军用电子设备的三防设计与管理

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０八一科技　军用电子设备的三防设计与管理　３９　

军用电子设备的三防设计与管理　

朱勇　赵琨

（零八一总厂广元

王晓云　

６２８０１７）　

摘　要：本文着重介绍了电子设备三防设计的技术措施和三防设计的方法，　

强调设计和工艺人员在设计产品时三防意识的重要性．提出了三防系统的建立和　

三防技术管理方法的建议。　

关键词：三防技术　抗恶劣环境　电子设备三防技术管理　

１　前言　

现代三防技术是以提高产品的环境可靠性和稳定性为目标的综合技术。随着军用电　

子产品应用的不断拓展，三防技术的内涵发生了很大的变化，在内容上已不单纯指以前　

常规的“防潮湿、防盐雾、防霉菌”，现代三防内容更加广泛，它还包含了防水、防结　

露、防腐蚀、防老化、防振、防静电、防高压击穿、防污染、防风沙、防积雪、防裹冰、　

防鼠害等等。　

军事电子装备的抗恶劣环境性能，已成为系统整机重要的战术技术指标。完善的三　

防设计可提高产品的可靠性，降低产品的维护成本。提高产品的使用寿命。在产品的设　

计中，设计师必须始终将三防意识贯穿于产品的整个设计过程中，否则所设计的产品就　

有可能存在较大的隐患。甚至导致整个产品或系统失败。　

２三防设计的技术措施　

三防的技术措施有两个方面，一是提高电子设备本身的耐侯性（耐湿热、耐高低温和　

耐盐雾、不滋生霉菌等特性）；二是对设备所处的环境进行人工干预，改善环境条件，针　

对环境及防护要求，应采用相应的防护措施。　

２．１防潮湿设计　

潮湿是电子设备损坏变质的主要因素之一，它有两个方面的侵蚀作用：物理的溶胀、　

变化和最终分解及电化学的电位腐蚀等。　

防潮湿设计的基本方法是对材料表面进行防潮处理。对元器件进行密封、灌封、镶　

嵌、气体填充或液体填充，暴露的接触面应避免不同金属的接触，尤其要避免活泼金属　

和稳定金属的接触。在设计时可以采用单项或几项综合措施来防止潮湿的影响。　

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主要防潮措施：　

１）采用具有防水、防霉、防锈蚀的材料；　

２）提供排水疏流系统或空气循环系统，消除湿气聚积物；　

３）采用干燥装置吸收湿气；　

４）采用保护涂层以防锈蚀；　

５）憎水处理以降低产品的吸水性或改变其亲水性能：　

６）浸渍、灌注和灌封，塑料封装和密封等。　

２．２防盐雾设计　

盐雾主要对在海上使用的设备有影响，它是电子设备损坏变质的一个重要原因。水中　

溶解的盐具有两个独立的侵蚀作用：一方面能够对许多金属和无机材料产生腐蚀作用：另　

一

方面提供一种活性电解质，使不同金属接触时产生电偶腐蚀，并促进具有不同电动势下　

的金属产生电解过程。　

防盐雾设计的基本原则是采用密封结构，选用耐盐雾材料（不锈钢或以塑料代替金　

属），零部件采用相应防护措施，涂覆有机涂层，不同金属间接触要防接触腐蚀。　

２．３防霉菌设计　

霉菌主要由蛋白质组成，其分泌出的各种酶可破坏许多有机物和它们的衍生物，还可　

破坏许多矿物质，从而影响某些电子设备的密封、绝缘，并降低其性能，缩短其使用寿　

命。因霉菌可以导电，故一般来说它侵蚀材料所造成的危害主要有以下几个方面：　

１）绝缘材料的绝缘电阻和抗电强度大幅度下降。微电路板上的霉菌还可使线路间短　

路：　

２）塑料因增塑剂、填料被霉菌消耗而使塑性变差，加速了老化过程；　

３）天然橡胶制成的密封件被破坏，导致密封性能破坏；　

４）金属材料因霉菌新陈代谢的分泌物的电解作用，造成腐蚀破坏：　

５）玻璃等光学零件，因采用表面镀层，霉菌的生长会损害其光学性能；　

６）漆膜有可能被霉菌穿透，从而丧失保护作用。　

针对霉菌作用机理。在三防设计中克服霉菌危害的主要措施有：　

１）选择不易长霉和耐霉性好的材料；　

２）将设备严格密封，并使其内部空气保持干燥（相对湿度低于６５％）、清洁；　

３）设备表面涂覆防霉剂或防霉漆；　

４）利用紫外线照射防霉，并消灭已生长的霉菌；　

５）在密封设备中充以高浓度臭氧来消灭霉菌。　

２．４抗恶劣环境设计　

为了解决恶劣环境对电子设备可靠性影响的问题，必须采取抗恶劣环境技术。从原理　

上讲。抗恶劣环境技术一般从加固技术和隔离技术两个方面考虑。加固技术是经过优化设　

计技术。选择高品质的材料和工艺措施，提高和强化产品自身的抗恶劣环境能力；隔离技　

术是采取各种技术措施将设备与恶劣环境隔离。例如，对产品的零部件制品及其构成制品　

的材料采取工艺防护措施，就整机（机柜）而言，采取密封机柜、天线防风罩等就属于这　

一

类技术。　

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抗恶劣环境设计的总体原则是：　

１）立足加固设计，提高设备自身抗恶劣环境能力，即选用抗腐蚀材料，经应力筛选　

后的元器件、结构件和各级模块组合等；　

２）对设备进行适当加固，同时采取隔离防护技术，在设备研制和批量生产过程中应　

建立、健全设备防护设计组织机构，组织和监控设计质量，任何结构、模块组合等都必须　

建立适合各自特点的防护体系和防护技术。　

抗恶劣环境设计主要防护措施：　

１）材料防护：选用耐腐蚀金属材料，用高强度、高性能的非金属材料替代金属材料，　

研制新型的耐腐蚀材料等：　

２）结构防护：从结构设计领域采取防护措施，通常包括热设计、隔振设计和加固技　

术、电磁兼容设计、三防设计以及密封设计等；　

３）工艺防护：例如材料、零部件、产品的表面涂镀工艺处理，绝缘、灌封处理，防　

霉、防盐雾处理，去应力处理等，产品的制造工艺是提高产品抗恶劣环境能力的重要手　

段。　

４）模块化设计：模块化设计是抗恶劣环境设计的基础，首先解决好单元模块的密封、　

散热、屏蔽、抗振设计，提高单元模块的抗恶劣环境的能力，从而提高整机对恶劣环境的　

适应性。由通用模块和专用模块构成系统的模块，应满足电子装备整机多功能、高可靠　

性、抗恶劣环境的要求，实现机柜密封、隔振缓冲、热设计等工程化技术。　

３三防设计方法　

针对军用电子产品的三防设计，方法如下：　

３．１合理选用材料　

材料选用的合理性不但影响设备的耐侯性，还影响设备的使用和制造成本。不锈钢材　

料较铁合金材料有较高的耐侯性。虽其价格较高，但其表面处理难度和费用较铁合金材料　

低得多。因此，从性价比来考虑，比表面较大的薄钢板件（３ｍｍ以下）和接头、铰链等摩　

擦部位一般推荐使用耐侯材料。　

材料的防潮和抗霉性能主要取决于材料本身的性质，在不能满足防护要求时则必须对　

材料进行相应处理和有效的涂覆保护。如军用电子舱室内设备常选用耐蚀钢、不锈钢、铝　

材等耐大气腐蚀的材料，同时通过金属材料的冷、热加工和热处理工艺等措施改善其内部　

结构也可以提高某些金属材料的抗蚀能力。　

３．２完整、可靠的表面处理　

表面处理层是阻止腐蚀、老化的屏障，尖角、缝隙处是表面处理最忌讳的地方。恰当　

的运用表面处理工艺是提高材料耐侯性的重要手段。　

常用的表面处理工艺主要有涂覆、电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀、表面改性等。ｆ｝１　

于表面处理工艺的实现要受到生产条件、材料来源、加工工件形状及要求等限制，因此其　

选择具有较强的专业性。　

３＿３合理的结构形式　

结构形式对设备耐侯性的影响非常大，不良的结构形式是一种先天性缺陷，很难在以　

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后弥补。结构设计的同时就要考虑所设计的材料和结构形式有没有表面处理等工艺技术的　

支持。　

通过密封或半密封结构将设备与外界不利环境相隔离，尽量避免设备的缝隙、小孔结　

构，以防积水和杂质等产生腐蚀。优先选用钣金结构，在设计中，零部件在改变形状和尺　

寸时应有足够的圆弧过渡；棱角和边缘设计成圆角，以避免应力腐蚀和提高镀涂的工艺　

性，同时也满足了设备的安全性要求。　

在设计中应尽量在同一结构中使用同一种金属材料，避免采用不同类型金属接触，以　

防电化偶腐蚀；必须由两种金属接触，应选用电位接近的金属。野外及海上电子设备允许　

电化偶应控制在Ｏ．１２５Ｖ（ＥＭＦ），对电位差大的金属，必需采用合适的镀层，或用非金属　

（涂层）隔开。　

３．４改善环境条件　

当环境的湿度低于６５％时，绝大多数金属的腐蚀速度都会迅速下降甚至可以不考虑　

施加防护措施。因此，如果控制了环境的湿度，防护就变得很简单。如高频电缆的防护．　

目前还没有更好的方法，采取密封的方式，将电路与大气隔绝，腐蚀介质就得不到更新。　

腐蚀就得到了控制。环境控制必须考虑产品生命周期的全过程。如工作方舱的空调系统可　

以降低方舱内的湿度，但如果在非工作期间（运输、储存、停机）方舱内的湿度和环境就　

区别不大。因此机箱、机柜、插件等的三防处理是必要的。　

因此，在现代军用电子设备的三防设计中，我们可以从优化结构、优选材料、表面处　

理、密封干燥等主要方面来充分考虑，以保证设备的可靠性。　

４三防设计的技术管理　

为了避免设计的随意性和做到有章可循，必须加强或健全三防设计的技术管理制度和　

三防体系建设。这是落实三防技术的关键之一。　

三防设计是一项系统工程，需要参与项目设计和生产的各方面人员的配合。三防是一　

项综合技术，需要具有三防技术专业知识才能正确应用。事实上，在生产中遇到的三防问　

题大多数是一般性的，只有少数是较难的，设计人员只要按照三防设计技术要求，在专业　

人员的配合下，正确的应用防护技术，就可以解决大多数的三防技术问题。现阶段。我国　

军用电子产品的三防设计和三防体系方面存在的主要问题：　

１）存在大量不合理的结构设计；　

２）防护技术运用不当：　

３）电讯、结构、工艺缺少充分地沟通；　

４）相关人员缺少应有的三防知识；　

５）组织形式乏力，缺少监督机制。　

随着对产品可靠性要求标准的提高，我国各企业、科研院所越来越认识到三防设计的　

重要性和迫切性，它们都相继设立了三防副总师（或主任设计师）系统，其三防副总师　

（或主任设计师）的主要职责是：　

１）协助总师，提出三防设计任务书。　

２）提出用于该型号的三防关键性课题。　

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３）负责组织实施制造技术中的三防工艺技术。　

４）跟踪已研制或生产的产品在使用过程中三防防护性能，统计反馈的三防信息，提　

出解决问题的方法。　

５）引进国外最新的三防新技术、新材料、新工艺，组织进行试验、认证。　

６１编写制定本厂三防设计和三防工艺技术的典型通用设计规范。　

５结束语　

综上所述，军用电子产品的三防设计是一项系统工程，需要总体、电讯、结构、工艺　

等工作人员的有效配合。恰当的三防定位，合理的电讯设计，良好的结构形式，先进的三　

防工艺，严格有效的管理，是提高军用电子设备三防性能的根本保证。只有始终将三防设　

计理念和三防设计技术贯穿于整个电子产品的设计、制造和生产过程中，才能使产品在长　

期的使用过程中保持优越的三防性能。　

参考文献　

１．电子科学研究院著．电子设备三防技术手册．兵器工业出版社，１９９９．１２　

２．东南大学著．电子设备抗恶劣环境设计基础．东南大学出版社，１９９０　

３．邱成悌等著．电子设备结构设计原理．东南大学出版社，１９８６　

作者简介　

朱勇，工程师，长期从事雷达结构设计工作　

王晓云，工程师，０８１总厂工艺室　

赵琨，助理工程师，０８１总厂工艺室　

雷达技术词汇英汉对照表　

Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｄｉｆｉｆ：ａｃｔｉｏｎ　

物理绕射理论　

Ｐｉｅｒｓｏｎ——Ｍｏｓｋｏｗｉｔｚ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　

皮尔逊一莫斯科微支（经验）频谱　

Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　ｒａｄａｒ　

行星（探测）雷达　

Ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｍｏｔｉｏｎ　ｉｎ　ＡＭＴＩ　ｒａｄａｒ　

机载动目标显示雷达中的平台运动　

Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　

极化　

Ｐｏｌｉｃｅ　ｒａｄａｒ　　＋

警用雷达　

Ｐｏｌｙｐｈａｓｅ　ｃｏｄｅｓ　

多相编码　

Ｏｓｃｉｌｈｔｏｒ　ｖｅｒｓｕｓ　ａｍｐ￣ｆｉｅｒ　

振荡管与放大管（比较）　

Ｏｕｔｄｏｏｒ　ｔｅｓｔ　ｒａｎｇｅｓ　

室外测试场　

Ｏｖａｌｓ　ｏｆ　Ｃａｓｓｉｎｉ　

卡西尼卵形线　

Ｏｖｅｒ－ｔｈｅ－ｈｏｒｉｚｏｎ　ｒａｄａｒ　

超视距雷达