对某雷达腐蚀控制设计技术的研究与应用❋

过石正，过希文

（1.国营第零八七一总厂，安徽 六安 237010；2.安徽大学，安徽 合肥 230601）

0 引言

自然界中阳光、空气、水三要素的复杂交替变化，使雷达处于高温、高湿、高盐雾、高紫外线辐射形成的恶劣环境中，对雷达产生长期的、不间断的、渐进的、复杂的综合作用效应，从而使雷达天线等金属构件产生严重的腐蚀，线源罩和线缆等高分子材料快速老化，进而使雷达的刚强度下降直至垮塌，电气绝缘性能下降，介电常数增大，直至报废。因此，各国都极其关注雷达腐蚀控制中的总体、电讯、结构和工艺设计技术。

1 腐蚀控制总体设计

1.1 设计程序

在某雷达综合方案论证与方案技术设计阶段，首先针对该雷达预期最典型的恶劣使用环境中腐蚀因素和腐蚀程度进行故障模式及危害程度分析，从而提出该雷达腐蚀控制的指标，并将此定性与定量指标纳入到雷达的性能指标中，作为雷达在腐蚀控制中电讯、结构、工艺方案的设计输入；其次通过具体设计技术措施来实现该雷达腐蚀控制的目标。其设计程序如图1所示。

1.2 总体方案设计

按照上述程序结合雷达工作环境特点，以南海西沙试验站典型气候特征为设计依据，即高温（极端高温50℃，年平均温度27℃）、高湿（年平均降雨量1 990 mm，年平均湿度86%以上）、高盐雾（平均盐雾18 mg／m3）、强紫外线辐射（年平均日照2 780 h）等典型热带海洋雨林气候为主，兼顾北方低温（极端低温-40℃）、沙尘暴（最高12级风沙尘暴）等高原干热沙漠气候，确立雷达使用寿命为20年。

图1 雷达腐蚀控制总体设计程序

全面分析雷达天线、天线座、馈线、方舱、空调、运输平台、机柜、分机、电子设备、线缆等主要部件在寿命周期内由于腐蚀可能发生的主要故障及危害程度。如天线等金属材料产生的腐蚀形式及速率以致产生强度下降问题；馈线系统腐蚀而产生的高频电气性能下降问题；线源罩等高分子材料由于辐射产生的加速老化而影响线源电气性能问题；电路表面由于霉菌作用产生电性指标与绝缘性能下降等问题。在此基础上，参照美军MIL-F-14072D《地面电子设备精饰》规范，进而确立雷达在腐蚀控制上定性定量的总体要求，其中对雷达户外部分防护要求达到Ⅰ级（暴露，主要指直接处于自然环境中部分如雷达天线等），对雷达舱内部分防护要求达到Ⅱ级（遮蔽，主要指雷达方舱内机箱、机柜等），从而分别在电讯、结构、工艺设计中提出相适应的腐蚀控制措施，为实现该雷达预期使用寿命20年提供充分的依据。

2 腐蚀控制电讯设计

2.1 设计程序

电讯中的电路是在一定的环境介质下工作，因此应根据电讯方案的指标要求考虑到该电路在其环境条件下的生存能力，如果电路设计时所选取的器件不能满足环境要求，就必须采用相适应的腐蚀控制设计技术，在雷达腐蚀控制电讯设计中宜综合应用上述技术，以提高雷达的腐蚀控制能力。其设计程序如图2所示。

图2 雷达腐蚀控制电讯设计程序

2.2 电讯防腐设计

针对雷达特点，按照雷达总体方案中腐蚀控制的设计输入，从电讯设计上采取如下技术：

（1）接插件、微波器件：在优先选取表面耐磨、耐蚀性高如镀金的接插件、微波器件的基础上，对需要接触导电的表面再涂覆一层DJB-823电接触固体薄膜保护剂，此保护剂覆盖在接插件、微波器件上形成的薄膜不仅润滑接触件、降低插拔力、提高可靠性，还显著提高表面的防腐性能。

（2）高频馈线器件：高频馈线器件中如同轴线的内外导体、铰链、旋转关节等，要求表面有优良的导电性能以降低驻波与损耗，同时又要有优异的耐腐蚀性能，因此宜在导体的表面上采用镀银，然后再涂覆LY-9205电接触表面润滑保护剂，该保护剂经国家检测机构检测既可以防止银层氧化变色，又可大幅提高其防潮、防霉、防盐雾性能。

（3）电缆插头、插座：室外的所有电缆插头、插座均选用优质防水密封型号，电缆与插头的连接采取密封胶与热缩套管封装，插头与插座连接后缠绕3 M防水胶带，经试验验证密封防潮效果很好。

（4）分机内高压、变压器件：采用环氧树脂灌封技术使器件与大气隔绝，此方法既不影响器件的电气性能又能防止腐蚀与霉菌的腐蚀，还能起到对器件的加固与隔震保护作用。

（5）电路、分机、线缆、元件安装板：由于这些器件大都处于方舱内，而舱内电子设备密集度高，属于不能气密的相对密闭体，在南方的夏季容易聚集潮湿气体而导致霉菌滋长。同时电路及分机上印制板的焊点与焊盘还存在着电位差，因此采用SO1-3聚氨基甲酸酯绝缘清漆与对硝基苯酚作为防霉涂料，经验证该防霉涂料对霉菌有广泛强烈的抑制和杀灭作用，效力持久，稳定性高，对材料与器件无副作用，经检测防霉效果达到Ⅰ级。

（6）线源：线源是雷达天线发射与接收电子波的重要器件，又直接处于大气环境中，因此将单根线源用进口复合材料制造的抗老化与耐蚀性较高同时电气损耗又低的线源罩进行密封罩盖，线源罩外形与线源共形，相互间用252西卡密封胶封装，封装后充气浸水检测，确保线源与大气环境相隔绝。

（7）发射功分网络、接收波束形成网络等功率分配／合成器：盒体端盖采取O型密封圈加导电密封胶进行胶接密封，封装后充气检测，达到既密封又导电的目的。

（8）方舱内电子设备的环境控制：为进一步提高其防腐可靠性，根据方舱特点，在对方舱内所有电子器件采取防腐措施的基础上，通过空调系统降低舱内湿度和温度，抑制霉菌繁殖生长，同时通过优化风道路径和进风过滤装置，给舱内电子设备创造一个良好的环境条件。

（9）随机备件包装腐蚀控制：采取铝塑布材料密封包装，密闭腔体内充入气相缓蚀剂等措施。

3 腐蚀控制结构设计

3.1 设计程序

在雷达腐蚀控制中，户外天线与馈线系统的腐蚀控制设计是重中之重，同时结构设计师的腐蚀控制意识与设计技术水平的高低将对雷达的腐蚀控制起到十分重要的作用。其设计程序如图3所示。

在雷达腐蚀控制结构设计中宜综合应用上述设计技术，以提高雷达腐蚀控制综合能力。

图3 雷达腐蚀控制结构设计程序

3.2 结构防腐设计

针对雷达特点，按照雷达总体方案中腐蚀控制设计输入，从结构设计技术上采取如下措施：

（1）材料的选择：选取合适的耐蚀材料是腐蚀控制结构设计技术中的重要环节，该雷达的天线、天线座、举升机构、运输平台等承受载荷大的构件均采用刚强度高、耐蚀性优良、可焊可镀可涂工艺性好的瑞典进口高强度钢板Do mex 700 mc；户外螺钉螺母均采用耐蚀性优异的不锈钢材料1Cr18Ni9Ti；方舱及舱内机柜机箱插件均采用耐蚀性高的防锈铝3 A21。

（2）异种金属的搭接：在结构设计上力求避免异种金属间搭接，对无法避免类似波导支架与天线骨架中铝与钢件相装配产生的电位差腐蚀，采取接触表面先涂复或加装材料进行改性的技术措施，如镀、胶、漆、薄膜等将二者间予以隔离后再装配，然后再用密封胶进行封隙处理，以彻底消除电位差腐蚀现象。

（3）密封性结构设计：针对雷达的结构特点，分别采用了焊接密封、胶接密封、密封件密封、隔离密封等结构设计技术来提高雷达的腐蚀控制能力。雷达天线骨架、翻转背架、举升机构、运输平台等结构件采用焊接密封，高强度钢板折弯后进行对接焊接，焊缝连续致密地组焊成密闭腔体，焊后进行炉内退火或振动时效去应力，并作气密性检测、无损检测焊缝致密性，确保大型结构件内腔与大气隔绝，有效阻断构件内部产生大气腐蚀的可能性。雷达天线座上采用胶接密封、密封件密封、隔离密封等综合设计手段以阻断雨水可能对天线座的侵蚀，例如由于转盘端面直径大，考虑采用V形旋转密封圈和迷宫式密封圈密封；维修窗口需拆卸考虑采用O型密封圈密封；转盘与底座之间旋转考虑采用齿形结构密封；大轴承采用自身带密封圈的轴承，防止润滑脂的泄漏与外界灰尘的进入。雷达旋转关节上，采取O形密封圈的静密封和唇型密封圈的动密封双重密封防护措施；同时在旋转关节顶端上再加装防护罩。雷达俯仰举升机构上的丝杠裸露部分涂润滑油封装后再用柔性人造革防护套防护，丝杠与减速箱的进出口采用毛毡密封防护。

（4）细节设计的技巧：该雷达在腐蚀控制结构设计中还重在细节的设计技巧上，如凡暴露在室外的结构件均要避免如孔洞、缝隙、凹槽的积水结构，户外件避免有缝隙的焊接、铆接以及搭接防止产生缝隙腐蚀等，这些要求通过制定结构设计规范来保证。

（5）馈线系统：对全馈线系统充干燥气体进行密封保压赶潮，导体间法兰盘的连接采用开密封槽加密封圈，密封槽按GB1235-76标准设计，选用O型密封圈，压缩量在18%～25%间，同时还配备全自动空气干燥机，实现定压开机，保证馈线系统内部的气压在0.03 MPa，提高了馈线系统的腐蚀控制能力。

（6）配套件：按照该雷达腐蚀控制的总体要求，对空调、线缆、线源罩、方位减速箱、户外机箱、运载车等外购外协件，列出全机《腐蚀控制重点配套件目录与控制要求》，内容包括腐蚀控制中定性与定量的性能指标与验收方法，同时作为外购外协中技术协议的输入性文件之一。

（7）制定两本手册：制定雷达维护手册和雷达维修手册，为提高雷达在使用过程中的抗腐蚀能力，延缓腐蚀，提高可靠性，延长使用寿命打下了重要的基础。

（8）喷、镀、涂处理：根据雷达构件的材料性质、腐蚀控制要求、所处环境条件等选取满足产品要求的喷、镀、涂工艺处理方法。

4 结束语

本文运用系统设计思想，强调从源头上分析环境因素对该雷达的危害模式，进而确立腐蚀控制的总体要求。分别从电讯、结构设计技术上采取一系列措施并付诸实施，同时全程实施包括方案设计、评审、验证、实施、质量监控等，从而使该雷达在腐蚀控制设计技术上达到新的层次，为实现预期腐蚀控制目标打下坚实的基础，经8年多使用证明此雷达的腐蚀控制设计技术达到预期效果，并为其他雷达的腐蚀控制提供设计借鉴。

［1］龚光福.海洋环境及电子装备综合防护技术［J］.雷达科学与技术，2010，6（4）：208-211.

［2］冉士勇，杨曦.纳米涂料用于雷达装备红外伪装与隐身［G］／／第九届全国雷达学术年会论文集.北京：国防工业出版社，2001：982-986.