环境适应性设计讲稿(编辑修改稿)

环境适应性设计讲稿(编辑修改稿)内容摘要：

应考虑电磁兼容和安全性要求 . ● 液体冷系统设计 对采用强迫空气对流冷却还达不到 冷却要求的部位 ,可考 虑采用液冷方式 .采用液冷系统时 ,其设计应结合电子设备的使用特点 进行 : 冷却 剂 :一次 冷却 剂选用淡水或其它 冷却介质 ,二次 冷却 剂选用空气或冲压空气 . 冷却 剂的出口温度应比周围空气的露点温度高 10℃ 以上 .冷却 剂在最高工作温度时不产生沸腾。 最低工作温度时不产生凝结 . 冷却 剂的国军标为 :. 液冷系统 : 液体流通通道应设计合理 ,泵的选择应与冷却 剂兼容 ,并符合供电要求 .热交换器的选择应为换热效率高、体积小、重量轻 ,通过热交换器的热降不得超过 70KPa. 液冷系统的连接管道 ,特别位于被冷设备中的 管道 ,其接头处应有严密的防漏措施 ,不允许有渗漏现象 (以例说明 ).管道系统应装有快速自动密封接头和排空装置 ,便于维修 . 采用 淡水 冷却的系统 ,应设置定期监控水质变化 ,保证水的质量符合规定指标的装置 . 正确地选择材料 a）尽量选择对温度变化不敏感的材料， 采用经优选、认证或经多年实践证明 11 可靠的金属和非金属材料。 b）选择的材料在温度变化范围内，不应发生机械故障或破坏完整性，如机件变形、破裂、强度降低等级、材料发硬变脆、局部尺寸改变等。 c）选择膨胀系数不一的材料时，应确定其在温度变化范围内不粘结或相互咬死。 d）选择的润滑剂，应在温度变化范围内能保证其粘度、流动性稳定。 采用稳定的加工、装联工艺 a） 在高标准的制造和装配环境下，进行电子设备的加工、装联工艺 b）对于电子设备机箱内各个组件，应采取合适的热安装技术；而对于印制板组件，其板上的电子元器 件同样应采取正确的热安装技术。 c）采用新型的、经验证的或典型的、可靠的天线、机箱及印制板涂装工艺、金属电镀工艺等，确保其工艺涂镀层在温度变化范围内不出现不符合标准的保护性及装饰性评价。 4 防潮设计 产品在热带 、 亚热带地区贮存 、 运输与使用经常会遇到湿热环境 .特别在车厢 、 飞机的驾驶舱与电子 舱 、 舰船的 驾驶舱与电子 舱室 、 坑道 、 帐篷等 特殊环境条件下贮存 、运输与使用 ,由于强烈的太阳辐射 增温或不通风 、 往往会使内部的温度和相对湿度增高很高并维持很长时间 . 湿热对产品的影响主要表现下述三方面 : ● 物理性能变化 湿热环境环 境可以引起材料的机械性能和化学性能的变化 ,如体积膨胀 、 机械强度降低等 .由于吸潮 ,使密封产品的密封性能降低或破坏 、 产品表面涂层剥落 、 产品的标记模糊不清等 . ● 电 性能 由于凝露和吸附作用 ,使 绝缘材料的表面绝缘电阻下降 .另外 ,由于水份的 吸收和扩散 (渗透作用 ) ,使绝缘材料的体积电阻下 降 ,损耗角增大 ,从而产生漏电流 .对整机设备 ,将会导致灵敏度降低 ,频率漂移 . ● 腐蚀作用 湿热的 腐蚀作用主要是由于空气中含有少量的酸 、 碱性杂质 ,或由于产品表面附有焊渣 、 汗渍等污染环境物质引起的间接化学和电化学腐蚀作用 . 为提高舰船电子 设备 防潮 性能，与耐高低温设计一样 ,防潮 设计也应列入电子设备总体方案设计范畴 ,并与电路时设计 、 结构设计 、 可靠性设计 、 电磁兼容设计等同步进行 ,相互协调。 12 设计输入 与耐高低温设计一样 ,我们在 进行任务电子系统 防潮设计时 ,首先也要明确 (知道 ) 防潮 设计的 设计 输入 .同 耐高低温设计一样 , 防潮 设计的输入来自合同 、 任务书 、研制总要求等文件或资料 .例如 : 三种预警机任务电子系统的 防潮设计输入 ,采用的是 “ HB 616789 民用飞机机载设备环境条件和试验方法”，具体为： 升温段： 38℃～ 55℃ 95％（ RH） 保持 2h 高温高湿段： 55℃ 95％（ RH） 保持 6h 降温段： 55℃～ 38℃ ≥ 85％（ RH） 保持 16h 上述为一个循环，一次试验共 6各循环 对上述的设计输入条件如何理解 ,在此作如下解释 : 潮 湿通常有高温高湿、高温低湿、低温高湿。 高湿是指相对湿度超过 80%的环境。 根据多年的气象记录统计，我国高湿以长江为界，长江以南超过 90%相对湿度的天数占全年的 20%以上，超过 80%相对湿度的天数占 全年的 50%以上。 高温高湿的全国极值记录为四川遂宁：气温 ℃，相对湿度 100%。 全国 171 个观测站中高温高湿的极值记录如表 41 所示： 表 41 观测站 相对湿度 气温 时间 广西捂州 98% ℃ 1968 年 8 月 5 日 四川遂宁 100% ℃ 1953 年 8 月 1 4 日 安徽蚌埠 100% ℃ 1952 年 8 月 1 日 湖北孝感 100% ℃ 1973 年 7 月 30 日 郑州 100% ℃ 1961 年 7 月 23 日 从上面的数据可见，大气中不存在湿热试验中的那种温度与湿度。 自然界能产生 95%相对湿度的最高温度不超过 +35℃ .IEC 环境条件标准指出：对不通风的密闭体内，在全世间最恶劣的诱发环境条件（ 65℃～ +85℃） 中使用，达到 95%相对湿度时的温度为+50℃；其余为：在 25℃～ +70℃范围内，达到 95%，的温度为 +40℃；在 40℃～ +70℃范围内，达到 95%，的温度为 +45℃。 可见所有标准中的 湿热试验条件都不是 环境条件，而是试验条件，即从对产出影响等效提出试验条件。 所以美军标 MILSTD810F 环境试验方法和工程导则 、 国军标 GJB15086 军用设备环境试验方法 、 航标 机载设备湿热环境条件及试验方法 等三个标准中的 试验（考核）条件 (见表 4 表 43)，不是环境条件，它是为了能在短时间内暴露产品与在实际使用环境下相同的损伤、故障(特别是潜在故障 )、失效而加严了的试验条件 ,因为 60℃与 95%相对湿度的组合在自然环境中是不会出现的 .可见 防潮 设计的输入条件不是自然界的潮湿环境条件 ,而是考 13 核 (试 验 )条件 . 表 42 GJB15086 军用设备环境试验方法 类别 高温高湿 低温高湿 试验周期 温度 相对湿度 温度 相对湿度 地面和机载电子设备 60℃ 95% 30℃ 95% 10 地面起动控制设备和 舰船设备 60177。 5℃ 95% 30177。 ℃ 95% 5 弹药自然环境周期 40℃ 90% 21℃ 95% 20 表 43 机载设备湿热环境条件及试验方法 试验阶段 温度 ℃ 相对 湿度 % 时间 h 周期 C 升温 3060177。 2 95177。 5 2 10 高温高湿 60177。 2 95177。 5 6 降温 6030177。 2 ≥ 85 8 低温高湿 30177。 2 95177。 5 8 从表 42 和 表 43 可见 ,对 三种预警机任务电子系统的 防潮设计输入 ,我们既没有用 ,也没有用 中的要求 ,其理由是 预警机有空调系统 ,与民航机更接近 ,而 和 . 设计措施 结构设计 在不影响设备性能的前提下，应尽可能采用气密密封机箱。 密封设计可多层次进行 :单元模块单独密封 、 机箱 、 机柜 、 显控台整体密封 . 对防潮要求高的设计 ,对安装平台潮湿环境严酷的设备 ,其密封要求为 :外壳应能把内装的电子组件或元件完全气密封 (不允许有敞开的通风口或其它开孔 ),即能防止壳体内外空气流通和泄漏 ,设备内应无凝露 ,即应在干燥空气中密封 . 对显示屏窗口 、 键盘 、 开关 、 按钮 、 指示灯 、 插座等安装孔 ,面板 、 减振器等螺钉安装孔均应采用气密封 . 密封时还应注意与电磁兼容的屏蔽不要产生 矛盾 ,否则气密封与电磁兼容屏蔽分别进行 , 此时 ,气密封在外层 , 电磁兼容屏蔽在内层 ,紧固件在最外层 . 防潮处理 a）憎水处理 通过一定的工艺处理，降低产品的吸水性或改变其亲水性，如用硅有机化合物蒸气处理，可提高产品的憎水能力； b）浸渍处理 14 用高强度与绝缘性能好的涂料填充某些绝缘材料、各种线圈中的空隙、小孔、毛细管等。 浸渍处理除可以防潮外，还可以提高纤维绝缘材料的击穿强度、热稳定性、化学稳定性以及提高元器件的机械强度等。 c）灌封 用环氧树脂、蜡、沥青、油、不饱和聚酯树脂、硅橡胶等有机绝缘材料加 热熔化后，注入元器件本身或元器件与外壳间的空间或引线的空隙，冷却后自行固化封闭。 所使用的材料应保证其耐霉性。 d）密封装置 对零部件、模块等采用密封装置，分塑料封装和金属封装两种： 塑料封装 塑料封装是把零件直接置于注塑模具中与塑料制成一体。 金属封装 金属封装是把零件置于不透气的密封盒中，有的还可在盒内注入气体或液体。 e）表面涂覆 用有机绝缘漆涂覆材料表面，提高防潮性能； f）使用防潮剂 在设备内部放置防潮剂，并定期更换。 材料选择 应尽量选用防潮性能好的材料，如铸铁、铸钢、不锈钢、钛合金钢 、铝合金等金属材料以及环氧型、聚酯型、有机硅型、聚酰亚胺型等绝缘防护材料等。 防潮包装 为防止设备在贮存、运输过程中受潮，应采取防潮包装，并符合 GB5048 的规定。 5 抗振缓冲设计 设计输入 三种预警机任务电子系统的冲击设计输入是相同的 ,振动设计输入是有区别的 . 振动 设计输入 K200 和 021 工程的振动 设计输入 ■ 气密舱内设备的振动强度要求 15 K200 和 021 工程用的载机是 Y8C,是国产 螺 旋浆飞机 .根据 MILSTD810F 和 新GJB150 确定设计输入和考核要求的原则 ,即标准中对固定翼飞机 螺 旋浆式飞机所说的 :即“ :在可能的情况下，采用飞行中测量的振动去制订振动准则，如果没有飞行振动测量数据，可以将附录 C的图 合使用。 这些量级是根据 C130 和 P9飞机的测量数据得出的，可以基本代表这种类型飞机的环境，尖峰谱密度随频率降低是在谱密度格式的数据分析上得出的”。 根据上述 原则，对 Y8C 飞机密封舱内的任务电子系统，采用了：国家科委“八五”科技攻关计划“包装质量保证工程中的军用物 资运输环境条件研究”形成的国军标“ GJB3493 军用物资运输环境条件”中的 Y8C 的振动条件 ,该课题是当时的国防科工委负责的课题。 “ GJB3493 军用物资运输环境条件”中 Y8C 货舱底板的振动条件为 : 频率范围： 102020Hz 总均方根加速度： Grms= 振动谱型曲线见图 51 中的实线 振动谱型量值： 10Hz67Hz 67Hz74Hz 74Hz 135Hz 135Hz149Hz 149Hz202Hz 202Hz223Hz 223Hz270Hz 270Hz298Hz 298Hz2020。