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车载三防系统

简要描述:伴随信息化技术的发展,现代化战场要求作战平台趋向小型化、模块化、集成化发展,车载设备电子产品的精度和可靠性是作战平台相关设备功能、性能和可靠性是否满足作战需要的支撑,同时也是作战平台车载设备作战效能优劣的决定条件之一。车载三防系统

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  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2024-05-24
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详细介绍

而作战平台车载设备需要适应复杂多变的工作环境,若车载设备电子元器件在复杂环境下出现腐蚀等情况,将会大大降低电子产品的电气性能和抗干扰能力,继而降低作战平台的作战能力,且使得作战平台的作战效能弱化。某机构针对运行不良的电子元器件开展研究发现,多达五成的电子设备运行不良或是出现故障是环境条件导致的,由于温度、湿度、振动等条件是导致电子设备运行不良的主要原因。因此,针对作战平台车载设备所面临的战场环境,开展三防设计研究,对于提升作战装备的作战效能具备重要的意义。

2 战场环境对车载设备的影响

战场环境中潮湿、盐雾、霉菌是作战平台车载设备三防设计主要重点关注的对象,由于这三类物质对于车载设备的影响存在差异性,因此,从作战平台车载设备设计伊始就针对这三类物质影响车载设备的特征进行针对性的三防设计。下面简要概述了潮湿、盐雾和霉菌对电子产品的影响机理。

2.1 潮湿环境的影响机理

在相对湿度超过80%时,电子产品易溶胀,在物理上发生分解和变化,继而破坏电子设备的质量、劣化其机械性能和电气性能。过于潮湿的空气容易导致电子产品或元器件受潮出现氧化腐蚀。由于水在潮湿的空气中溶解有氯化物、硫酸盐和硝酸盐等。当不同金属间存在电动势时,在这些导电溶液的作用下,会发生电化学反应,从而造成金属的腐蚀。潮湿可能减弱绝缘材料和层压电路板的介电强度和体积绝缘电阻,提升损耗角的正切值。当车载设备渗入水汽后,水汽能吸收电磁能量,存在电极击穿的安全隐患。在高密度的微电路内,水蒸气会创造导电路径,造成漏电或短路,进而导致仪器故障,甚至严重时导致突出的电气功效变化或造成漏电及飞弧。

2.2 盐雾环境的影响机理

在边海防战场环境或者岛礁战场环境中,车载设备收到盐雾腐蚀的影响较大。盐雾的成分主要是NaCl和MgCl2,另外是少量杂质。在相对湿度超过65%,所有材料表面都会形成水膜,而盐雾中的氯化钠及氯化镁能在湿度较小的空气里吸收额外的水分,进而在车载设备表面形成盐水膜,终使得金属物质加剧腐蚀,且使得电子元器件绝缘物质的电阻弱化。

2.3 霉菌环境的影响机理

霉菌是菌丝所组成的植物体,为单细胞真菌,凭借孢子进行繁殖生长,成熟后散落众多的孢子通过空气循环传播到不同场所、电子仪器里,空气能到达的地方均存在繁殖霉菌的概率。霉菌由蛋白质组成,本身可以导电,此外,霉菌分泌的不同酶可损毁大量的有机物及有机物的衍生成分,还会损毁大量的矿物成分,进而作用在部分电子元器件的密封、绝缘上,并减弱其功效,缩短设备寿命。且若霉菌穿越电子元器件绝缘表面生长,使得绝缘表面导通,进而形成短路现象。

3 作战平台车载设备三防设计措施

作战平台车载设备面临的战场环境是复杂多变的,因此,以不同的战场环境特征为支撑,在车载设备设计阶段,充分考虑电子设备的防护技术设计,对于提高车载设备的可靠性、提升作战装备的作战效能以及降低后续研制阶段的成本具有一定的经济效益。

3.1 结构三防设计考虑

作战平台车载设备的结构设计与产品后续三防性能息息相关,合理的结构布局和工艺设计能在很大程度上提高设备的三防性能。因此,在结构设计是需考虑一下几个方面。

1)在进行系统级结构设计时:充分考虑各分系统的总体布局,按重要级别或分系统的优先级进行分布式布局,在远离影响源的基础上附加必要的三防措施进行隔离,且进行防水、防沙设计。例如,散热风道设计、系统级排水道设计、整车电缆网设计等需在系统布局的过程中并行设计;

2)在进行分系统结构设计时:充分考虑分系统维修部分和可更换零部件的设计,尽量设计成整体结构、避免缝隙产生,杜绝积水、积尘结构等。进而降低分系统在战场环境中受到影响。

3)在进行零部件级结构设计:设计的零件应形状简单、易于加工;且尽量减少尖角、棱边、凹槽、孔洞等结构;外形流畅,形状变化时采用圆弧过渡;零件表面粗糙度要适中等等。

4)在进行工艺防护措施设计时:选用防护性能良好的材料外,有效的工艺防护手段有表面处理、灌封处理、包装防护等。且完整、可靠的表面处理层是延缓腐蚀的有效屏障。常用的表面处理工艺主要有电镀、化学镀、热浸镀、化学氧化(钝化)、电化学氧化、磷化、涂覆等。在设计时,应根据不同的防护要求选择相应的防护工艺。例如,灌封是指采用树脂、陶瓷等材料将被保护的物体周围空隙填充起来,以此将被保护物体与大气隔离的防护方式。该工艺对重要器件、部件等能起到较好的保护作用,但其维修性较差,不利于后期的拆装、更换。因此,在车载设备设计中应谨慎使用该工艺。

3.2 原材料选用考虑

材料的选用与结构设计同等重要,在进行原材料选用时需考虑以下两个方面:

1)金属材料的选用。在满足防腐性和结构强度要求的前提下,优先选用方便采购、易于加工的材料;选择同牌号或者同种类型的材料,避免结合面处产生电偶腐蚀;易腐蚀、或维修更换不便的零部件应选用高耐腐蚀的材料;选用纯度较高的材料,避免应力腐蚀;选择合适的热处理状态,避免表面处理过程中出现“氢脆"现象等。

2)非金属材料选用。在车载设备生产制造中,常用的非金属材料有酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、醇酸塑料、聚四氟乙烯、PC/ABS、有机玻璃等。在选用时,优先考虑非金属材料是否满足设备的结构强度、刚度要求;再考虑其耐酸、碱腐蚀能力;同时关注材料是否受温湿度、微生物等影响。

3.3 三防管理考虑

为了避免设计的随意性,三防设计的技术管理显得尤为重要。三防设计作为一项系统工程,需项目管理者需在作战平台车载设备总体设计、方案设计、工程设计、工艺设计以及生产制造的过程中全程跟踪管理,因这其中任一环节出现差错都会使得产品三防性能弱化,因此,项目管理者从项目启动开始对其加强管理,其三防管理技术需考虑以下几个方面。

1)建立科学合理的惩罚制度,在整个项目设计和研制的过程中,明确各技术部门的职责与责任,建立科学合理的惩罚制度,将“三防"设计融入产品设计和研制全过程,确保每个环节都实施到位;

2)增加设计人员三防设计内容评审,在进行系统结构设计、分系统结构设计、零部件结构设计等过程中,设计人员需要明确提炼出设计过程中三防设计部分内容,项目管理者组织专家进行各设计输入的评审,继而加强设计人员的三防设计意识,且从三防设计的源头进行质量把关;

3)加强对三防设计工艺图纸的审H,在完成产品设计后,需对设计后的工艺图纸进行审H,并设定的审H人员,确保工艺设计与产品设计保持一致性。

4)加强对操作人员的过程监控,且加强对产品校验人员奖惩力度,对每一项指标认真进行检查并做好记录,对不合格品坚决不放过。

5)制定三防处理施工操作规范,规范被处理件的前置处理标准工序,如果工件表面油、锈、灰尘等脏东西不除净,将导致三防处理失效。

4 结论

本文以作战平台车载设备面临的战场环境特征为牵引,归纳了潮湿、盐雾、霉菌环境对车载设备的影响机理,并提出车载电子设备三防设计措施,以期对提升作战装备的三防性能具备一定的指导意义。

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