王 骏

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所， 江苏 扬州 225000）

0 引言

舰载雷达产品伴随着科学技术的发展， 也取得了非常大的进展， 但目前主要存在的质量问题是可靠性与利用需求上出现的差别、 操作性不够平稳, 而且也不能全面满足顶用、耐用、适用的要求, 尤其是在接近实战的冲击振动和南海高温、高湿、高盐雾腐蚀的环境下，装备的故障率处于上升趋势。 虽然舰载雷达装备的任务可靠性基本能满足使用要求，但基本可靠性较低。舰载雷达的异常大多和环境因素相关，而舰船环境涉及机械环境、天气环境以及电磁场等。 舰载雷达产品的环境适应性关乎设备功能、性能以及应用周期。 所以，舰载雷达产品的环境适应性规划显得非常关键。

1 规范的结构规划

1.1 强度及刚度规划

多角度考量最高风载荷、 裹冰、 振动以及摇摆等因素， 借助计算机虚拟系统对受力部件及系统展开自重分析、模态研究、防风研究、裹冰研究、振动分析以及摇摆分析。 要对于各种工况进行全面虚拟分析与评价，尽可能减小应力聚集，零配件选取良好的表层粗糙度，确保机械零配件的稳定度符合系统标准。

1.2 隔振缓冲规划

由板级、模块、箱体至机柜展开从小至大、从内到外有层次性的防振体系规划，提高板级、模块、箱体本身的刚度及强度，加大本身的现有频率。 如果机柜隔振效果无法适应敏感配件的响应标准时，要实施二级隔振，但只适用在激振频率改变范围很小的条件下。 机柜通常选择由相搭配的舰载GWF 型没有谐振峰隔振设备与GBJ 型背架隔振设备构成的背架式隔振缓冲结构。 该隔振缓冲结构三轴向没有共振扩大，响应稳定，耦合振动低，残留响应低，响应效果很好。 对配电箱等设备选择与之适配的钢丝绳隔振设备。 钢丝绳隔振设备具备三向刚度，它的隔振效率与缓冲效果都好过无谐振峰隔振设备。

1.3 热设计

规范化展开热设计， 保持元部件的温度在指定数值之下，将设备之中的温度维持在允许范围内，且尽可能减小每个位置的温差梯度。 在元部件与印制电路板外表贴上导热板，甚至能够选择热管导热工艺的导热板。 在装有空调设备的舱室内， 密闭机柜能够选择风机完成强迫对流去热[1]。 恶劣条件下，能够选择液体循环冷却形式实现散热。 有些先进的散热工艺，像自动磁悬浮风扇、热电制冷工艺以及镁铝合金设备散热等， 要求在其环境适应性可以获得验证后才能够使用。

1.4 电磁兼容规划

按照系统对机械电磁兼容需求，配置指标，选取良好屏蔽效果的结构载体，甚至能选择多层屏蔽规划。

（1）通风口选择通风波导窗实现电磁屏蔽。其是由许多小截止波导构成的截止波导束，主要材质是低碳钢、铝合金以及不锈钢等[2]。 不同材料、不同截止波导面积外形与大小其电磁屏蔽效果有差别， 要结合具体要求选取相搭配的通风波导窗。 存在很大交变磁场位置要选择复合屏蔽规划。

（2）容易受干扰与易形成干扰的信号线通常选择同轴电缆、屏蔽电线与扭绞屏蔽导线。 为滤波除耦，在电源结构内选择相搭配的电源滤波设备与磁环、磁珠，于信号系统内选择相搭配的信号滤波设备、磁环、磁珠、滤波衔接设备与穿心电容， 于印制电路板内选择相搭配的片状滤波设备、磁珠。

（3）为避免电磁干扰，除去公共阻力的耦合，需要选择接地网，以保证机械与人身安全。尽量降低接地电阻与地线阻力，保证机柜中插箱、插件、结构与底座之间存在较好的电气接触。去除公共阻力耦合的方法有强电线路、弱电线路分开，数字线路、虚拟线路、公路线路分开，信号区、功率区、机壳区分开[3]。把各系统的机壳地压接入机柜骨架上与船身地联通， 各系统的信号区接入机柜信号区上，最后与船身地联通。

2 合理挑选原材料、零配件

2.1 选择耐腐蚀能力好的金属物料

海洋腐蚀一般是局域腐蚀， 指从金属部件外表开始，在较小范围内出现腐蚀，像点腐蚀、脱落腐蚀、空隙腐蚀以及电偶腐蚀等。 所以，要全面了解金属物料的耐腐蚀性能。

（1）核心受力结构件要选择耐腐蚀能力好的舰用钛合金，比如ZTA5。这种材料是单相α 型铸造钛合金，其具备中等强度、优良的热稳固性与可焊性，耐腐蚀能力好。 铸件如选择HIP 处置、600℃真空退火，能够让ZTA5 部件各种性能最好。 舰用钛合金尽管相较于其它材料制造成本很高，但是在热带、赤道海洋天气条件下持续稳定应用，其整个寿命周期成本能够把控。

（2）传动件要选择高质调质合金钢、加氮合金钢、加碳合金钢，针对低合金高强度钢材的挑选要注意其低温冲击能力，能够根据改性处置和镀覆处置提升耐腐蚀能力。

（3）镁合金尽管存在比重低、比强度好、电磁屏蔽效果好等优势，但镁电极电位较低，容易腐蚀，恶劣条件下要防止使用[4]。 如由于重量制约，能选择其它腐蚀能力好的金属合金采取中空蜂窝构造（见图1）和耐候性佳的非金属复合物来适应刚度及强度需要。

图1 密封舱内外结构

3 防恶劣环境工艺方法

工艺设计过程要符合结构工艺“三防”标准，较多的选择抗锈铝、不锈钢等抗霉变、耐腐蚀原材料，采取电镀、氧化、高质量的油漆涂抹或双重保护、密封胶密封、抗锈油脂以及热缩套管等方法，提升防腐蚀性能，延伸设备的应用周期。

3.1 材料改性处置方法

结合材料特性、状态以及应力的出现和布局状况，经对金属物料实施冷/热加工与热处置的改性处置或在非金属物料生产方面添加防老化剂与稳固剂， 由此不断提升材料的防腐蚀能力及耐候水平。

（1）优化金属物料的金相结构，像奥氏体不锈钢实施固溶处置能够减小晶间腐蚀的灵敏度[5]。防止采用对腐蚀灵敏的热处置状态， 像奥氏体不锈钢除应力退火温度太高，温度满足敏化区将下降耐晶间腐蚀的能力，需要再次展开固溶处置。

（2）对加工件、焊接件进行喷砂处置。

（3）去除生产应力与变形，降低残留应力，可以提升金属物料的耐腐蚀能力以及疲劳周期。

（4）对合金钢类部件实施QPQ 处置、加氮处置。 舱室外机械的传动结构其动密封条有较长的应用周期，若应用阶段动密封条失效将会造成盐雾、雨水以及海浪等腐蚀零部件。 传动轴、销等部件能够选择高质调质钢调质后实施QPQ 处置。 QPQ 处置工艺促进了黑色金属的热处置工艺与抗腐蚀工艺的复合、 耐腐能力与防腐蚀能力的复合、加氮工序与氧化流程的复合、氮化物与氧化物的复合，属于一种使用普遍的黑色金属外表增强改性工艺。滚珠丝杠能够选择38CrMoAlA 高质氮化钢调质后展开加氮处置，具备良好的耐磨能力、耐疲劳效果、耐腐蚀效果和耐高温能力，比GCr15 轴承钢类滚珠丝杠耐腐蚀能力好许多。

3.2 非金属原料的涂覆

（1）针对自主生产的铁氧体配件、线条、绝缘板以及支架等与其它零配件包含组装后的线扎喷上绝缘材料，由此提升其“三防”性能。 真空浸渍就是提升变压设备线条、 绕组等配件绝缘能力的工艺方法。 选择环氧树脂绝缘材料真空浸渍处置的线条、绕组提升了绝缘能力与防潮水平，提高了粘接强度，提升了防震动、冲击水平。

（2）对PCB 配件中重心很高、质量很大的原配件与导线选择3140RTV 硅酮胶实施粘接固定，由此提升PCB 配件防震动、冲击水平。

（3）灌缝即把树脂、涂料等融入变压器、电子配件等电路网、元件或配件的全部间隙完成封装，或把密封防护物埋封于电衔接器或配件外露的导线四周，由此提升设备的“三防”水平与防震动、冲击性能。变压器类通常在线条、绕组通过真空浸渍处置后都采取环氧树脂实施端封和总体灌封。 舱室内外的PCB 部件原则方面要选择704 硅橡胶、高导热有机硅凝胶以及3140RTV 硅酮胶实现总体灌封。电衔接器和电缆衔接的焊点容易受到饱和湿气和冷凝水的入侵出现短路、腐蚀以及脱焊等问题，需要选择硅橡胶灌封处置，由此提升“三防”水平与防振动、冲击能力。

4 结束语

舰载雷达产品的环境适应性属于系统的一项核心战技指标。为保证舰载雷达产品的环境适应性，必须选取原材料、零配件、原配件，整体应用防恶劣环境工艺方法，把刚度及强度规划、热设计、电磁兼容规划等融入设备设计的整个过程。伴随微组装工艺的进步，雷达电子产品向着采取微型元配件密集组合的薄小体积结构趋势发展，机械的“三防”能力更是影响稳定性的核心因素。由此，结构工艺设计人员要注重与探究提升舰载雷达产品环境适应性的新物料、新工艺、新结构以及新技术。