雷达的快速发展对雷达的机动性能提出了较高的要求,雷达的研制逐渐往小型化、轻型化的方向发展。为了满足电子设备机箱高机动的要求,减轻天馈系统的总重量,同时为了满足电磁屏蔽要求,决定采用碳纤维复合材料制作高频机箱。
碳纤维与其他纤维相比强度高、模量高、密度小,耐高温、耐腐蚀性,同时具备热膨胀系数低、抗蠕变性能和抗疲劳性能较好的优点,且热电传导性优良,是制作复合材料机箱的首选。
江苏博实为某单位定制的某型号雷达高频机箱是天馈系统的重要组成部分,该电子设备机箱不仅要需要面对恶劣环境对其的伤害,还要在该情况下最大程度发挥电子器件的性能,满足电讯指标要求。
该机箱箱体采用碳纤维 / 铝蜂窝 / 碳纤维的铺层形式,因箱体尺寸较大,原有的化学镀工艺不适合本机箱,所以采用在箱体内部整体喷涂导电漆,缝隙处使用导电衬垫并加宽屏蔽条的宽度、开口处加装导电密封橡胶条的方式,对整个机箱进行了屏蔽处理。技术人员通过天线法和探头法对该机箱在工作频段和全频段进行了电磁屏蔽测试,其屏蔽效能在全频段和工作频段满足指标要求,装机工作后未发现元器件相互干扰的现象。
根据总体要求,高频机箱分配的总重量指标为≤40kg,为了保证机箱的强度并有效减轻重量,选用碳纤维 / 铝蜂窝 / 碳纤维的夹层结构做箱体材料。由于该复合材料机箱箱体上需安装大量组件,机箱整体承重要求为≤80kg,那么每个组件安装在机箱壁板上的部位就需承受较大的力,因此必须要在机箱箱体局部受力部位进行增强处理。
为保证局部安装强度,我们采用在碳纤维雷达机箱内部预埋件的方式,但该箱体对组件之间有安装上的精度要求。所以为保证在成型过程中能够在复合材料机箱上精确定位预埋件的位置,在复合材料机箱成型模具上精确设置定位孔,通过销钉精确定位预埋件在箱体上的位置,并尽量将预埋件的尺寸减到最小,最大限度的减轻箱体重量,整个箱体预埋件多达150多件。成型后的复合材料机箱安装精度符合结构设计要求,并通过了后期的环境震动试验及产品的整机跑车试验。成型后的复合材料机箱箱体重29.3kg,两个门重8kg,机箱总重37.3kg,符合指标要求,实现了减重目标。
同时博实也对成型后的碳纤维复合材料机箱进行了高温、低温、高低温存储、机械振动、淋及整机跑车等性能指标测试。测试结果表明,该机箱能够承受70℃的高温和-45℃的低温环境,机箱箱体在喷淋压力375kPa下,淋雨1h,箱体无漏水现象,在 500km整机跑车上试验后机箱箱体未出现结构和器件等损坏的异常现象,顺利通过试验验证。