(yīng)考慮其耐酸、堿腐蝕能力；另外，須注意其是否受溫濕度、微生物等影響。

1.3 從工藝防護(hù)角度考慮

工藝防護(hù)措施。 隨著時間的推移，任何材料都會在外部因素的作用下發(fā)生老化侵蝕。在軍用電子設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)制造過程中，除了選用防護(hù)性能良好的材料外，合理的工藝防護(hù)措施對于提高設(shè)備的防護(hù)能力更為有效。常用的工藝防護(hù)手段有表面處理、灌封處理、包裝防護(hù)等。

完整、可靠的表面處理層是延緩腐蝕的有效屏障。常用的表面處理工藝主要有電鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍、化學(xué)氧化（鈍化）、電化學(xué)氧化、磷化、涂覆等。 在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的防護(hù)要求選擇相應(yīng)的防護(hù)工藝。 灌封是指采用樹脂、陶瓷等材料將被保護(hù)的物體周圍空隙填充起來，以此將被保護(hù)物體與大氣隔離的防護(hù)方式。 該工藝對重要器件、部件等能起到較好的保護(hù)作用，但其維修性較差，不利于后期的拆裝、更換。 因此，在軍用電子設(shè)備設(shè)計中應(yīng)謹(jǐn)慎使用該工藝。 包裝防護(hù)設(shè)計在軍用電子設(shè)備設(shè)計中是必不可少的重要項，然該環(huán)節(jié)往往被忽視。良好的包裝可以防止設(shè)備在運(yùn)輸和儲存過程中發(fā)生腐蝕。 短期防護(hù)可采用塑料薄膜等進(jìn)行包裹， 內(nèi)部放置干燥劑或氣相緩蝕劑； 中長期防護(hù)則需要采用高阻隔性鋁塑薄膜等抽真空包裹。

1.4 從環(huán)境控制角度考慮

環(huán)境條件是軍用電子設(shè)備在貯存、 運(yùn)輸和使用過程中客觀存在的，無法回避而時刻受其影響的重要因素。研究表明，當(dāng)環(huán)境的濕度低于65%時，大多數(shù)金屬的腐蝕都會變得很慢[5]。因此，將環(huán)境條件控制在適當(dāng)?shù)姆秶瑢τ谲娪秒娮釉O(shè)備防護(hù)性能的提升亦能起到積極有效的作用。

密封隔離是控制環(huán)境最簡單有效的方法，換言之，就是將核心器件、部件通過密封課題與外界環(huán)境隔絕分開。例如，某設(shè)備課題采用防銹鋁整體加工成型，殼體上裝蓋板的面開密封槽填充共擠出導(dǎo)電橡膠條。安裝膠條時，普通硅橡膠朝外側(cè)，導(dǎo)電橡膠朝內(nèi)側(cè)，硅橡膠起水汽密封的作用，導(dǎo)電橡膠起電磁屏蔽的作用。

積極除濕、保持通風(fēng)也是常用的控制環(huán)境的手段。某些軍用電子設(shè)備出于散熱、機(jī)械安裝等方面因素考慮，其外殼無法設(shè)計成密封形式，為防止?jié)駳饩奂?，該設(shè)備外殼可設(shè)計成雨天關(guān)閉、晴天通風(fēng)的結(jié)構(gòu)。除濕的目的是為了防止結(jié)露，一般通過安裝除濕機(jī)來實現(xiàn)。除濕的同時也要保持通風(fēng)，特別是設(shè)備在存儲或停機(jī)時尤其重要。

此外，遮蔽也能減少環(huán)境因素對設(shè)備的影響，例如給戶外設(shè)備加裝遮陽棚等等。

2 結(jié)束語

三防設(shè)計是軍用電子設(shè)備設(shè)計的重要組成部分，對提高軍用電子設(shè)備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)起著至關(guān)重要的作用。在研發(fā)之初，須綜合考慮設(shè)備的工作、運(yùn)輸及存儲環(huán)境，從結(jié)構(gòu)形式、材料優(yōu)選、工藝防護(hù)及環(huán)境控制等方面入手進(jìn)行總體設(shè)計， 方能保證設(shè)備在全壽命周期內(nèi)保持優(yōu)越的三防性能。