淺談軍用電子設備三防設計

張 建， 彭代強

（中國兵器裝備集團 自動化研究所， 四川 綿陽 621000）

0 引言

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

1 三防設計

軍用電子設備工作環(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)術技術指標要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，從設計階段開始，在考慮產(chǎn)品電氣、結構方面要求時，還應考慮環(huán)境防護問題，并采取相應的防護技術措施。

1.1 從結構設計角度考慮

軍用電子設備結構設計的合理與否， 直接關系著該設備三防性能的好壞。 合理的結構形式可顯著提高設備的防護性能， 而不合理的結構形式卻很難在后期進行彌補。 因此，在進行結構設計時應遵循如下原則：

（1）系統(tǒng)級結構設計：組成系統(tǒng)的各分系統(tǒng)或分機總體布局合理， 應遠離外界影響源或采取必要的防護措施進行隔離；同時，各分系統(tǒng)或分機之間不得相互影響，例如，盡量將各分系統(tǒng)或分機的風道方向設計成一致。

（2）分系統(tǒng)或分機級結構設計：分系統(tǒng)或分機是組成大系統(tǒng)的基本單元， 在進行其結構設計時應全面考慮易腐蝕部位的可維修性和可更換性，盡量設計成整體結構、避免縫隙產(chǎn)生，杜絕積水、積塵結構等。

（3）零部件級結構設計：零件的形狀簡單、易于加工；盡量減少尖角、棱邊、凹槽、孔洞等結構；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

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

（1）金屬材料的選擇。 在滿足防腐性和結構強度要求的前提下，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選用高耐腐蝕的材料；盡量選用純度較高的材料，避免應力腐蝕；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、有機玻璃等。在選用時，首先要考慮非金屬材料是否滿足設備的結構強度、剛度要求；其次應考慮其耐酸、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 從工藝防護角度考慮

工藝防護措施。 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。在軍用電子設備的設計生產(chǎn)制造過程中，除了選用防護性能良好的材料外，合理的工藝防護措施對于提高設備的防護能力更為有效。常用的工藝防護手段有表面處理、灌封處理、包裝防護等。

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、化學鍍、熱浸鍍、化學氧化（鈍化）、電化學氧化、磷化、涂覆等。 在設計時，應根據(jù)不同的防護要求選擇相應的防護工藝。 灌封是指采用樹脂、陶瓷等材料將被保護的物體周圍空隙填充起來，以此將被保護物體與大氣隔離的防護方式。 該工藝對重要器件、部件等能起到較好的保護作用，但其維修性較差，不利于后期的拆裝、更換。 因此，在軍用電子設備設計中應謹慎使用該工藝。 包裝防護設計在軍用電子設備設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備在運輸和儲存過程中發(fā)生腐蝕。 短期防護可采用塑料薄膜等進行包裹， 內(nèi)部放置干燥劑或氣相緩蝕劑； 中長期防護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備在貯存、 運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?shù)姆秶瑢τ谲娪秒娮釉O備防護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電橡膠條。安裝膠條時，普通硅橡膠朝外側(cè)，導電橡膠朝內(nèi)側(cè)，硅橡膠起水汽密封的作用，導電橡膠起電磁屏蔽的作用。

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

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

2 結束語

三防設計是軍用電子設備設計的重要組成部分，對提高軍用電子設備戰(zhàn)術技術指標起著至關重要的作用。在研發(fā)之初，須綜合考慮設備的工作、運輸及存儲環(huán)境，從結構形式、材料優(yōu)選、工藝防護及環(huán)境控制等方面入手進行總體設計， 方能保證設備在全壽命周期內(nèi)保持優(yōu)越的三防性能。