浅析军用计算机环境适应性技术

2021-11-30高柯

科学与信息化 2021年21期

高柯

航空工业西安航空计算技术研究所陕西西安 710065

引言

军用计算机和民用计算机相对比较，涉及的工作环境也存在较大差异，制约军用计算机环境应用性因子作用程度不同支出比较明显，劣化因子包含电磁学和热学等，电磁学因子主要是敌军电磁打击和电子设备的辐射干扰，热学因子主要是高温与低温，要想促使军用计算机安全运作，应围绕电磁兼容技术、通风散热技术等方面进行深入探索，具体如下。

1 电磁兼容技术

研究烦琐体系以及简便体系，任意干扰因素的出现都应涉及基础条件，第一个条件便是包含干扰源、第二个干扰条件便是包含干扰能量传递的途径、第三个条件便是包含被干扰对象的设施。对于军用车载计算机而言，电磁兼容加固技术的具体分析，干扰源来源于敌方，即有意电磁干扰源以及电磁脉冲，还可能是其他类型的用电设备。敏感设备成为优选敏感度不高的器件与接插件，所以管理干扰源与减小设备敏感度的方式进行电磁兼容处理存有较大难度，只能依托屏蔽与接地等一系列防护设计进行干扰能量隔断传播，继而完成电磁兼容的目标。

1.1 屏蔽技术

其一，选取材料。现阶段计算机箱体材料包含铝板、铝合金板和不锈钢，针对材料来说，防电磁兼容失效角度存在可用之处。由于钢板存在加工工艺简便的优势，商用计算机往往通过冷镀锌钢板的形式进行，军用计算机尤其运用铝合金结构以及铝结构，重点是由于铝板与铝合金板存在显著导电性[1]，一般不会出现变形，可妥善处理电磁兼容缝隙问题。通过部分科学的结构设计，赋予钢板结构计算机具备电磁兼容性能，确保计算机可安全运作。其二，处理缝隙。总体而言，通过孔缝电磁泄漏会造成屏蔽效能降低，要想控制此种现象出现，应该及时在计算机结构设计过程中引进焊接工艺与折弯工艺，减少接缝具体数量。另外，借助折边工艺和加装导电衬垫操作，增强缝隙的屏蔽综合效能。其三，加工多种类型孔洞。一般而言，计算机机箱结构中通风散热模块与屏蔽性需求模块互相矛盾，计算机体系中往往包含通风散热孔，要想确保计算机工作过程中保持一定的通风散热性能，那么关键点便是散热孔的处理，完善计算机电磁兼容技术的科学应用。加工通风散热孔的方式比较多，尤其是机箱中直接进行孔洞阵列开孔，涵盖金属丝网，对金属板进行安装与穿孔设置，以提升计算机通风散热性能为前提，可选取风压损失量比较小的波导板进行通风散热孔问题处理，围绕对应极限标准计算波导板的截止频率，最为理想的屏蔽效能是70dB。其四，电源线与信号线的安装。引进圆形电连接器进行电源线以及信号线引出，因为此种类型的连接器存有便捷化拆装的优势，连接是相对可靠的，还存有抗振动冲击强的优势。针对圆形电连接器而言，包含螺纹连接器与卡口式连接器，前者存有良好的电磁兼容性，因此成为最佳的挑选条件。把电源线以及信号线进行电缆屏蔽层设置，引进连接器压接屏蔽层，对应连接器座与机箱接缝部位纳入电橡胶，此种屏蔽层和连接器的外壳进行衔接，对应机箱发展为屏蔽体，控制电磁干扰耦合的现象产生，顺利完成安装孔和机箱内部的结合。

1.2 滤波技术

辐射耦合与传到耦合成为影响电磁能量传递的基础方式，依托屏蔽技术能够控制辐射耦合现象，适应军用计算机抗电磁干扰要点，还要借助滤波技术控制好传导耦合。与此同时，军用计算机应建立在电源供电基础之上，按照实际条件的差异化进行电源220V与50Hz交流电提供，一些直接提供对应的直流电压，不管是交流电源或者直流电压，均会生成严重的传到电磁干扰。电源线干扰信号来源于空间电磁场的感应信号，诸多电子设备共同使用电源过程中引出共电源耦合状态。电源滤波器是一种抑制干扰性滤波器，和普通形式下的滤波器存在几点优势。首先是电源体系阻抗值和干扰源阻抗值变动区间比较大，难以获取可供设计使用的恒定数值，所以电源滤波器处于非阻抗状态中作业；其次电磁干扰频谱比较宽，结合低频与超高频保存在电磁干扰能量体系中[2]。对应滤波器元件在此频率中表现出较显著的特征，不能通过元件等效集中参数进行滤波器高频特征；最后电源滤波器在固定阻滞范围内存有较高的衰减量，对传导干扰进行一定范围控制。

2 抗振动冲击技术

战场自然环境相对恶劣，对应军用计算机元器件机械运作环境相对烦琐，很有可能受到冲击和碰撞影响，所以抗震动冲击技术成为确保军用计算机安全运作的主要内容。机械振动和冲击来源于加速度频率干扰，较大幅度振动和冲击造成计算机电子元件内部存有附加应力以及交变应力，深入扩展内部缺陷，继而产生冲击断裂结果。

2.1 振动和冲击振动

主要是每一种物理量交替变化的结果，具备一定的连续性，通过硬盘回转电机所致，振动依托频率与幅度进行具体表示，冲击能够理解为在短时间内的碰撞现象，也就是能量传递到对应的系统中[3]。冲击产生时间多余此系统固有周期，传递完成后系统运动有所衰减，冲击通过幅度以及持续时间变化加以代表。

2.2 振动冲击的不良影响

计算机加固技术组成中，抗振动冲击加固技术是重要分支，振动冲击会促使计算机受到不良影响，包含振动造成弹性零件出现变形，使得存在接触点的元件接触不良。螺钉以及螺母松动与脱落，撞击其他类型的零部件，继而产生短路现象。焊接部位断开，机壳与底板变形，在零件激振与固有频率一致时难免产生共振情况[4]。可变电容器片子共振过程中，促使电容量存在周期性变动，振动造成调谐电感铁磁粉出现移动，造成电感量变动，引出回路失谐，所以机壳变形造成电磁兼容方式失去效用，损坏内部的硬盘与光驱完整性。

2.3 硬盘元件抗振动冲击

硬盘等一系列元件充当计算机相对脆弱的部件，还是抗振动冲击的关键部件，要想在恶劣环境中保持硬盘元件正常运作，可选取冲击隔离以及振动隔离的方式，设置低质量磁头对弹性臂进行支撑，设计相对灵敏的主轴制动机构，完成高刚度磁头动作体系优化。与此同时振动以及冲击隔离的原理是比较相似的，然而冲击体现出瞬态性特征，目的是隔离振动以及冲击应妥善的完成减震器设计，单一的围绕缓冲思想，引进较软的减震器是不合适的，要想增强缓冲成效，要尽可能选择刚度数值较大的减震器[5]，由于刚度大的特征，固有频率是相对高的，难以保障良好的减振效果。引进材质较软的减振器，总是无法吸取大量能量，继而转变为更多的冲击力，最终撞击硬盘。加固抗振动冲击过程要求相关人员研究硬盘的具体工作环境，明确隔振与隔冲的矛盾点。

2.4 印制电路板抗振动冲击

军用计算机包含主板印制电路板、显卡印制电路板和网卡印制电路板，给予以上印制电路板加以抗振动冲击技术分析也作为计算机运作的核心内容。显卡和网卡以及主板的自然频率与固有频率科学计算，如果选择两端固定的安装方案，可以适应抗振动冲击要点，所以军用计算机通过可调节式滑动头固定好多种类型板卡，给印制板的高效运用提供便捷条件。

3 军用计算机的运用环境

纵观军用计算机的运用环境，也就是发射环境、车载环境、机载环境、舰载环境与地面环境。发射环境是相对烦琐的，那么高品质的计算机类别划分会相对细致化，即水下发射与空中发射；针对车载环境，以静止形式与移动形式为主，不相同运作状态的车载形式应配置不相同品质的计算机；机载环境包含可控情况与不可控情况，军事行业中计算机的划分是比较细致的，不相同的环境仅仅出现稍稍差错便会影响计算机整体性能；舰载环境，此种环境中的军用计算机类型比较多，划分舱内形式与舱外形式，后者还涉及掩蔽与无掩蔽状态，甚至包含潜艇环境，即水下环境，需求军用计算机满足水下压力环境的变化需求；地面环境，以室内环境以及野外环境为主，针对不相同的军用计算机设计，需求的材料是存在差异的，特别是野外环境应确保材料选取的抗压性能，增强军用计算机在地面环境中应用的效率与质量。

4 军用计算机抗恶劣环境的发展倾向

科学技术的产生之后，计算机长期运用在军事领域内，可以说目前军用计算机发展为军队作战水平提升的关键条件，研制与生产军用计算机，作为权衡国家现代化发展实力以及军事实力的重点尺度。现阶段，军用计算机是军事电子信息系统与武器装备系统必不可少的设备，不管是微处理器或者高性能计算机，都对国家的长久建设产生影响。然而军用计算机的广泛应用，要思考到抗恶劣环境，研究其显著的特征。首先是抗恶劣环境，多种类型战场中引进计算机技术都存在相同的特征，即环境比较恶劣，如果只是参照温度，应用计算机可关联热带海洋性气候类型、寒带大陆性气候类型与大陆干燥气候类型[6]。所以不管是战场或者运载工具的计算机，都应综合使用环境的恶劣性。计算机备受高温条件、冲击条件、烟雾条件和霉菌条件的挑战，所以应提高计算机的抗恶劣环境性能。其次是强实时性，武器装备体系内需求通过计算机功能完成信息的时效性处理，比如在防空导弹控制过程中，导弹武器系统的运用要求为：反应时间相对短一些，可调整大规模的密集空袭现象。围绕战术调整，落实点以及区域之间的防御作用，协同作战多个武器配系，大范围管理战场环境等。最后是高可靠性，导弹与战车和军事作为电子信息系统的组成内容，计算机自身的可靠性能够保护人民财产的安全，提高政治经济管理效果，继而严格的要求计算机具备高可靠性。后续的计算机应用，军用计算机可完成信息网络建设，以电子信息网络平台为前提进行全球化网络建设，强化电子信息之间的传递效率，把多种传感器和信息系统进行网络资源化布设，赋予军用计算机更多的网络化性能，由此形成多功能的计算机网络体系，全面发挥军用计算机的价值和效用。