浅谈军用电子设备三防设计

张 建， 彭代强

（中国兵器装备集团 自动化研究所， 四川 绵阳 621000）

0 引言

随着电子技术的飞速发展， 其应用在武器装备和武器系统中越来越多。军用电子设备不断朝着超小型化、超轻量化、高集成化的方向发展，其防护性能在复杂多变的战场环境下愈显重要。 三防技术就是针对军用电子设备开展的有关环境条件、耐环境设计、工艺防护、试验技术等方面的试验研究及其工程应用的一项技术，也是考核、鉴定产品环境适应性与可靠性、 研究产品故障原因与失效机理、改进和提高产品质量的重要手段，已成为系统、整机重要的战术技术指标之一[1]。

1 三防设计

军用电子设备工作环境是多种多样的， 环境对产品的影响有单因素的，也有多因素的综合影响[2]。 为满足战术技术指标要求，保证产品质量，降低成本，从设计阶段开始，在考虑产品电气、结构方面要求时，还应考虑环境防护问题，并采取相应的防护技术措施。

1.1 从结构设计角度考虑

军用电子设备结构设计的合理与否， 直接关系着该设备三防性能的好坏。 合理的结构形式可显著提高设备的防护性能， 而不合理的结构形式却很难在后期进行弥补。 因此，在进行结构设计时应遵循如下原则：

（1）系统级结构设计：组成系统的各分系统或分机总体布局合理， 应远离外界影响源或采取必要的防护措施进行隔离；同时，各分系统或分机之间不得相互影响，例如，尽量将各分系统或分机的风道方向设计成一致。

（2）分系统或分机级结构设计：分系统或分机是组成大系统的基本单元， 在进行其结构设计时应全面考虑易腐蚀部位的可维修性和可更换性，尽量设计成整体结构、避免缝隙产生，杜绝积水、积尘结构等。

（3）零部件级结构设计：零件的形状简单、易于加工；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。

1.2 从原材料选用角度考虑

材料的选用与结构设计同等重要。 材料选用的合理与否不但影响设备的耐候性，还影响其制造成本和使用。通常来说，选用结构材料最基本的原则是功能适用、成本合理，此外，还应注意以下几个问题[3]：

（1）金属材料的选择。 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；尽量选择同一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；尽量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。 在军用电子设备加工制造中，5 系列和7 系列的铝合金、奥氏体不锈钢、镁合金、钛合金、合金钢等都是常用的金属材料。

（2）非金属材料选择。 在军用电子设备生产制造中，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，首先要考虑非金属材料是否满足设备的结构强度、刚度要求；其次应考虑其耐酸、碱腐蚀能力；另外，须注意其是否受温湿度、微生物等影响。

1.3 从工艺防护角度考虑

工艺防护措施。 随着时间的推移，任何材料都会在外部因素的作用下发生老化侵蚀。在军用电子设备的设计生产制造过程中，除了选用防护性能良好的材料外，合理的工艺防护措施对于提高设备的防护能力更为有效。常用的工艺防护手段有表面处理、灌封处理、包装防护等。

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。 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，在军用电子设备设计中应谨慎使用该工艺。 包装防护设计在军用电子设备设计中是必不可少的重要项，然该环节往往被忽视。良好的包装可以防止设备在运输和储存过程中发生腐蚀。 短期防护可采用塑料薄膜等进行包裹， 内部放置干燥剂或气相缓蚀剂； 中长期防护则需要采用高阻隔性铝塑薄膜等抽真空包裹。

1.4 从环境控制角度考虑

环境条件是军用电子设备在贮存、 运输和使用过程中客观存在的，无法回避而时刻受其影响的重要因素。研究表明，当环境的湿度低于65%时，大多数金属的腐蚀都会变得很慢[5]。因此，将环境条件控制在适当的范围，对于军用电子设备防护性能的提升亦能起到积极有效的作用。

密封隔离是控制环境最简单有效的方法，换言之，就是将核心器件、部件通过密封课题与外界环境隔绝分开。例如，某设备课题采用防锈铝整体加工成型，壳体上装盖板的面开密封槽填充共挤出导电橡胶条。安装胶条时，普通硅橡胶朝外侧，导电橡胶朝内侧，硅橡胶起水汽密封的作用，导电橡胶起电磁屏蔽的作用。

积极除湿、保持通风也是常用的控制环境的手段。某些军用电子设备出于散热、机械安装等方面因素考虑，其外壳无法设计成密封形式，为防止湿气聚集，该设备外壳可设计成雨天关闭、晴天通风的结构。除湿的目的是为了防止结露，一般通过安装除湿机来实现。除湿的同时也要保持通风，特别是设备在存储或停机时尤其重要。

此外，遮蔽也能减少环境因素对设备的影响，例如给户外设备加装遮阳棚等等。

2 结束语

三防设计是军用电子设备设计的重要组成部分，对提高军用电子设备战术技术指标起着至关重要的作用。在研发之初，须综合考虑设备的工作、运输及存储环境，从结构形式、材料优选、工艺防护及环境控制等方面入手进行总体设计， 方能保证设备在全寿命周期内保持优越的三防性能。