舰艇雷达设备的防护设计和防护技术探讨

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【摘要】雷达设备是在恶劣环境中使用的大型机电设备，其防护设计直接与总体设计、电路设计、结构设计、计划管理、生产管理、标准化等相关联，设计师的防护意识非常重要，设计过程需按基本程序进行。恰当地选择材料，合理地选取结构形式，正确地使用表面处理工艺巧妙地利用密封、遮蔽技术，强化对电路和电接触点的防护，综合运用防护手段是雷达设备防护设计的要点。

【关键词】雷达防护；防护设计；防护技术；结构和工艺

1.引言

设备腐蚀是一个渐进的过程，短期也许不严重，但对于有20年寿命期的雷达产品来说，防护性能是一个不能忽视的重要技术指标。事实上，腐蚀和老化是环境对于人类行为的一种净化本能，是自然的和不可避免的，而防护设计正是为了延缓产品的腐蚀、老化进程，延长设备寿命。提高产品的环境可靠性具有极大的经济效益和社会效益，已被世界各国高度重视。当今，产品的环境适应能力已成为衡量一个国家工业发达水平的重要标志之一。本文将从各个方面讨论雷达设备的防护设计和防护技术。

2.设计师应具备防护意识

设计师应具备防护意识是非常重要的。防护设计的失误不会马上表现出来，所以很难采取补救措施，但一旦产品在使用过程中出现防护问题情况就十分严重。例如，某雷达天线在我国南海地区使用不足一年就严重变形而报废，造成重大损失。该天线在设计时，设计师也考虑到海洋工作环境，采用耐海水腐蚀的金属钛材料制作天线反射体。表面上看这样设计应该没有什么问题，但设计师忽视了连接金属钛网的连接件、弯角件、铆钉、垫片等铝质材料的耐腐蚀性，这些铝质件与金属钛网连接存在较大的腐蚀电位差，很容易发生腐蚀。后经检验，天线上的铝铆钉48%以上因腐蚀而断裂，是造成钛网工作面严重变形的直接原因。设计师必须意识到：产品的防护功能是产品功能的重要组成部分，结构件的防护设计质量是结构件设计质量的重要组成部分，环境适应性指标是产品的一项不可忽视甚至是非常重要的指标。防护是一个复杂的系统工程，单一的防护工艺很难排除不良设计的影响，只有从设计一开始就采取措施，才能为防护难题找到合适的更好的解决办法。

3.防护设计技术

具体的防护设计技术多种多样，包括合理选择材料、结构形式和适于涂覆的几何形状，正确使用各种表面处理工艺，巧妙利用密封和遮蔽技术，重视去湿和干燥，强化对电路和电接触点的防护，进行防霉和缓蚀处理等。以下逐项予以说明。

3.1 合理选择材料

在产品设计时，合理选择材料是十分重要而又相当复杂的问题，它直接影响产品的性能。由于零件的受力和工作条件不同，对材料的强度、刚性、韧性、抗疲劳性、耐温性、耐磨性、环境可靠性和自身重量等要求也不一样，因此选择材料时必须全面考虑。也就是说，材料的环境可靠性与材料的物理性能、机械性能、电气性能、加工性能和经济性是同等重要的。它们有时相互关联，有时相互矛盾，特别是相互矛盾的时候，如何进行综合考虑，择优避害，是体现设计水平的重要标志。有时候即使用了高级材料也可能由于设计不良而变成腐蚀的牺牲品。通常，要设置一个相应的组织，来了解、评价和选择材料，使所选材料满足适用性、经济性要求。选择结构材料的要求包括：

1）要求功能适用，费用合理；

2）关键的结构件或加工费用较高的构件，要选择防锈材料；

3）防护处理不好的摩擦件，如铰链、螺钉、附件、小型弹簧等要选择防锈材料；

4）在不能修理的组合件中，不要把不耐蚀的材料同耐蚀材料混在一起使用；

5）在满足结构件的适用性的同时，还要考虑其加工和防护的难度、阻燃性及成本。

总之，材料应以其物理性质、设计限制、加工特性、安全性、防护和费用为依据科学选取。

3.2 选用耐蚀的结构形式

进行结构设计时，要选用耐蚀的结构形式。这方面，要注意以下各点：

1）结构形状应简单、流畅、美观、合理；

2）应预防与几何形状有关的腐蚀（如缝隙腐蚀、电位差腐蚀、电解腐蚀等）；

3）对易于腐蚀的表面应便于维护；

4）应预防腐蚀介质在接头、缝隙处凝聚，并尽量避免水平焊缝；

5）应避免在结构设计中采用搭接和形成缝隙的结构。

3.3 选用适合于涂（镀）覆的几何形状

进行结构设计时，要选用适合于涂覆的几何形状。这时应注意以下各点：

1）结构的设计布局必须易于进行初始保护和维修涂装；

2）需要热浸镀的钢结构，其重量和横截面不应设计得过大，也不能有密封腔体。为预防翘曲和变形，必要时应给以增强或安装撑条；

3）需要进行酸洗、电镀的钢结构表面，应该是均相的和连续的（即无任何缝隙和深孔）；

4）要求进行金属热喷涂的钢结构，其几何形状必须允许进行全面而有效的喷砂清理并有必要的喷涂空间；

5）复杂的结构形状会降低涂覆油漆的有效性，故应避免紧固件凸出；

6）边角应予倒圆，以提高漆膜的喷涂效率；

7）表面结构应单一、致密、光滑和成型良好，其取向和倾角应保持最佳；过度粗糙的表面，应磨去凸起物，并在凹陷处填充填充物；表面应完全支持防腐蚀措施。

3.4 正确使用表面处理工艺

表面处理工艺有涂覆、电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀、表面改性等，表面处理工艺的实现受生产条件、材料来源、加工工件形状及加工要求等限制，因此其选择和使用有较强的专业性。

表面处理技术的构成：

1）金属镀涂。某暴晒试验场的试验结果表明，单一的金属镀涂层并不能作为防护的唯一手段，例如，电镀锌表面在盐雾环境下会很快出现白锈和红锈，但电镀锌表面经油漆后却是可靠的；不锈钢酸洗钝化表面和铝合金阳极氧化封孔表面在暴晒试验中表现也较好。

2）涂装油漆。涂层分为户内、户外两种，户内油漆以装饰为主，户外油漆以防腐为主。油漆涂层一般由底漆、中层漆和面漆构成，其涂层结构取决于使用环境。

底漆：黑色金属表面的配套底漆一般选择含有磷酸锌、三聚磷酸铝、锌粉等对金属表面有稳定作用或电化学保护作用的填料的涂料；有色金属（含镀涂层）表面的配套底漆一般选择含有锌黄、锶黄、钡黄等对金属表面有钝化作用的填料的涂料，如含有上述填料的环氧酯防锈漆、环氧聚酰胺底漆、聚氨酯底漆、丙烯酸聚氨酯底漆等。底漆用于涂装底层，起到缓蚀作用，要求与金属表面有良好的附着力，并能与中层漆相配。

中层漆：中层漆有防渗透和“承上启下”作用，特别在户外涂装体系中必不可少。一般选择含有云母氧化铁、锌鳞片等防渗透鳞片状填料的涂料或低孔隙率的高固份涂料，如环氧云铁、环氧锌鳞片、无溶剂环氧厚浆漆等。必须注意其与底漆的配套性。户内涂装也可以不涂中层漆。

面漆：在涂装体系中面漆有着重要的作用，它决定涂层的颜色、外观、光泽、硬度、手感、耐老化、耐污染等诸多性能。面漆的品种很多，如丙烯酸磁漆、丙烯酸聚氨酯磁漆、氨基烘干磁漆等，其选择视用户的要求而定。若用户没有要求，则建议户外使用脂肪族丙烯酸聚氨酯磁漆。注意，面漆的选用必须与中层漆或底漆配套。

3.5 密封

1）焊接密封。通过焊接用金属构成密闭腔体，使腔体的内壁和腔体内的物体处于气密封状态，并因此与大气环境隔离而受到保护。这种密封方式非常可靠，常用于关键件的防护和在没有其他保护措施的情况下使用，如雷达天线骨架的钢管内壁防护、运输平台的腔体内壁防护等。鉴于高频电路的防护目前尚没有可用的涂覆工艺，因此像T/R组件一类的高频电路也可用焊接的方法将盒体密封起来进行防护。焊接密封的最大缺点是可维修性差。

2）胶接密封。采用胶接的方式将物体的缝隙密封起来，在物体的内部形成密封腔体。与焊接密封相比，这种方法较为简单，但由于胶接使用的有机材料的透气率远大于金属，且易于老化而大大降低了密封的可靠性。胶接密封有一定的可维修性，常用于物体缝隙填充或密封要求不高的腔体密封，如户外螺钉孔、铆钉孔、法兰盘缝隙等的密封。户外大腔体采用胶接密封，其可靠性较差。国外也有使用胶接密封来保护T/R组件的做法。

3）灌封。采用环氧树脂、硅凝胶、陶瓷等材料将被保护物体的周围空隙填充起来，以此将被保护物体与大气隔离。这种方法有较高的可靠性，但可维修性很差，多用于高压器件、元器件的防护，如集成电路、接插件尾部和潮湿环境下电路板的灌封等。当然，在灌封的同时也起到加固和减震的作用。

4）油封。油封主要用于齿轮、轴承等摩擦部位的密封。防锈油、脂所覆盖的地方具有良好的防锈效果，但油脂易于流动，容易流失，故防止油脂流失和及时补充油脂是防护成败的关键。

4.电路防护

印制电路表面一般都有阻焊膜的保护，但焊接点（焊盘、焊点）一般是没有保护的，且密度较高，容易受到污染；同时，焊锡和被焊导线的金属往往有较大电位差。国内外的保护方法基本相同，都是涂覆防护漆。常用的防护漆有S01-3聚氨基甲酸酯绝缘清漆、DC1-2577有机硅清漆等，施工一般是在低于60℃下烘干或常温自干，而以烘干效果较好。

对高频电路的防护较为困难，涂漆防护会导致传输介质发生变化，需在电讯方面进行修正。因此其防护方法首先考虑密封。

5.防霉处理

防霉的最好办法是保持环境干燥，当环境不能保持干燥时就需要使用防霉剂，特别是对不耐霉材料。电路板等表面有灰尘时也容易滋生霉菌，为可靠起见也要求防霉处理。一般要求防霉剂对霉菌有强烈的抑制生长或杀灭能力，且效力持久；要具有足够的热稳定性，挥发慢；要在水中溶解度小，化学稳定性高；要对材料的性能和外观无明显的有害作用；要使用方便，价格便宜。此外，防霉剂应对工作人员没有或只有极微小的毒害。

6.结语

防护是一项系统工程，需要参与项目研制和生产的各方面人员密切配合；防护设计是一项综合技术，需要掌握一定的专业知识才能正确应用。事实上，在生产中遇到的防护问题90%是一般性的，9%是较难的，只有1%是特别难的，只要适当地接受专业培训，正确地运用防护手段，就可以解决99%的腐蚀问题，避免不必要的防护设计错误而造成产品腐蚀损失。

参考文献

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[2]张承忠.金属腐蚀与防护[M].北京：冶金工业出版社，1985：121.

[3]龚光福.电路接点（焊接点及电接触点）的三防技术[J].电子工艺技术，2004，25（5）：222-224.

作者简介：然（1982―），男，江苏连云港人，大学本科，助理工程师。