某雷達二次天線防水密封創新范文

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摘要：某二次雷達天線在調試和實際部署使用過程中，均出現了腔內積水問題。針對此問題，研究了二次雷達天線的防水密封結構和工藝設計，對結構密封設計進行優化，細化工藝要求，并加強外協控制，有效地保證其防水密封。在實際的部署應用中，為大型雷達的正常工作提供有利的保障。

關鍵詞：二次天線；防水密封；改進

0引言

某雷達二次天線采用方位面一維相掃體制，通過射頻饋電網絡進行單元饋電，實現空間電磁信號的發射和接收。天線骨架為饋線腔體，骨架長向一側螺裝列線源，另一側面及兩端開有若干設備器件安裝窗口，窗口上加裝蓋板或罩。骨架內部為功分網絡、波控單元和電源模塊等電子設備。使用環境為直接暴露于空氣中，為保護腔體內部沒有密封性的器件電子設備正常工作，箱體必須具有密封性［1］。通過對實際制造／使用過程中腔體內部大量積水的問題進行分析和研究，并進行設計與工藝改進等，在系統可靠防水密封處理上取得了良好的效果。

1故障現象

裝備實際調試及使用過程中，給波控電源送電后空氣開關跳閘，打開波控電源蓋板發現二次天線內有大量積水（如圖1所示），天線骨架內壁和網絡外壁掛有水珠，會造成腔內電子器件失效加速，故障增多。

2問題分析

2．1漏因檢測為有效檢測漏水源，采用方便、快速、可靠的壓降檢漏法（充氣－皂液法）進行整體密封檢驗［2］。用相應的裝置和設備，對骨架內部通入一定氣壓的空氣或氮氣，在密封接合面、焊縫處涂抹肥皂泡，觀察有無氣泡冒出，查找泄漏。通入的氣體壓力值，能滿足極限工作環境的壓力即可，安全系數值可選1．2～1．5。

2．2呼吸效應密封腔體內氣體壓強因溫度變化而變化，當密封腔體出現縫隙時，溫度變化引起的內外壓差將促使氣體在縫隙處流動，最終達成密封腔體內外氣壓平衡。環境溫度每天都在變化，當密封腔體內溫度升高時，氣體就會流出；當密封腔體內溫度降低時，就會吸入大氣［3］，還可能吸進縫隙或小孔附近的液體，特別是當夏天突發暴雨時，氣溫急劇下降，密封腔體內外氣壓差較大，雨水覆蓋縫隙或小孔，形成吸水效應。該二次雷達采用的是全密封腔體設計，由于“呼吸效應”，產生壓力差，隨著工作環境溫度的變化，腔體也會受循環應力影響，溫度變化10℃，壓力差Δp＝325kg／m2，考驗膠附著力，長時間使用會造成密封失效。

2．3產品結構設計資料表明，當環境的相對濕度低于65％后，大多數金屬的腐蝕都會變得很慢。因此，如果控制了環境的濕度，就能有效地防止因潮濕、鹽霧和霉菌等對電子設備的腐蝕，防護就變得很簡單。為同時實現該二次天線骨架減重及防護設計，綜合應用焊接、螺接和轉接等技術，骨架采用防銹鋁板分段折彎拼焊構成U型框架，并結合拉鉚固定封板成形（實物模型如圖3所示），各列線源及板件通過螺栓與骨架上的氣密封雙耳托板自鎖螺母連接，實現安裝固定，線纜采用轉接板密封設計，保證其密封性，進而保護內部沒有密封性的器件及電子設備不受腐蝕。

2．4工藝過程控制該天線裝配空間受限，工藝安排上電裝與電鉗及后期調試過程多有交叉，操作人員多人配合完成，原工藝和過程控制方面，存在以下幾個問題：a．工藝設計時未安排對列線源、螺釘等的安裝面鉗工打磨處理，影響膠的粘合力，存在密封失效的隱患。b．工藝設計中未安排裝配完成后的充氣檢驗工序，不能提前剔除早期缺陷。c．列線源、轉接板、支耳、蓋板、罩與腔體間的安裝等，是通過2000多個安裝螺栓螺釘不帶膠或帶膠安裝實現與腔體的連接，手工裝配，對操作者技能水平、表面質量意識要求較高。實際安裝過程中，電裝和鉗工不同工種交叉操作，加之測試過程常需要返工，造成了產品裝配外觀不一致、帶膠安裝的要求執行不到位，存在密封隱患。

2．5外協質量控制a．天線腔體為外協加工，為保證蓋板、列線源等與天線腔體間可靠裝配，相應安裝位置加裝氣密封雙耳托板自鎖螺母，通過其兩端的抽芯鉚釘與天線腔體鉚接成形。檢查外協廠家裝配情況，如圖5所示，未按標準要求裝配后其周邊涂密封膠，加之裝配列線源及板件時螺釘未帶膠安裝，造成連接處未達到密封狀態。b．電源和波控盒等的罩為鈑金焊接件，外協工藝設計，在焊接成形后未安排充氣檢漏工序，角縫處焊接缺陷未能前期發現。

3解決方案

3．1結構設計改進通過對前期發現的故障現象及各種影響因素分析，結構設計方面制定了敞開式設計和密封式改進2種改進方案。

3．2工藝設計優化工藝設計方面，改進并細化過程的相關要求：a．蓋板、罩等與腔體間的密封設計改為西卡252聚氨酯密封膠（性能見表2）密封設計，先用手動砂輪機對安裝面進行打磨處理（處理后實物如圖8所示），以使聚氨酯密封膠與基材的粘接強度大幅度提高［5］，并用丙酮除凈油污、臘或灰塵，再經專用清洗劑（Activator）清洗并晾干后（約10min），涂專用底涂（210T）并晾干，最后氣動膠槍打252聚氨酯密封膠，并用手抹平，膠層厚度控制為2～4mm，解決因“呼吸效應”導致密封失效的隱患問題。b．細化工藝文件，明確蓋板、罩等的安裝螺栓螺釘必須帶703硅橡膠（性能見表2）安裝，連接器和電纜之間連接處用703硅橡膠灌封，以密封它們之間較小的間隙。c．明確裝配過程要求，加強對操作者的宣貫，執行帶隊負責人制度，由其負責需進行現場監督檢查、標記并清理狀況，防止遺漏。d．裝配完成后，增加膠封外觀檢查和腔體內充0．08個大氣壓進行充氣檢漏的專項檢驗。根據檢查結果，焊接質量問題造成的漏點在零部件內部點涂252聚氨酯密封膠密封處理；操作問題重新按工藝要求返工，拆除的螺釘不允許重復使用，膠密封面膠體清除干凈并經檢驗確認后方可按前述工藝要求裝配，最終確保可保壓5min后，再裝防水透氣閥。

3．3強化外協控制加強外協件質量控制，修訂技術協議，增加對氣密封雙耳托板自鎖螺母裝配后其周邊涂密封膠的膠密封設計，腔體和罩焊接成形后制作工藝蓋板，驗收時現場進行充氣保壓驗證其密封可靠性控制。

4密封效果

驗證按GJB150．8《軍用設備環境試驗方法淋雨試驗》的水密試驗驗證方法執行淋雨試驗，并用內窺鏡檢查，未再發現腔體內積水，后期生產調試及部隊使用過程中問題都未再出現。

5結束語

對某大型雷達二次天線密封性進行改進研究，可知大型構件腔體的防水密封設計應做到以下幾點：a．結構設計方面，需要充分考慮設計有效性，考慮環境影響，尤其是溫度、壓差等不利因素可能造成的密封失效；盡量規避膠結密封，采用結構密封，并對各環節嚴格控制。b．工藝設計方面，需要充分考慮工藝實施的可行性、全面性，如本案中大量的人工膠接界面質量難以保證，需要從設計和檢驗入手，保證產品質量。通過試驗和現場使用驗證，說明本方案進行的改進有效，值得在大型戶外密封腔體設計生產中應用。同時，應注意日常檢查及維護保養，如制定檢查維護手冊，對壽命件進行定期更換等；對于膠體密封的時效性及維修性未進行探討，為本方案不足之處。

參考文獻：

［1］呂建路，趙希芳，劉加增．相控陣雷達天線陣面過線孔密封研究［J］．環境適應性設計，2017，33（1）：39－43，47．

［2］于克杰．飛機整體油箱的快速粘接修理［J］．粘接，2004，25（2）：45－46．

［3］龔光福．呼吸效應研究［J］．雷達科學與技術，2009，7（3）：236－239，244．

［4］樊友軍，陳剛，仙錦．防水透氣閥在雷達密封腔體中的應用［J］．電子機械工程，2012，28（2）：12－14．

［5］佟文清，曹立榮．雷達薄壁天線罩的密封及防護［J］．電子工藝技術，2008，29（4）：225－226，230.

作者：孫艮芝；馬傳寶 單位：中國電子科技集團公司第三十八研究所